10. transport de substances plantes vasculaires FINIR Flashcards
(93 cards)
1
Q
pour quelle raison les plantes possèdent un nombre disproportionné de systèmes de transport?
A
- elles ont beaucoup plus de gènes qui codent => donnent plus de protéines
- facteur 2 de prot. en plus => ont besoin de toutes ces prot. de transport pour compenser le fait qu’elles ne peuvent bouger
2
Q
Structure de la membrane
A
- 2 couches phospholipidiques : têtes hydrophiles et queues : parties hydrophobes
- **phospholipide
- galactosylglycéride
- glucocérébroside** (lipide)
2 parties diff.: OH = hydrophile, le reste est hydrophobe pour ttes ces substances = stéroïdes :
- cholestérol
- campestérol
- sitostérol
- stigmasterol
3
Q
structure phospholipide
A
- tête hydrophile :
° Choline/ Ethanolamine/Sérine
lié par liaison ester avec
° phosphate lié avec
° glycérol - queue hydrophobe : lié à 2 acides gras par liaison ester
à 3 liaisons esters
4
Q
structure générale des stéroïdes
A
- partie hydrophile : OH
- partie hydrophobe : ° 4 cycles
° chaînes carbonées
5
Q
membrane biologique et perméabilité sélective
qu’est-ce qui peut diffuser ?
A
la perméabilité de la membrane change selon la substance qui veut diffuser à travers
- les ions ne peuvent pas diffuser sans transport membranaire
- H2O ne peut pas diffuser sans l’aide des aquaporines/prot. transmembranaires
- le glycérol peut diffuser, car est hydrophobe
- CO2 et O2 peuvent diffuser, car sont des gaz
6
Q
qu’est-ce que décrit l’équation de Nernst ?
A
le potentiel électrochimique d’une molécule
7
Q
équation de Nernst
A
Em =(2.3RT)/(zF)*log([interne]/[externe])
=> Em = 59mV * log([interne]/[externe])
avec F = cte de Faraday
R= cte gaz parfaits
T = température absolue (25°C)
z = charge
8
Q
relation du potentiel électrochimique (E) et de l’énergie libre (G) => équation
A
ΔG= - nFE
avec
ΔG : différence de l’énergie libre standard
F : cte Faraday
E : potentiel électrochimique
n : charge
=> ** ΔE°’>0** –> ΔG°’: rx. exergonique
=> ** ΔE°’<0** –> ΔG°’: rx. endergonique
le potentiel électrochimique et l’énergie libre dépendent de la concentration
9
Q
saturation de la membrane
A
- diffusion à travers la membrane: la vitesse est proportionnelle à la la concentration externe de molécules => donc n’a pas de limite (plus il y a de molécules plus la vitesse est grande)
- le transport par carrier a une vitesse maximale => la protéine carrier ne peut pas accélérer indéfiniment
10
Q
vitesse max. est décrite quantitativement par quelle équation ?
A
v.= (vmax * [Substrat])/ (Km + [Substrat])
avec :
Km = [substrat] à 1/2 de la vmax
- mesure pour l’affinité d’un substrat à une enzyme
- typiquement microM- mM (molaire)
11
Q
s.10
A
voir
12
Q
types de protéines sur la membrane
A
- protéine périphérique
- protéine intégrale (traverse toute la membrane) (type de protéine des canaux)
- protéine ancrée dans les lipides
- glycoprotéine ont chaînes latérales d’oligosaccharides
13
Q
analyse de l’hydrophobie des protéines permet quoi?
A
de prédire les domaines transmembranaires => région hydrophobe d’une protéine qui traverse la membrane cellulaire
les hélices sont hydrophobes et les boucles en dehors de la membrane sont chargés => donc sont hydrophiles
14
Q
diffusion et transport passif
A
diffusion: dans le sens du gradient électrochimique
transport passif: dans sens du gradient électrochimique
à travers une protéine transmembranaire => canal avec l’extérieur de la prot. hydrophobe et un pore pour permettre l’entrée d’un ion (exemple)
15
Q
transport actif primaire
A
avec pompe qui transporte dans contre gradient de concentration
=> nécessite énergie
16
Q
transport actif secondaire
A
- cotransport/ transport couplé
- 2 molécules qui sont transportés contre leur gradient de concentration
17
Q
Ionophore, c’est quoi ?
