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6.5 : Canaux et porteurs - Biologie

6.5 : Canaux et porteurs - Biologie


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À partir du début du siècle dernier, un certain nombre de scientifiques ont commencé à travailler pour définir la nature de la couche limite des cellules. Dans les années 1930, il a été noté que de petites molécules hydrosolubles pénétraient dans les cellules plus rapidement que prévu en se basant sur l'hypothèse que la membrane agit comme une simple barrière hydrophobe - une hypothèse connue sous le nom de loi d'Overton. Il existe deux types génériques de catalyseurs de perméabilité membranaire : les supports et les canaux.

Protéines porteuses sont des protéines membranaires qui font la navette à travers la membrane. Ils se lient à des molécules hydrophiles spécifiques lorsqu'ils sont situés dans la région hydrophile de la membrane, s'accrochent à la molécule liée lorsqu'ils traversent la région hydrophobe de la membrane, puis libèrent leur « cargaison » lorsqu'ils atteignent à nouveau la région hydrophile de la membrane. membrane. Les mouvements du transporteur et de la cargaison à travers la membrane, ainsi que la libération des molécules transportées, sont entraînés par le mouvement thermique (collisions avec d'autres molécules), de sorte qu'aucune autre source d'énergie n'est nécessaire. On peut écrire cette classe de réactions sous la forme :


Étagère à livres

Bibliothèque NCBI. Un service de la National Library of Medicine, National Institutes of Health.

Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Biologie moléculaire de la cellule. 4e édition. New York : Garland Science 2002.

  • En accord avec l'éditeur, ce livre est accessible par la fonction de recherche, mais ne peut pas être consulté.


Canaux protéiques/protéines porteuses

Quelqu'un peut-il expliquer la différence entre un canal protéique et des protéines porteuses.

Dans mon livre, il est dit que les protéines intrinsèques agissent comme des vecteurs pour transporter les molécules solubles dans l'eau.

Mais pour faciliter la diffusion, il est indiqué que les canaux protéiques transportent des molécules hydrosolubles à travers la bicouche phospholipidique.

Alors, comment les molécules hydrosolubles sont-elles transportées - est-ce via un canal protéique ou une protéine porteuse ?

Toute aide sera fortement appréciée.

Pas ce que vous cherchez ? Essayer&bonjour

Yo lié. Je n'ai pas du tout compris non plus, mais au bout d'un moment, j'ai compris. Laissez-moi prendre mes notes.

Premièrement, les protéines extrinsèques et intrinsèques ne sont que des types de protéines. Intrinsèque signifie qu'il traverse toute la membrane. Extrinsèque signifie que c'est juste d'un côté de la membrane. C'est tout ce que cela veut dire. Le manuel contient des images de cela. Maintenant:

  • Ce sont des protéines intrinsèques, qui s'étendent donc sur toute la membrane
  • Ils font essentiellement un canal/chemin/trou pour que les choses passent par
  • Le canal formé par les protéines du canal est rempli d'eau. Cela signifie seulement soluble dans l'eau les substances peuvent passer.
  • Diffusion facilitée se passe ici. Il s'agit essentiellement de diffusion, de concentration élevée à faible. Facilité signifie simplement qu'il a besoin de cette protéine pour fonctionner, et la protéine ici est la protéine du canal qui fait le trou dans la membrane. (Ne dites pas trou, utilisez des mots plus gentils comme canal/chemin)
  • Certains les chaînes sont également fermé et/ou sélectif. Gated signifie qu'il ne s'ouvre que lorsqu'il est stimulé de manière appropriée. Sélectif signifie qu'il ne laisse passer que certaines substances.
  • Ceux-ci peuvent faire à la fois diffusion facilitée ET transport actif
  • Si vous voulez une image de ce à quoi elle ressemble, elle ramasse la molécule d'un côté de la membrane, puis change de forme et la dépose de l'autre côté.
  • La chose à retenir ici est que la molécule qui se déplace à travers la membrane se lie réellement à la protéine, contrairement aux canaux où la protéine ne fait qu'un trou pour le passage des molécules.
  • Pour diffusion facilitée les molécules utilisent leur énergie cinétique intégrée pour se lier à la protéine du canal, qui la déplace de l'autre côté de la membrane. Comme il s'agit de diffusion, elle passe d'une concentration élevée à une concentration faible.
  • Pour transport actif L'ATP est utilisé pour déplacer les molécules d'une faible concentration à une concentration élevée.
  • Dans les deux cas, avec les protéines porteuses, la molécule SE LIE À LA PROTÉINE.

