Module 2_Transport membranaire et gradients

Question 1

Quel est le rôle de la membrane cytoplasmique dans le maintien de la composition du LIC et du LEC?

Answer 1

Maintenir les gradients chimiques (différence de concentration) entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule en érigeant entre les deux compartiments une barrière dont la perméabilité est sélective.

Question 2

Quelle est la fonction des composantes membranaires lipidiques et protéiques dans la perméabilité aux substances lipophiles et lipophobes?

Answer 2

Composante lipidique:
-bicouche lipidique (phospholipides, cholestérol, glycolipides).
-rend membrane perméable aux substances liposolubles (ex. acides gras, hormones stéroïdiennes) et aux gaz (O2 et CO2).
-rend perméabilité membrane faible envers substances hydrosolubles (ex. ions, glucose, acides aminés).

Composante protéique:
-fournit voie alternative pour le passage de molécules hydrosolubles à travers la membrane.
-protéines membranaires: canaux protéiques, transporteurs protéiques (sélectivité pour type précis de molécules).

Question 3

Vrai ou faux? La perméabilité de la membrane est variable.

Answer 3

Vrai. Elle peut être modifiée en changeant les protéines (canaux + transporteurs) et les lipides.

Question 4

Classer chaque type de transport selon s’il implique ou non des protéines membranaires et si le transport nécessite un apport en énergie (actif) ou non (passif).

Answer 4

Question 5

Qu’est-ce que la diffusion simple?

Answer 5

Elle survient en raison du mouvement aléatoire qu’ont les molécules et les ions dans le LIC et le LEC (collusions, changement de direction). Ces déplacements aléatoires permettent aux molécules de se distribuer uniformément dans leur environnement, se répartissant ainsi de la région ayant une plus forte concentration vers celle ayant une plus faible concentration.

Question 6

Vrai ou faux? Les molécules et les ions sont dans un état constant de mouvement ou de vibration.

Answer 6

Vrai, en raison de leur énergie cinétique intrinsèque.

Question 7

Qu’est-ce que le flux?

Answer 7

C’est la quantité de molécules qui franchit la membrane par unité de temps.

Question 8

Vrai ou faux? Le flux se dirige tout le temps d’une région plus concentrée à une région moins concentrée.

Answer 8

Faux. Il existe un flux prédominant (direction = grande [ ] vers faible [ ]), mais aussi un flux qui se dirige en sens contraire.

Question 9

Qu’est-ce que le flux net?

Answer 9

La somme des flux (prédominant + contraire) entre deux compartiments donne le flux net qui définit la direction de la diffusion (toujours [ ] élevée vers [ ] faible).

Question 10

Quels sont les facteurs qui influencent l’amplitude du flux net (vitesse de diffusion en mmol/s)?

Answer 10

L’amplitude du flux net se décrit par la loi de Fick:
F = K x S x (Ca - Cb)/E
où
K: constante de perméabilité (prend en compte caractère liposoluble molécule, poids moléculaire et composition membrane)
S: surface totale de diffusion
(Ca-Cb): gradient de concentration (gradient chimique entre LIC et LEC)
E: épaisseur de la membrane cytoplasmique

Question 11

Parmi les 4 facteurs, lesquels font généralement varier la vitesse de diffusion?

Answer 11

La constante de perméabilité (K) et le gradient de concentration (Ca-Cb).

Question 12

Vrai ou faux? Plus K ou (Ca-Cb) est grand, plus la vitesse de diffusion est lente.

Answer 12

Faux, plus elle est rapide.

Question 13

Vrai ou faux? Les gaz et les stéroïdes lipophiles ont un K élevé.

Answer 13

Vrai. Ces substances traversent donc la membrane rapidement par diffusion simple.

Question 14

Quelles substances ont un K très bas et sont incapables de traverser la bicouche phospholipidique?

Answer 14

Les ions chargés et les grosses molécules hydrophiles (glucose, acides aminés).

Question 15

Quelles sont les 2 différences entre transport actif et transport passif?