A
protéine carrier qui transporte les ions à travers la membrane en bougeant d’un côté de la membrane à l’autre
transport passif => dépendant de l’ATP
18
Q
Porine, c’est quoi? et où est-ce qu’il y en a ?
A
- **transport passif
- typiquement : feuillets -β**
emplacements:
- existe dans les bactéries
- extérieur de l’enveloppe des chloroplastes
- membrane mitochondriale externe
19
Q
types de transporteurs: Canaux dans cellules végétales
A
typiquement: hélices-α
- rapidité des canaux K+: 10^8/s (exemple)
20
Q
comment les canaux sont-ils régulés?
A
ils changent entre 2 conformations :
- conformation fermée
- conformation ouverte
types diff. d’ouverture:
- changement de configuration selon voltage
- ouverture par ligand (extracellulaire)
- ouverture par ligand (intracellulaire =>cytosol)
- ouverture mécanique
21
Q
Aquaporine, c’est quoi?
A
canaux pour l’eau
22
Q
types de transporteurs: carrier
A
transporteurs actifs secondaires
- Uniport: transport d’une seule molécule
- Symport: transport de 2 molécules dans même sens
- Antiport: transport de 2 molécules, qui sont transportées dans sens différent
23
Q
quels sont les carriers les plus fréquents?
A
les symporteurs et les antiporteurs
- symport: transport dans sens inverse du gradient électrochimique du substrat (H+ et substrat A)
- antiport: H+ dans sens du gradient électrochimique et substrat dans sens inverse du gradient électrochimique
24
Q
fonctionnement des symporters, actifs secondaires
A
1) proton H+ qui se lie au carrier
2) puis le substrat se lie au carrier
3) transport dans même sens, sens du gradient électrochimique du H+
25
types de transporteurs: pompes
transport actif primaire
- dépendant d'énergie
- peuvent transporter contre le gradient électrochimique
=> coûte : 1 molécule pour 1 ATP **CHER EN ENERGIE**
26
fonctionnement des pompes
1) liaison du H+ avec la pompe
2) hydrolyse de l'ATP => le phosphate se lie à la pompe
3) configuration change => ouverte : H+ est libéré hors de la cellule/de l'autre côté de la membrane
27
la plupart des pompes sont de quel type ?
**ATPases**: fonctionnent avec ATP
28
quels sont les différents types d'ATPases?
- **P**-ATPases
- **F**-ATPases
- **V**-ATPases
**+ les PPases et les ABCs**
29
quelles sont les pompes qui énergisent les vacuoles ?
**V-type H+-ATPases et les H+-PPases**
30
les pompes H+ sur tonoplaste ont quel effet sur la vacuole ?
**donne de l'énergie et change son acidité**
acidité normale de la vacuole : **acide = pH de 5.5**
et diff. de potentiel = -90mV
31
propriétés des V-types H+-ATPases (V-ATPases)
- sous-unités multiples:
°partie du haut: 260kDa partie membrane intégrale: translocation H+
° complexe périphérique de 570kDa : Hydrolyse de l'ATP
- Lointainement apparentée aux H+-ATPases de type F
- rapport H+/ATP: 2 => 2 ATP pour 1 H+ (F-ATPases: 3-4)
- ATP-Hydrolyse seule partie voyante
- inhibition par Bafilomycine A1
- trouvable aussi sur RE et Golgi: sécrétion de protéines
32
H+-ATPases de type F ont quel point commun avec les H+-ATPases de type H+-ATPases de type F?
elles ont une structure et un mécanisme similaire
33
les plantes possèdent des H+-PPases comment ?