Si je me trompe, quelqu'un me le dit. Et demande si tu as des questions

(Message original de Lié)
Quelqu'un peut-il expliquer la différence entre un canal protéique et des protéines porteuses.

Dans mon livre, il est dit que les protéines intrinsèques agissent comme des vecteurs pour transporter les molécules solubles dans l'eau.

Mais pour faciliter la diffusion, il est indiqué que les canaux protéiques transportent des molécules hydrosolubles à travers la bicouche phospholipidique.

cazmasetro a donné un très bon résumé des caractéristiques des protéines de canal et des protéines porteuses ci-dessus, et c'est très simple à son point crucial : les protéines de canal sont un « tunnel » à travers la membrane cellulaire, les protéines porteuses saisissent une molécule, la déplacent vers l'autre côté de la membrane, et laissez-le aller. Des trucs hyper simples.

Les protéines porteuses sont un peu plus complexes dans les mécanismes qu'elles utilisent, et elles ont beaucoup de façons différentes de fonctionner, mais je ne pense pas que vous ayez à vous en soucier, et la description de base est comme je l'ai déjà dit .

Pour éclaircir quelque chose que je ne pense pas, c'est très évident dans la réponse ci-dessus : la « diffusion facilitée » dans les protéines porteuses signifie simplement que le processus ne nécessite aucune énergie : vous n'avez pas besoin de dépenser d'énergie pour déplacer la molécule d'un côté de la membrane à l'autre.

Vous n'avez pas non plus besoin de mémoriser la liste ci-dessus si vous comprenez les bases de la diffusion et du transport actif, et que vous pouvez utiliser un peu de bon sens, vous pouvez déterminer ce que font les protéines de canal et les protéines porteuses !

Alors, comment les molécules hydrosolubles sont-elles transportées - est-ce via un canal protéique ou une protéine porteuse ?

Toute aide sera fortement appréciée.

C'est les deux ! Parfois, vous utilisez des canaux, parfois vous utilisez des opérateurs, selon la situation.

Canaux, transporteurs et pompes

Une introduction aux principes du transport membranaire : comment les molécules et les ions se déplacent à travers la membrane cellulaire par simple diffusion et en utilisant des composants membranaires spécialisés (canaux, transporteurs et pompes). Le texte met l'accent sur les aspects quantitatifs d'un tel mouvement et son interprétation en termes de cinétique de transport. Les études moléculaires des canaux, des transporteurs et des pompes sont décrites en détail ainsi que les principes structurels et les similitudes fondamentales entre les différents transporteurs et leurs interrelations évolutives. La régulation des transporteurs et leur rôle dans la santé et la maladie sont également pris en compte.

Une introduction aux principes du transport membranaire : comment les molécules et les ions se déplacent à travers la membrane cellulaire par simple diffusion et en utilisant des composants membranaires spécialisés (canaux, transporteurs et pompes). Le texte met l'accent sur les aspects quantitatifs d'un tel mouvement et son interprétation en termes de cinétique de transport. Les études moléculaires des canaux, des transporteurs et des pompes sont décrites en détail ainsi que les principes structurels et les similitudes fondamentales entre les différents transporteurs et leurs interrelations évolutives. La régulation des transporteurs et leur rôle dans la santé et la maladie sont également pris en compte.


Canaux

Les protéines intégrales impliquées dans le transport facilité sont collectivement appelées protéines de transport, et elles fonctionnent soit comme des canaux pour le matériel, soit comme des supports. Dans les deux cas, ce sont des protéines transmembranaires (elles traversent la membrane). Les canaux sont spécifiques à la substance transportée. Les protéines de canal ont des domaines hydrophiles exposés aux fluides intracellulaires et extracellulaires, elles ont en outre un canal hydrophile à travers leur noyau qui fournit une ouverture hydratée à travers les couches membranaires (Figure 1). Le passage à travers le canal permet aux composés polaires d'éviter la couche centrale non polaire de la membrane plasmique qui ralentirait ou empêcherait autrement leur entrée dans la cellule. Les aquaporines sont des protéines de canal qui permettent à l'eau de traverser la membrane à un débit très élevé.