Answer 15

Transport passif:
-ne nécessite pas d’énergie
-s’effectue dans la direction d’un gradient de concentration

Transport actif:
-nécessite un apport en énergie (ATP ou autre)
-s’effectue dans le sens contraire d’un gradient de concentration

Question 16

La diffusion facilitée est un transport actif.

Answer 16

Faux, c’est un transport passif.

Question 17

Quels sont les deux types de diffusion facilitée?

Answer 17

-Canaux ioniques
-Protéines porteuses (ou transporteur ou perméases)

Question 18

Décrire la diffusion facilitée via des canaux ioniques.

Answer 18

-pores aqueux
-passage direct en LIC et LEC
-arrangement = plusieurs sous-unités de protéines transmembranaires formant un pore central
-laissent passer certains ions de façon sélective
-sélectivité du canal dépend de 1) diamètre de son ouverture et de 2) charges électriques acides aminés longeant surface du pore

Question 19

Quelles sont les deux conformations des canaux ioniques?

Answer 19

1) Canaux ouverts (canaux de fuite)
2) Canaux à ouverture contrôlée (ne laissent passer aucun ion lorsque fermés)

Question 20

Quels sont les différents types de canaux (4)?

Answer 20

Canaux ligand-dépendants: ouverture/fermeture contrôlée par liaison d’un ligand à la surface externe (hormone, neurotransmetteur) ou messages chimiques à la surface interne.

Canaux phosphorylation-dépendants: ouverture/fermeture déterminée par état phosphorylé/non-phosphorylé du canal.

Canaux voltage-dépendants: ouverture/fermeture régulée par variations potentiel membranaire cellule.

Canaux activés mécaniquement: ouverture/fermeture régulée par étirement ou pression ressentie dans membrane cytoplasmique.

Question 21

Qu’est-ce que le gradient électrochimique?

Answer 21

La diffusion d’un ion via les canaux membranaires est tributaire de deux forces:
-le gradient chimique = concentration de l’ion dans le LIC et le LEC
-le gradient électrique = potentiel membranaire (répartition des charges électriques de chaque côté de la membrane, face interne - et face externe +)

Question 22

Décrire ce qu’est la diffusion facilitée via des protéines porteuses.

Answer 22

La protéine porteuse lie les molécules d’un côté de la membrane et, suite à un changement de conformation, les transporte de l’autre côté.

Question 23

Vrai ou faux? Les transporteurs forment un passage continu entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

Answer 23

Faux.

Question 24

Les perméases permettent de transporter quelles molécules?

Answer 24

Les molécules polaires (hydrophiles), comme le glucose et les acides aminés, qui sont incapables de traverser la bicouche lipidique et qui sont trop grosses pour utiliser des canaux membranaires.

Question 25

Qu'est-ce qui est un prérequis à la diffusion facilitée via des protéines porteuses?

Answer 25

La présence d'un gradient chimique (car c'est du transport passif).

Question 26

Quelle est la différence au niveau de la saturabilité entre la diffusion simple et les canaux ioniques et les transporteurs?

Answer 26

Contrairement au transport par diffusion simple ou par canaux membranaires, le transport par diffusion facilitée via des transporteurs est saturable. La vitesse de diffusion atteint un maximum lorsque la totalité des perméases sont déjà occupées à transporter des molécules.

Question 27

Qu'est-ce qui influence la vitesse de transport par perméases (3)?

Answer 27

1) le degré de saturation des transporteurs (dépend de l'ampleur du gradient chimique). 2) le nombre de transporteurs dans la membrane. 3) la rapidité avec laquelle le changement de conformation du transporteur se produit.

Question 28

Donner un exemple de protéine porteuse.

Answer 28

La protéine porteuse GLUT4: -permet passage glucose - [ ] élevée glucose LEC et [ ] faible glucose LIC (car constamment utilisé comme source d'énergie)

Question 29

Quelle hormone permet d'augmenter l'expression membranaire de GLUT4 et, en régulant le transport de glucose à l'intérieur des cellules en fonction des besoins, contribue à maintenir l'homéostasie?