elles sont uniques
- utilisent énergie des pyrophosphates inorganiques (pas ATP)
- 80kDa Homodimère (=complexe formé de deux molécules identiques): 16 domaines transmembranaires
- seulement chez les plantes et les Archae
- base pas claire pour énergétisation "double" de la vacuole:
° PPases sont pour la plupart dans des différents tissus (V-ATPases en tissus purs)
° pyrophosphatases sous-produit de nombreux voies biologiques
34
types de transporteurs pompes : la superfamille des P-ATPases
- intermédiaire phosphorylé: Aspartylphosphat
- übiquitaires à 2 exceptions près :
=> Pyrococcus horikoshii (Archae)
=> Borrelia bergdorfeii (Parasite)
- inhibé par ortho-Vanadate : simule phosphate (Pi)
- 1 sous-unité catalytique, qui possède 2 conformations E1-> E2
35
selon quoi les P-ATPases se ramifient-elles ?
selon leur spécificité du substrat
36
localisation et pertinence physiologique des P-ATPases de premier plan (prominenter)
- membrane plasmique des eucaryotes: **Na+K+-ATPases** (gradient électrochimique)
- membrane plasmique de la muqueuse gastrique : **H+K+-ATPases**
- membrane plasmique des cellules eucaryotes : **Ca2+-ATPases**
- Réticulum sarcoplasmique (SER) des cellules musculaires: **Ca2+- ATPases**
- membrane plasmique des plantes et des champignons: **H+-ATPases** (gradient électrochimique = force motrice des protons)
37
qu'est-ce que peut causer des P-ATPases défectueuses ?
**des maladies**
maladie de Menkes, maladie de Brody, maladie de Darier, maladie de Hailey-Hailey et cholestasis
38
quel est le cycle de réaction des P-ATPases?
conformation 1 ===(ATP+ Hi+ ---(hydrolyse)--->ADP)===> conformation 1-P(H+)i========> conformation 2-P(H+) organique ===(--libérés---->H+ organique + Pi) =========> conformation 2
puis retour à conformation 1= conformation de base
CYCLE
39
qu'est-ce qui prouve la transition E1-E2 du SERCA1 Ca-ATPase?
l'analyse de la structure cristalline
=> par exemple : conformation 1= + Ca2+
et conformation 2 : +thapsigargin
=> liaison à molécules différentes change la conformation de l'enzyme
40
gradient électronique c'est quoi?
plus de protons, de charges positives à l'ext. et donc veulent établir l'équilibre et rentrer
41
gradient chimique, c'est quoi?
plus grande [protons] dehors qui veulent aller dedans
42
gradient électrochimique, c'est quoi?
combinaison de gradient chimique et électrique
=> [grande]---> [petite] et plus de charges positives à l'ext. cherche à équilibrer
43
quelle pompe est la centrale électrique de la cellule ?
la H+-ATPase de la membrane plasmique
44
les fonctions
45
qu'est-ce qui produit le gradient électrique chez les animaux ?
(potentiel membranaire, concentration intra et extracellulaire et gradient)
les ions sodiums : Na+
potentiel membranaire: -60mV
[intracellulaire]=5mM Na+
[extracellulaire]= 100mM Na+
gradient : ~20X plus de Na+ à l'extérieur qu'à l'int.
46
qu'est-ce qui produit le gradient électrique chez les plantes et les champignons ?
(potentiel membranaire, concentration intra et extracellulaire et gradient)
les ions hydrogènes : H+
potentiel membranaire: entre -100 à -200mV
[intracellulaire]=100nM H+
[extracellulaire]= 10micrM H+
gradient : ~100X plus de H+ à l'extérieur qu'à l'int.
47
fonctionnement des H+-ATPases
- force motrice des protons utilisée pour le processus de transport actif secondaire (export de K+,Na+) => Transducteur entre l'énergie chimique et l'énergie chimiosmotique
- libération minérale des racines
- croissance induite par l'auxine via acidification de la paroi cellulaire
- contrôle du pH
- Turgescence (stomata)
48
transporteurs ABC sont quoi?