Figure 1 Le transport facilité déplace les substances vers le bas de leurs gradients de concentration. Ils peuvent traverser la membrane plasmique à l'aide de protéines de canal. (crédit : modification d'œuvre par Mariana Ruiz Villareal)


Explication étape par étape du système de transport d'électrons

Le système de transport d'électrons peut se résumer aux étapes suivantes :

Étape 1: Génération de force motrice protonique

Dans la première étape de la chaîne de transport d'électrons, le NADH + et le FADH2 molécule de glycolyse et le cycle de Kreb est oxydé en NAD + et FAD, respectivement, avec la libération d'électrons et de protons de haute énergie. Les électrons diffusent dans le membrane mitochondriale interne qui consiste en une série de grands complexes protéiques.

Le passage d'électrons d'une protéine porteuse à une autre entraîne une perte d'énergie ou d'ATP. L'ATP est ensuite utilisé par les complexes protéiques pour déplacer les protons de la matrice vers l'espace intermembranaire. Ainsi, la diffusion des protons à travers la membrane mitochondriale interne est médiée via chimiosmose, ce qui crée un force motrice de protons à travers le gradient électrochimique.

Étape 2: Synthèse de la molécule de haute énergie ATP

Les ions H + génèrent une force motrice protonique qui facilite la une descente mouvement à travers le gradient de concentration de la membrane mitochondriale interne. Les ions H + ont tendance à rediffuser dans la matrice mitochondriale à travers les protéines du canal via un enzyme transmembranaire (ATP synthase) et ainsi produire ATP.

Étape 3: Réduction d'oxygène

Pour la poursuite du système de transport d'électrons, les électrons désexcités doivent être libérés via un accepteur d'électrons O2molécule. L'oxygène accepte les électrons du quatrième complexe. Finalement, le transporteur d'oxygène s'associe au protons libres et réduit au rendement H2O.

Composants d'ETS

Le système de transport d'électrons est la combinaison des éléments suivants :

Complexe I

Il est composé de flavine mononucléotide et de protéine fer-soufre. Complexe I ou "NADH déshydrogénase” oxyde le NADH + en NAD + et libère deux électrons et quatre protons. La NADH déshydrogénase pompe quatre protons du matrice à la cytosol et transfère deux électrons dans la membrane mitochondriale interne. Ainsi, la NADH déshydrogénase crée une concentration élevée en ions H + à travers le gradient électrochimique.

Coenzyme-Q ou "Ubiquinone” relie les complexes I et II. L'ubiquinone est un complexe liposoluble, qui peut se déplacer librement dans le noyau hydrophobe de la membrane mitochondriale. Q se réduit en QH2 et délivre son électron au troisième complexe. La coenzyme-Q reçoit l'électron libéré par le NADH et le FADH2 molécules.

Complexe II

Il se compose d'une enzyme, "succinate déshydrogénase», et contient du fer et du succinate. Le complexe II oxyde le FADH2 dans FAD + . Succinate déshydrogénase plus FADH2 transfère directement les électrons à l'ETC, en contournant le complexe I. Il n'active pas le complexe I et produit quelques ATP.

Complexe III

Cytochrome-b, Oxydoréductase ou complexe III se compose de la protéine Fe-S avec le centre de Rieske (2Fe-Fs). Dans les cytochromes, le groupe prothétique est hème, transportant des électrons. Au passage des électrons, le fer est réduit en Fe 2+ et oxydé en Fe 3+ . Par conséquent, le cytochrome-b transfère des électrons au complexe suivant, c'est-à-dire le cytochrome c.

Cytochrome c

Le cytochrome-c contient également Protéine Fe-S et le groupe hème prothétique. Il n'accepte que un électron à la fois et transporte en outre des électrons vers le quatrième complexe.

Complexe IV

Cela est composé de Cytochrome un et une3, qui contient deux groupes hémiques (un dans chacun). Cytochrome-a3 se compose de trois ions de cuivre (deux CuUNE et un cuB). La fonction du complexe IV est de maintenir fermement le transporteur d'oxygène entre les ions fer et cuivre jusqu'à la réduction de l'oxygène en une molécule d'eau. L'oxygène se combine avec le deux protons molécules et libère de l'eau en maintenant le potentiel ionique de la membrane.

Complexe V

C'est le canal ionique protéique constitué d'une enzyme transmembranaire (ATP-synthase ou complexe ATP-synthase). Le complexe V permet le passage des protons d'une concentration élevée à faible contre le gradient potentiel. Le passage chimiosmotique des protons se traduit par rotation moléculaire de l'enzyme ATP synthase et provoquant ainsi une libération de ATP.