Answer 29

L'insuline!

Question 30

Décrire les caractéristiques du transport actif et différencier transport actif primaire et secondaire.

Answer 30

Transport actif: -requiert un apport en énergie (ATP) -mouvement des molécules contre gradient de concentration -système qui crée le déséquilibre (génère un gradient de concentration) Transport actif primaire: -dépend directement de l'hydrolyse de l'ATP. Transport actif secondaire: -dépend de l'énergie potentielle emmagasinée dans le gradient de concentration d'une molécule pour en transporter une autre contre son gradient de concentration.

Question 31

Dans le transport actif primaire, quel est le transporteur (pompe) et comment fonctionne-t-il?

Answer 31

C'est une enzyme ATPase qui hydrolyse l'ATP en ADP et en phosphate, générant ainsi l'énergie nécessaire au mouvement des particules. Le phosphate libéré est utilisé pour phosphoryler le transporteur, ce qui induit un changement de conformation de ce dernier et modifie son affinité pour les molécules à transporter.

Question 32

Quelle pompe est le transporteur le plus important dans les cellules animales et que fait-elle?

Answer 32

La pompe Na+/K+ -ATPase! Elle est responsable de maintenir le gradient de concentration de Na+ et de K+ de chaque côté de la membrane cellulaire. Pour chaque ATP hydrolysé, la pompe transporte 3 Na+ à l'extérieur de la cellule et 2 K+ à l'intérieur de la cellule.

Question 33

Vrai ou faux? La transport de Na+ et de K+ par la pompe Na+/K+ -ATPase est un processus électroneutre.

Answer 33

Faux.

Question 34

Expliquer le fonctionnement de la pompe Na+/K+ -ATPase.

Answer 34

a) état non-phosphorylé: grande affinité Na+ (lie 3 Na+ LIC) et faible affinité K+ (lie 0 K+). b) liaison 3 Na+ active hydrolyse ATP et phosphorylation pompe. c) phosphorylation, changement de conformation, affinité diminue pour le Na+, relâche 3 Na+ dans le LEC. d) affinité augmente pour le K+, lie 2 K+ LEC, induit déphosphorylation. e) déphosphorylation, changement de conformation, retour conformation initiale. f) affinité diminue pour le K+, relâche 2 K+ LIC et le cycle recommence.

Question 35

L'énergie utilisée pour la pompe Na+/K+ - ATPase correspond jusqu'à quel pourcentage de l'énergie dépensée par la cellule?

Answer 35

30 à 40% !

Question 36

Quels sont les rôles (3) de la pompe Na+/K+ -ATPase?

Answer 36

1) fort gradient Na+ créé par la pompe génère l'énergie potentielle nécessaire au transport actif secondaire. 2) les gradients de [ ] de Na+ et de K+ de chaque côté de la membrane sont essentiels pour à la génération de signaux électriques dans les cellules nerveuses et musculaires. 3) équilibre osmotique et maintien du volume cellulaire (sortie du Na+).

Question 37

Quel est le rôle de la pompe Ca2+ -ATPase?

Answer 37

Permet le transport actif du Ca2+ du LIC vers le LEC, assurant ainsi la présence d'un très fort gradient de concentration entre les deux compartiments (10 000 x moins de Ca2+ dans le LIC que dans le LEC).

Question 38

Expliquer le fonctionnement de la pompe Ca2+ -ATPase.

Answer 38

1) état non-phosphorylé, augmentation de l'affinité du Ca2+, lie un Ca2+ LIC. 2) liaison Ca2+ induit hydrolyse ATP et phosphorylation pompe, changement de conformation, affinité Ca2+ diminue, relâche Ca2+ LEC, déphosphorylation, changement de conformation, retour conformation initiale.

Question 39

Qu'est-ce que le transport actif secondaire?