**ubiquitaires**= présents dans tous les organismes
49
transporteurs ABC fonctions chez les plantes
**ont diverses fonctions essentielles** dans les plantes
dans les graines, pousses, feuilles et dans les racines
50
quel est le déclencheur des transporteurs ABC pour changer de conformation ?
la **liaison d'ATP** déclenche le changement de conformation (entre les 2 conformations)
=> 2 ATP pour transporter une molécule (coûte très cher)
=> liaison de l'ATP => conformation ouverte => hydrolyse de l'ATP => de l'ADP est libéré (2 ADP)
51
on trouve les micronutriments en général en quelle quantité ?
**seulement en petite quantité**
52
quels micronutriments sont présents dans les plantes?
**Fe, Cu, Zn, Mn**, Mo, **Cl**, Bore et Ni
leur concentration dans les plantes varie par l'espèce de l'élément, le niveau des autres éléments, etc.
pour comparer, la concentration des macronutriments est de 1-450 g/kg, alors que les micronutriments sont en mg/kg
53
quels sont les micronutriments essentiels pour les plantes ?
Mo, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, B, Si et Cl
54
quels sont le éléments non-essentiels/ toxiques ?
Aluminium, Cadmium et Arsenic
55
comment est-ce que les plantes réagissent, lorsqu'elles un manque/abondance d'un élément
sensibles aux excès et aux manques
=> [élément] optimale : **déficience/ luxe**: Augmentation de l'absorption : transporteurs régulés, sécrétion de sidérophores et de chélateurs
=> si petite [élément]: **limitation** : chemins métaboliques alternatifs et/ou recyclage
=> si grande [élément]: **toxique**: efflux vers apoplast, stockage dans organelles (vacuole) ou chélation/ séquestration
56
comment est-ce que les métaux peuvent être inactivés ?
lorsque les métaux sont **liés** dans la plante **par des chélateurs** => inactivation
57
c'est quoi les chélateurs? exemple
substances qui permettent de rendre les micronutriments plus assimilables par les plantes
=> ferrous malate
=> citrate de fer
(attrape les ions métaux comme une pince de crabe)
58
quels sont les métaux (présents dans les plantes) qui peuvent alterner entre donneur ou accepteur d'électron(s)?
Fe (II)
Fe(III)
Cu(I)
Cu(II)
59
combien de protéines cellulaires sont en fait des métalloprotéines ?
environ 1/4 des protéines cellulaires
60
les types de métaux sont essentiels pour les plantes mais aussi dangereux?
les métaux rédox-actifs
61
Comment est-ce que les micronutriments se déplacent-ils dans la plante ?
grâce aux **protéines de transport**
62
A quel moment du déplacement des micronutriments dans la plante, il est nécessaire d'avoir un transport?
- passage de pool biodisponible dans la rhizosphère au symplaste des racines
- symplast des racines
<=> apoplast des racines
<=> vacuole et autres organelles des racines
=> xylème
- xylème <==> symplaste des pousses et symplaste du phloème
- symplaste des pousses
<=> apoplaste pousses
<=> vacuole des pousses et autres organelles
- phloème => xylème apoplast
63
est-ce que les transporteurs de métaux transportent plusieurs métaux ?
pas tous, mais certains oui
64
quels sont les transporteurs de métaux qui transportent plusieurs métaux différents ?
**NRAMPs**: influx de métaux dans cytosol
**YSLs**: influx de métaux chélates dans cytosol
**HMAs**: transport de métaux lourds ATPases : pompent les métaux vers l'extérieur du cytosol
**MTPs**: protéines tolérantes aux métaux => efflux de métal depuis cytosol
**ZIPs**: transporteurs lié au zinc et au fer => influx de métal depuis cytosol
65
De quoi ont besoins les chaînes d'électrons photosynthétiques et respiratoires ?
**de Fer** => réactions d'oxydoréduction
66
Comment est-ce que les plantes réagissent lorsqu'elle ont un déficit de fer ?