Résumé de la chaîne de transport d'électrons

ETS fait référence à un système produisant de l'énergie sous forme d'ATP via une série de réactions chimiques. L'ETS est situé dans la membrane interne des mitochondries, contenant des complexes de protéines porteuses d'électrons, des porteuses d'électrons et des protéines de canal. Les électrons passent d'un complexe à l'autre par Réactions redox.

L'énergie libre pendant le transfert d'électrons est capturée sous la forme d'un gradient de protons et utilisée par l'ATP synthase pour dériver l'ATP. Le porteur d'électrons Co-Q reçoit les électrons formés par la réduction de FADH2 et NADH. La coenzyme-Q se réduit en QH2 et passe les électrons au troisième complexe protéique (cyt-b).

Le complexe III contient un groupe hème, où le Fe 3+ se réduit en Fe 2+ après avoir accepté les électrons provenant du Co-Q. Le troisième complexe transfère en outre les électrons au cyt-c, où Fe 3+ se réduit en Fe 2+ et transfère les électrons au quatrième complexe.

Le complexe IV accepte les électrons et les transfère au transporteur d'oxygène. L'oxygène transporte les électrons désexcités et se combine avec les ions protons libres dans la matrice, et libère des déchets sous forme d'eau.

Mécanisme du système de transport d'électrons

La chaîne de transport d'électrons fait parfois référence au "Chaîne respiratoire», qui est la troisième ou dernière étape de respiration cellulaire. Elle nécessite la présence d'oxygène pour effectuer la respiration cellulaire. L'énergie est produite lors du transfert d'électrons d'un porteur à l'autre.

Une cellule exploite la perte d'énergie pendant le transport des électrons pour pomper des protons dans le cytosol. Il crée un gradient chimiosmotique. Un gradient chimiosmotique se charge par l'énergie potentielle des électrons. Finalement, le énergie potentielle se convertit en énergie chimique (ATP) par le complexe ATP synthase.

Ainsi, le système de transport d'électrons est un mécanisme de production d'énergie, qui obéit au principe de "Prend de l'énergie pour produire de l'énergie”. L'ETS possède une série de réactions redox où les électrons perdent de l'énergie. La membrane utilise la perte d'énergie lors de la diffusion des protons dans la matrice et crée une molécule de haute énergie, ATP.

Emplacement de l'ETS

Le système de transport d'électrons et ses complexes protéiques, ainsi que la protéine du canal ATP synthase, sont situés dans le membrane mitochondriale interne. Dans un diagramme, nous pourrions voir le site de la chaîne de transport d'électrons, qui est présent entre le cytosol et la matrice.

Il y a quatre grand complexes protéiques dans la chaîne de transport d'électrons, qui interviennent dans le transfert d'électrons. En plus des complexes protéiques, il existe des porteurs d'électrons individuels tels que Co-Q et Cyt-C.

La coenzyme-Q et le cytochrome-C sont tous deux des porteurs d'électrons diffusibles, qui peuvent voyager à l'intérieur de la membrane. En plus de cela, il y a un protéine de canal ionique (ATP-synthase) qui médie le transport des protons le long du gradient de concentration en générant de l'ATP.

Équation de l'ETC

La réaction globale dans la chaîne de transport d'électrons peut être assimilée d'une manière donnée dans une image. Dans la chaîne de transport d'électrons, par molécule de glucose peut produire 34 molécules d'ATP, comme indiqué dans l'équation ci-dessous :


Ainsi, la production nette d'énergie dans la chaîne de transport d'électrons est 34 ATP molécules.


Transport actif

Transport actif mécanismes nécessitent l'utilisation de l'énergie de la cellule, généralement sous la forme d'adénosine triphosphate (ATP). Si une substance doit entrer dans la cellule contre son gradient de concentration, c'est-à-dire si la concentration de la substance à l'intérieur de la cellule est supérieure à sa concentration dans le liquide extracellulaire (et vice versa), la cellule doit utiliser de l'énergie pour déplacer la substance. Certains mécanismes de transport actifs déplacent des matériaux de faible poids moléculaire, tels que des ions, à travers la membrane. D'autres mécanismes transportent des molécules beaucoup plus grosses.