Answer 39

Lors du transport actif secondaire, l'énergie nécessaire pour déplacer un élément chimique contre son gradient de concentration ne provient pas directement de l'hydrolyse de l'ATP. Elle dérive de l'énergie potentielle emmagasinée dans le gradient de concentration d'un ion, souvent le Na+. Le gradient de Na+ créé initialement par un mécanisme de transport actif primaire en utilisant l'ATP (la pompe Na+/K+ -ATPase) contient une énergie potentielle qui sera utilisée de façon indirecte pour cotransporter d'autres solutés contre leur gradient.

Question 40

a) Si le soluté se déplace dans la même direction que le Na+, il s'agit d'un transport __________. b) Si le soluté se déplace dans la direction opposée au Na+, il s'agit d'un transport __________.

Answer 40

a) symport (ou cotransport) b) antiport (ou contre-transport ou échangeur)

Question 41

Nommer un exemple de transport actif secondaire symport.

Answer 41

Le cotransport du Na+ et du glucose dans les cellules épithéliales de l'intestin et dans les tubules rénaux.

Question 42

Quel est le fonctionnement du Na+/glucose symport?

Answer 42

1) liaison Na+ LEC au symport, ce qui augmente affinité au glucose. 2) liaison du glucose et changement de conformation. 3) le Na+ relâché LIC selon gradient de concentration, ce qui diminue l'affinité au glucose. 4) le glucose est relâché dans le LIC, sans Na+ et glucose le symport reprend sa conformation initiale et le cycle recommence.

Question 43

Vrai ou faux? Dans le transport actif secondaire, il n'y a pas d'ATP hydrolysé et de phosphorylation du transporteur.

Answer 43

Vrai, le changement de conformation du transporteur est causé uniquement par les liaisons des solutés cotransportés.

Question 44

Nommer un exemple de transport actif secondaire de type antiport.

Answer 44

Le Na+/Ca2+ antiport. Avec ce transporteur, l'entrée du Na+ dans le LIC selon son gradient électrochimique est couplée au transport actif de Ca2+ hors de la cellule contre son gradient de concentration.

Question 45

Quels sont les deux types de transport par lesquels la cellule maintient des concentrations intracellulaires très faibles de Ca2+?

Answer 45

-Transport actif primaire via la pompe Ca2+ -ATPase -Transport actif secondaire via le Na+/Ca2+ antiport

Question 46

Intégrer les différents types de transport membranaire en utilisant le cas de la réabsorption du glucose à travers l'épithélium des tubules rénauxou de l'intestin.

Answer 46

1) transport actif secondaire: -Na+/glucose symport -concentration glucose lumière intestinale ou tubulaire est inférieure à celle du LIC -côté apical 2) diffusion facilitée: -GLUT2 -côté basolatéral -transport passif, selon gradient de concentration -concentration glucose supérieure cellule que LEC 3) transport actif primaire: -Na+/K+ -ATPase -côté basolatéral -sortie Na+ importante pour maintenir concentration intracellulaire basse et conserver gradient électrochimique Na+ essentiel à entrée apicale glucose par symport.

Question 47

Par quel mécanisme s'effectue le transport des molécules d'eau à travers les épithéliums?

Answer 47

Il s'effectue par diffusion facilitée (transport passif), en utilisant des protéines membranaires formant des pores/canaux, les aquaporines.

Question 48

Vrai ou faux? Il y a un mécanisme actif qui pompe l'eau de la lumière intestinale intestinale vers l'interstice.

Answer 48

Faux, ce ne sont que des différences d'osmolarité entre les milieux qui expliquent le mouvement de l'eau par diffusion facilitée.

Question 49

Comment se produit l'absorption de l'eau au travers de l'épithélium intestinal ou tubulaire rénal?

Answer 49

-Du côté basolatéral, la pompe Na+/K+ -ATPase fait augmenter l'osmolarité du LEC, ce qui entraîne la diffusion de l'eau du LIC vers le LEC. -Du côté apical, l'entrée du Na+ dans la cellule via des canaux sodiques fait diminuer l'osmolarité dans la lumière intestinale ou tubulaire, ce qui entraîne la diffusion de l'eau vers le LIC.