- manque de fer => déclenche réponse génétique
- FIT (un facteur de transcription) est activé:
=> FIT active les gènes d'absorption du fer
=> FIT active les gènes de l'homéostasie des métaux
**dans vacuole**
° des gènes de séquestration des métaux sont exprimés => permet réutilisation ou stockage du fer
° protéine MTP (prot. tolérante aux métaux)aide au transport des métaux vers vacuole
**IRT1** (transporteur de fer dans membrane plasmique)
° régulé pour éviter excès de fer ou autres métaux toxiques
=> peut être internalisé ou dégradé par des protéases
67
quels molécules/protéines sont aussi impliquées dans le transport des électrons ?
les **protéines de cuivre** (par ex. Plastocyanin, Cyto. c Oxidase)
- dans membrane interne mitochondrie (chaine respiratoire): **Cytochrome c Oxidase**
- dans Stroma/lumen des chloroplastes=> transport d'électrons: **ATP-Synthase**, avec l'aide d'autres protéines (Cytochrome, Plastoquinone, complexe évolutif de l'oxygène, ferredoxin et ferredoxin-NADP reductase)
- dans paroi cellulaire: **Lactase/ multicopper oxidase / ferroxidase**
- dans RE: **récepteur d'éthylène**
- superoxide dismutase [Cu-Zn]
68
c'est quoi COPT?
ce sont des transporteurs à haute affinité du cuivre Cu+, mais qui ne transportent pas de Cu2+. **Ces transporteurs importent le Cu+ dans les cellules.**
Se trouvent sur membrane plasmique, ou sur tonoplaste => import du cuivre Cu+ dans cytosol, depuis milieu ext. ou vacuole
=> travaillent comme trimères
69
transport du cuivre chez les plantes
le cuivre est absorbé par les racines, transporté via le xylème et le phloème, et distribué dans les feuilles. Dans les racines, le Cu2+ est réduit en Cu+, puis par COPT importent le Cu+ dans le cytosol
=> transport vers feuilles: xylème et phloème, puis par transporteurs dont les COPT
70
COPT1 est essentielle pour quoi?
**nécessaire pour prise de cuivre**
=> COPTs travaillent comme trimères (structure moléculaire, une protéine copmosée de 3 éléments de base identiques)
** - COPT1 = spécifique à la pointe des racines**, a un rôle dans la **croissance** et dans l'**absorption de cuivre** par les racines, ainsi que dans le développement du pollen
71
rôle de COPT2
essentiel lors de transport du Cu dans des conditions de carence en Fe
72
rôle COPT5
- rôle dans la croissance,
- transport du Cu des racines aux pousses,
- photosynthèse
73
Rôle COPT6
distribution de Cu dans les pousses
74
Zinc nécessaire pour quoi? info. complémentaires
- pour la fonction de **+ de 300 enzymes et 1000 facteurs de transcription** et est **stocké et transféré dans les métallothionéines**
- **2ème métal le plus abondant chez humains** après le fer
- zinc => **seul métal qui apparaît dans toutes les classes d'enzymes**
75
prise de Zinc dans Xylème des racines normal
le zinc est transporté par les 2 chemins : **apoplastique et symplastique**
- au niveau de l'endoderme, Barrières de Caspary!! => **chemin symplastique** ( contrôle nécessaire)
- arrivé au Pericycle/xylème parenchyme, le **Zinc est stocké en grande quantité dans la vacuole**, et une partie du zinc est **transporté dans le Xylème** grâce aux PCR2, **HMA2 et HMA4**
PCR2 => transporte: Zn2+ libre
HMA2 => Zn lié
HMA4 => Zn lié
**HMA2 et 4 sont des P-ATPases**
=> **dans chaque cellule, du Zinc est stocké dans la vacuole** !!
76
En quoi le Bore est nécessaire ?
essentiel pour **liaison croisée entre 2 molécules de RG II, grâce à un pont de type borate diester**
=> pont se forme spécifiquement entre 2 chaînes latérales A riches en apiose
=>** stabilité de la paroi cellulaire**
77
RG II, c'est quoi?