Gradient électrochimique

Nous avons discuté de simples gradients de concentration (concentrations différentielles d'une substance à travers un espace ou une membrane), mais dans les systèmes vivants, les gradients sont plus complexes. Parce que les ions entrent et sortent des cellules et parce que les cellules contiennent des protéines qui ne traversent pas la membrane et sont pour la plupart chargées négativement, il existe également un gradient électrique, une différence de charge, à travers la membrane plasmique. L'intérieur des cellules vivantes est électriquement négatif par rapport au liquide extracellulaire dans lequel elles baignent, et en même temps, les cellules ont des concentrations plus élevées de potassium (K + ) et des concentrations plus faibles de sodium (Na + ) que le liquide extracellulaire. . Ainsi, dans une cellule vivante, le gradient de concentration de Na + a tendance à le conduire dans la cellule, et le gradient électrique de Na + (un ion positif) a également tendance à le conduire vers l'intérieur chargé négativement. La situation est cependant plus complexe pour d'autres éléments comme le potassium. Le gradient électrique de K + , un ion positif, a également tendance à le conduire dans la cellule, mais le gradient de concentration de K + a tendance à conduire K + dehors de la cellule (Figure 1). Le gradient combiné de concentration et de charge électrique qui affecte un ion est appelé son gradient électrochimique.

Question de pratique

Figure 1. Les gradients électrochimiques résultent des effets combinés des gradients de concentration et des gradients électriques. (crédit : “Synaptitude”/Wikimedia Commons)

L'injection d'une solution de potassium dans le sang d'une personne est mortelle, elle est utilisée pour la peine capitale et l'euthanasie. Pourquoi pensez-vous qu'une injection de solution de potassium est mortelle?

Se déplacer contre un dégradé

Pour déplacer des substances contre une concentration ou un gradient électrochimique, la cellule doit utiliser de l'énergie. Cette énergie est récoltée à partir de l'ATP généré par le métabolisme cellulaire. Les mécanismes de transport actif, appelés collectivement pompes, agissent contre les gradients électrochimiques. De petites substances traversent constamment les membranes plasmiques. Le transport actif maintient les concentrations d'ions et d'autres substances nécessaires aux cellules vivantes face à ces mouvements passifs. Une grande partie de l'approvisionnement en énergie métabolique d'une cellule peut être dépensée pour maintenir ces processus. (La majeure partie de l'énergie métabolique d'un globule rouge est utilisée pour maintenir le déséquilibre entre les niveaux de sodium et de potassium extérieurs et intérieurs requis par la cellule.) Étant donné que les mécanismes de transport actifs dépendent du métabolisme énergétique d'une cellule, ils sont sensibles à de nombreux poisons métaboliques qui interfèrent avec l'approvisionnement en ATP.

Deux mécanismes existent pour le transport de matériaux de faible poids moléculaire et de petites molécules. Transport actif primaire déplace les ions à travers une membrane et crée une différence de charge à travers cette membrane, qui dépend directement de l'ATP. Transport actif secondaire décrit le mouvement de matière qui est dû au gradient électrochimique établi par le transport actif primaire qui ne nécessite pas directement d'ATP.

Protéines porteuses pour le transport actif

Une adaptation membranaire importante pour le transport actif est la présence de protéines porteuses spécifiques ou de pompes pour faciliter le mouvement : il existe trois types de ces protéines ou transporteurs (Figure 2). UNE uniporteur porte un ion ou une molécule spécifique. UNE symporteur transporte deux ions ou molécules différents, tous deux dans la même direction. Un antiporteur porte également deux ions ou molécules différents, mais dans des directions différentes. Tous ces transporteurs peuvent également transporter de petites molécules organiques non chargées comme le glucose. Ces trois types de protéines porteuses sont également présentes dans la diffusion facilitée, mais elles ne nécessitent pas d'ATP pour fonctionner dans ce processus. Quelques exemples de pompes pour le transport actif sont Na +– K + ATPase, qui transporte les ions sodium et potassium, et H +– K + ATPase, qui transporte les ions hydrogène et potassium. Ces deux protéines sont porteuses d'antiporteurs. Deux autres protéines porteuses sont la Ca2 + ATPase et la H + ATPase, qui ne transportent respectivement que des ions calcium et uniquement des ions hydrogène. Les deux sont des pompes.