Question 50

Vrai ou faux? Sans la pompe Na+/K+ -ATPase, il n'y aurait pas d'absorption d'eau dans l'intestin et les tubules rénaux.

Answer 50

Vrai!

Question 51

Quel est le rôle du transport vésiculaire?

Answer 51

Transporter des macromolécules (protéines, lipoprotéines, etc.) et des particules (bactéries, débris cellulaires) que les canaux et les protéines porteuses membranaires sont incapables de transporter. Le transport de ces éléments s'effectue à l'aide de vésicules formées par la membrane cytoplasmique.

Question 52

Dans le transport vésiculaire... a) __________ est l'entrée de substances dans la cellule. b) __________ est la sortie de substances hors de la cellule.

Answer 52

a) l'endocytose b) l'exocytose

Question 53

Quels sont les 3 types d'endocytose reconnu selon la nature du matériel ingéré?

Answer 53

1) Phagocytose: -phago = manger -ingestion de grosses particules, débris cellulaires ou microorganismes. -implique éléments du cytosquelette et prolongements de la membrane cytoplasmique (pseudopodes) qui englobent la particule. -effectuée uniquement par les cellules immunitaires. 2) Pinocytose: -pino = boire -processus non-sélectif. -permet l'entrée de petites quantités de LEC (et les solutés qu'il contient) dans la cellule. -plus répandue. 3) Endocytose dédiée par un récepteur: -processus hautement sélectif -permet d'ingérer de grosses molécules spécifiques (protéines, hème, lipoprotéines, etc.) présentes dans le LEC. -processus débute par liaison de la molécule d'intérêt à un récepteur membranaire spécifique, les complexes ligand-récepteur migrent et se concentrent dans une région de la membrane cytoplasmique nommée puits recouverts de clathrine, puis la formation de la vésicule se produit.

Question 54

Que devient le vésicule endocytotique une fois dans la cellule?

Answer 54

1) Dans la majorité des cas, il fusionne avec des lysosomes afin de digérer son contenu et libérer les éléments chimiques d'intérêt (acides aminés, cholestérol, fer, acides gras). 2) Il peut aussi traverser la totalité de la cellule et libérer son contenu de l'autre côté de la cellule par exocytose, un processus nommé la transcytose (présent dans les capillaires sanguins pour l'échange de grandes molécules polaires entre plasma et interstice).

Question 55

Qu'est-ce que l'exocytose?

Answer 55

Un vésicule déjà formé dans le cytosol fusionne avec la membrane cytoplasmique afin de relâcher son contenu dans le LEC.

Question 56

À quoi sert l'exocytose (deux rôles)?

Answer 56

1) Relâcher dans le LEC de grandes molécules polaires (hormones protéiques, enzymes, neurotransmetteurs, autres) qui sont incapables de sortir de la cellule par les autres mécanismes de transport. 2) Permet d'ajouter différents constituants à la membrane cytoplasmique (ex. récepteurs, canaux, transporteurs, phospholipides).

Question 57

Pourquoi est-il important d'assurer un équilibre entre les processus d'endocytose et d'exocytose?

Answer 57

Une cellule engagée activement dans l'endocytose peut utiliser l'équivalent de la totalité de la membrane cytoplasmique dans l'espace d'une heure et une cellule stimulée à sécréter des molécules par exocytose peut insérer jus

Question 58

Pourquoi est-il important d'assurer un équilibre entre les processus d'endocytose et d'exocytose?

Answer 58

Une cellule engagée activement dans l'endocytose peut utiliser l'équivalent de la totalité de la membrane cytoplasmique dans l'espace d'une heure et une cellule stimulée à sécréter des molécules par exocytose peut insérer jusqu'à 30 fois la surface de la membrane. Il doit donc y avoir une adéquation continue entre l'insertion (exocytose) et le retrait (endocytose) de vésicules membranaires pour maintenir le VOLUME CELLULAIRE.