**Rhamnogalacturonan II**, un polysaccharide complexe trouvable dans paroi cellulaires des plantes
composition : 1 chaîne principale de galacturonane et de 4 chaînes latérales
78
prise de Zinc dans Xylème des racines lors de déficit
le zinc est transporté par les 2 chemins : **apoplastique et symplastique**
- au niveau de l'endoderme, Barrières de Caspary!! => **chemin symplastique** ( contrôle nécessaire)
- arrivé au Pericycle/xylème parenchyme, le **une petite quantité de Zinc est stockée dans la vacuole**, et une partie du zinc est **transporté dans le Xylème** grâce aux PCR2, **HMA2 et HMA4**
PCR2 => transporte: Zn2+ libre
HMA2 => Zn lié
HMA4 => Zn lié
**HMA2 et 4 sont des P-ATPases**
=> **aucune molécule de zinc dans les vacuoles, toute petite quantité dans cytosol des cellules**
79
transport du bore vers la stèle
PAS BIEN COMPRIS S.18 PARTIE 2
le bore est transporté par des bore-transporteurs exprimés latéralement dans la stèle.
**BOR4**: protéines qui expulse le bore en excès (détoxification)
**NIP5;1**: transport d'entrée du bore au niveau de l'épiderme et cortex
**BOR1**: export actif du bore vers le péricycle
**NIP6;1**: canal d'entrée dans certaines cellules, notamment pour redistribution
=> bore est ensuite chargé dans le xylème (après avoir passé les barrières de caspary)
=>
80
quels sont les métaux/métalloïdes toxiques ?
- **Cadmium** interfère avec la prise du Zinc et activités, affecte l'homéostasie des coopérateurs et bouge
- **Aluminium** inhibe la croissance des racines
- **Arsenic** interfère avec la prise et la fonction du phosphate, et l'arsenic (As (III)) peut passer par les transports de silicate
81
entre quoi et quoi la stratégie des plantes oscille ?
la tolérance et l'hyperaccumulation
82
tolérance aux métaux par exclusion, c'est quoi?
les plantes dans milieu avec métaux=> elles vont exclure les atomes des métaux hors de leurs cellules racinaires
elles prennent seulement une petite quantité sinon tout sort
83
tolérance aux métaux par hyperaccumulation, c'est quoi?
c'est une stratégie que les plantes font pour survivre dans milieu où métaux lourds
=> elles vont accumuler les atomes dans la vacuole (en grande quantité)
ce qui va leur permettre de survivre
=> problème: ce sont souvent des plantes que nous mangeons
84
qu'est-ce que le Cadmium pour les humains ?
c'est un métal lourd particulièrement toxique
=> le tabac accumule le cadmium, alors fumer favorise la prise de cadmium
=> pendant processus de minier, le Cd est généralement couplé avec le Zinc et sont relachés
=>... voir autres sur s21 partie 2
84
ris bas en Cadmium, c'est quoi et comment ça se fait ?
riz transgénique => abondance de transporteurs modifiés, ce qui explique le taux bas en Cadmium
prise au niveau des racines=> chargement dans xylème monte dans noeuds=> monte dans les graines => remobilisation via le phloème => redescend dans les noeuds
=> contrôle de taux de cadmium: QAI teint les grains en violet selon intensité montre taux
85
l'eau est un facteur limitant pour ?
la croissance des plantes
86
le xylème fait quoi?
guide le transport de l'eau et transporte aussi des molécules de signal
87
le phloème fait quoi?
transport du sucre, et des molécule de signal
88
potentiel de l'eau, c'est quoi?
le potentiel chimique de l'eau et négatif dans les cellules
**est la force motrice du transport de l'eau de la terre, vers l'atmosphère à travers la plante**
89
comment calculer potentiel de l'eau?
le potentiel de l'eau est la somme du potentiel osmotique (quantité de substances), potentiel de pression (turgescence), celui de la matrice (force capillaire) et potentiel de gravité (0 chez processus cellulaires)
90
quels sont les trois composants du potentiel hydrique (de l'eau)?
1) potentiel hydrique de la cellule/du sol
2) pression hydrostatique dans le xylème (1g)
3) transpiration
91
quels sont les trois niveaux du continuum terre-plante-atmosphère?
1) prise de l'eau dans les racines
2) transport de l'eau dans le xylème: trachéen et trachéides
3) transpiration par les Stomata
92
s.29