Figure 2. Un uniporteur transporte une molécule ou un ion. Un symporteur transporte deux molécules ou ions différents, tous deux dans la même direction. Un antiporteur transporte également deux molécules ou ions différents, mais dans des directions différentes. (crédit: modification du travail par “Lupask”/Wikimedia Commons)

Transport actif primaire

Le transport actif primaire qui fonctionne avec le transport actif du sodium et du potassium permet au transport actif secondaire de se produire. Le second mode de transport est toujours considéré comme actif car il dépend de l'utilisation d'énergie comme le transport primaire (Figure 3).

Figure 3. Le transport actif primaire déplace les ions à travers une membrane, créant un gradient électrochimique (transport électrogénique). (crédit : modification d'œuvre par Mariana Ruiz Villareal)

L'une des pompes les plus importantes dans les cellules animales est la pompe sodium-potassium (Na + -K + ATPase), qui maintient le gradient électrochimique (et les concentrations correctes de Na + et K + ) dans les cellules vivantes. La pompe sodium-potassium déplace K + dans la cellule tout en déplaçant Na+ en même temps, à raison de trois Na + pour deux ions K + entrés. La Na + -K + ATPase existe sous deux formes, selon son orientation vers l'intérieur ou l'extérieur de la cellule et son affinité pour les ions sodium ou potassium. Le processus comprend les six étapes suivantes.

  1. L'enzyme étant orientée vers l'intérieur de la cellule, le support a une forte affinité pour les ions sodium. Trois ions se lient à la protéine.
  2. L'ATP est hydrolysé par la protéine porteuse et un groupe phosphate à faible énergie s'y attache.
  3. En conséquence, le support change de forme et se réoriente vers l'extérieur de la membrane. L'affinité de la protéine pour le sodium diminue et les trois ions sodium quittent le support.
  4. Le changement de forme augmente l'affinité du porteur pour les ions potassium, et deux de ces ions se fixent à la protéine. Par la suite, le groupe phosphate de faible énergie se détache du support.
  5. Avec le groupe phosphate retiré et les ions potassium attachés, la protéine porteuse se repositionne vers l'intérieur de la cellule.
  6. La protéine porteuse, dans sa nouvelle configuration, a une affinité diminuée pour le potassium, et les deux ions sont libérés dans le cytoplasme. La protéine a maintenant une plus grande affinité pour les ions sodium, et le processus recommence.

Plusieurs choses se sont produites à la suite de ce processus. À ce stade, il y a plus d'ions sodium à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur et plus d'ions potassium à l'intérieur qu'à l'extérieur. Pour trois ions de sodium qui sortent, deux ions de potassium entrent. Cela fait que l'intérieur est légèrement plus négatif par rapport à l'extérieur. Cette différence de charge est importante pour créer les conditions nécessaires au processus secondaire. La pompe sodium-potassium est donc une pompe électrogène (une pompe qui crée un déséquilibre de charge), créant un déséquilibre électrique à travers la membrane et contribuant au potentiel membranaire.

Transport Actif Secondaire (Co-transport)

Le transport actif secondaire amène les ions sodium, et éventuellement d'autres composés, dans la cellule. À mesure que les concentrations d'ions sodium s'accumulent à l'extérieur de la membrane plasmique en raison de l'action du processus de transport actif primaire, un gradient électrochimique est créé. Si une protéine de canal existe et est ouverte, les ions sodium seront tirés à travers la membrane. Ce mouvement est utilisé pour transporter d'autres substances qui peuvent se fixer à la protéine de transport à travers la membrane (Figure 4). De nombreux acides aminés, ainsi que le glucose, pénètrent ainsi dans une cellule. Ce processus secondaire est également utilisé pour stocker des ions hydrogène à haute énergie dans les mitochondries des cellules végétales et animales pour la production d'ATP. L'énergie potentielle qui s'accumule dans les ions hydrogène stockés est convertie en énergie cinétique lorsque les ions traversent la protéine canal ATP synthase, et cette énergie est utilisée pour convertir l'ADP en ATP.

Question de pratique

Un gradient électrochimique, créé par le transport actif primaire, peut déplacer d'autres substances contre leurs gradients de concentration, un processus appelé co-transport ou transport actif secondaire.

Figure 4. (crédit : modification de l'œuvre par Mariana Ruiz Villareal)


Diffusion facilitée

De nombreuses molécules solubles dans l'eau qui ne peuvent pas pénétrer dans la bicouche lipidique sont trop grosses pour passer à travers les canaux ouverts. Dans cette catégorie se trouvent les sucres et les acides aminés. Certains ions ne diffusent pas non plus à travers les canaux. Ces substances vitales entrent et sortent de la cellule par l'action de transporteurs membranaires qui, comme les canaux, sont des protéines intrinsèques qui traversent la membrane cellulaire. Contrairement aux canaux, les molécules transporteuses n'ouvrent pas simplement des trous dans la membrane. Au contraire, ils présentent des sites sur un côté de la membrane auxquels les molécules se lient par attraction chimique. Le site de liaison est hautement spécifique, s'adaptant souvent à la structure atomique d'un seul type de molécule. Lorsque la molécule s'est attachée au site de liaison, alors, dans un processus qui n'est pas entièrement compris, le transporteur l'amène à travers la membrane et la libère de l'autre côté.

Cette action est considérée comme un type de diffusion car les molécules transportées descendent leurs gradients de concentration, d'une concentration élevée à une faible concentration. Pour activer l'action du transporteur, aucune autre énergie n'est nécessaire que celle de la liaison chimique des molécules transportées. Cette action sur le transporteur est similaire à la catalyse, sauf que les molécules (appelées dans ce contexte substrats) ne catalysent pas une réaction chimique mais leur propre translocation à travers la membrane cellulaire. Deux de ces substrats sont le glucose et l'ion bicarbonate.


Différences entre les protéines porteuses et canaux

Mécanisme

▶ Les protéines porteuses transfèrent les solutés à travers la membrane biologique en se liant au soluté et alternent entre deux conformations. Leur mécanisme est similaire aux réactions enzyme-substrat suivant l'équation de Michaelis-Menten (cependant, ils ne changent pas le substrat, c'est-à-dire le soluté).

Les protéines des canaux interagissent le moins avec le soluté qu'elles transfèrent.

Nature du soluté

Les protéines porteuses transfèrent les solutés polaires et non polaires à travers la membrane biologique.

Les protéines des canaux ne transfèrent que les petits solutés polaires à travers la membrane biologique.

Spécificité

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▶ La spécificité des protéines porteuses est due aux sites de liaison spécifiques auxquels les molécules de soluté se lient.

▶ La spécificité des protéines de canal est due à un filtre de sélectivité ionique.

Filtre de sélectivité ionique : En termes simples, il peut être défini comme la partie la plus étroite du pore qui ne permettra que le passage de molécules spécifiques avec une taille et une charge particulières.

Taux de transfert de soluté

Le taux de transfert de soluté par les protéines porteuses est d'environ 10 4 ions par seconde.

▶ Comme les protéines ne basculent pas d'une conformation à l'autre, le taux de transfert de soluté par les protéines de canal est beaucoup plus élevé, soit 10 8 ions par seconde.

Nature des transports

Les protéines porteuses transportent généralement des molécules contre le gradient de concentration pour ce faire, elles nécessitent de l'énergie. Cette énergie peut lui être fournie soit par hydrolyse de l'ATP (appelée transport actif) soit couplée au transfert d'une autre molécule de soluté (appelée diffusion facilitée).

Exemples de transport actif médié par une protéine porteuse

1. Na + /K + ATPase : Il joue un rôle important dans l'absorption du glucose par la cellule. Trois ions Na + sont pompés hors de la cellule et deux ions K + sont pompés à l'intérieur de la cellule. Cela a lieu contre le gradient de concentration, et 1 ATP est consommé pour ce processus. Ces ions Na + aident à amener le glucose à l'intérieur de la cellule (discuté ci-dessous).

2. SR Ca 2+ ATPase : Il est présent dans le réticulum sarcoplasmique (abrégé en réticulum endoplasmique spécialisé SR présent dans les cellules musculaires). Deux ions Ca 2+ sont transportés du cytosol dans le SR. Cette étape consomme 1 ATP et est nécessaire à la contraction des muscles.

Exemples de diffusion facilitée par la protéine porteuse

1. Symport : Co-transport de molécules ou d'ions dans le même sens de la membrane biologique.

Par exemple. Pompe à glucose entraînée par Na + : Il est présent dans les cellules épithéliales intestinales. Le glucose est absorbé par les cellules intestinales grâce à cette pompe. Ici, le glucose se déplace contre son gradient de concentration. L'énergie pour effectuer cela est fournie par le mouvement des ions Na+ dans les cellules, ce mouvement se fait vers le bas de son gradient de concentration et est favorisé.

2. Antiport : Co-transport de molécules ou d'ions dans le sens opposé de la membrane biologique.

Par exemple. Echangeur Na + /Ca 2+ : Ici, les ions Na + descendent leurs gradients de concentration, ce qui fournit de l'énergie pour le mouvement du Ca 2+ contre son gradient de concentration. Trois ions Na + sont transportés à l'intérieur de la cellule et un ion Ca 2+ est pompé hors de la cellule.

Les protéines de canal transportent toujours les molécules vers le bas du gradient de concentration par un processus de diffusion et, par conséquent, assurent le transport passif.

Exemples de transport passif médié par des protéines de canal

Les canaux ioniques ne sont pas ouverts en permanence et sont dits fermés, qui ne s'ouvrent qu'en réponse à un stimulus spécifique.

1. Canaux voltage-dépendants : Ces canaux ioniques sont activés lorsqu'une différence de potentiel est générée à travers la membrane biologique. Les canaux calciques voltage-dépendants, qui se trouvent sur la membrane cellulaire des neurones, des cellules gliales et des cellules musculaires, en sont un exemple. Ces canaux sont activés lorsqu'il y a une différence de potentiel à travers la membrane et provoquent un afflux d'ions Ca 2+ à l'intérieur des cellules. Ils peuvent jouer un rôle dans la neurotransmission, la relaxation musculaire, l'expression des gènes, etc., selon le type de cellule sur laquelle ils sont présents.

2. Canaux Ligand-Gated : Le canal du récepteur de l'acétylcholine nicotinique (nAchR) se trouve généralement dans les jonctions neuromusculaires. Lorsque le canal nAchR se lie au neurotransmetteur, l'acétylcholine (ligand), les canaux fermés s'ouvrent et permettent l'afflux d'ions Na +, aidant ainsi à la contraction des muscles.

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Différence entre les protéines canal et porteuse

Définition

Protéines de canal : Les protéines de canal sont des protéines qui ont la capacité de former des pores hydrophiles dans les membranes des cellules, transportant les molécules le long du gradient de concentration.

Protéines porteuses : Les protéines porteuses sont des protéines intégrales qui peuvent transporter des substances à travers la membrane, à la fois vers le bas et contre le gradient de concentration.

Sens de transport

Protéines de canal : Les protéines de canal transportent des substances vers le bas du gradient de concentration.

Protéines porteuses : Les protéines porteuses transportent les substances à la fois vers le bas et contre le gradient de concentration.

Mécanisme de transport

Protéines de canal : Les protéines canaux forment des pores traversant la membrane, permettant ainsi aux molécules ou ions cibles de les traverser par diffusion, sans interaction.

Protéines porteuses : Les protéines porteuses se lient aux molécules ou aux ions d'un côté de la membrane et les libèrent de l'autre.

Les types

Protéines de canal : Selon le facteur qui les active ou les inactive, les protéines de canal sont des protéines de canal potentiellement dépendantes, dépendantes du ligand, mécaniquement dépendantes, etc.

Protéines porteuses : Selon la caractéristique du transporteur, les protéines porteuses sont les uniporteurs, les symporteurs, les antiporteurs, etc.

Consommation d'énergie

Protéines de canal : Les protéines de canal ne consomment pas d'énergie pour transporter les molécules et les ions le long du gradient de concentration.

Protéines porteuses : Les protéines porteuses ont besoin d'énergie pour transporter les substances contre le gradient de concentration. Le transport des molécules et des ions le long du gradient de concentration ne nécessite pas d'énergie.

Exemples

Protéines de canal : Des exemples de protéines de canal comprennent les canaux ioniques chlorure, potassium, calcium, sodium, aquaporines, etc.

Protéines porteuses : Des exemples de protéines porteuses sont la pompe sodium-potassium, le cotransport glucose-sodium, la valinomycine, etc.


Voir la vidéo: Le Transport Passive: diffusion simple, diffusion facilitée et losmose (Mai 2022).


Commentaires:

  1. Dantae

    Je vais voir ce que c'est et ce qu'ils mangent avec

  2. Brooke

    Je peux vous consulter sur cette question.

  3. Blagdan

    Oui, tout le monde peut être

  4. Lukas

    Arbres de Noël, article stupide



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