Contenu
- Définition du gradient et de la concentration (biologie)
- La membrane cellulaire
- Diffusion passive
- Récepteurs de canaux ioniques
- Protéines Carrier
Une cellule a de nombreuses tâches à accomplir. L'une de ses fonctions les plus importantes est de maintenir un environnement sain dans la cellule. Cela nécessite de contrôler les concentrations intracellulaires de diverses molécules, telles que les ions, les gaz dissous et les produits biochimiques.
Un gradient de concentration est une différence de concentration d'une substance dans une région. En microbiologie, la membrane cellulaire crée des gradients de concentration.
Définition du gradient et de la concentration (biologie)
Avant d'aborder le fonctionnement des gradients de concentration en microbiologie, nous devons comprendre la définition du gradient et de la concentration (biologie).
UNE "concentration"fait référence à la quantité d'un matériau (habituellement appelé soluté) qui se trouve généralement dans une solution. Ainsi, par exemple, si vous avez une certaine quantité de sucre dans le cytosol d'une cellule, le sucre serait le soluté et le cytosol. (où se trouve le sucre) est appelé "solvant" dans la solution qu’ils préparent ensemble. La concentration en sucre correspond à la quantité de sucre présente dans le cytosol de cette cellule.
UNE "le gradient de concentration"Cela signifie simplement qu'il y a une différence de concentration à deux endroits différents. Par exemple, vous pourriez avoir beaucoup de molécules de sucre dans une cellule et très peu en dehors de la cellule. Ce serait un exemple de gradient de concentration.
Lorsqu'un gradient de concentration se forme, les molécules veulent passer des zones de forte concentration à des zones de faible concentration afin d'atténuer ou d'éliminer le gradient. Cependant, des gradients sont parfois nécessaires pour la structure / fonction des cellules. En continuant avec l'exemple du sucre, la cellule veut conserver le sucre dans la cellule pour qu'il soit utilisé au lieu de le laisser s'écouler hors de la cellule.
La membrane cellulaire
Une membrane cellulaire est composée d'une double couche de phospholipides, qui sont des molécules contenant une tête de phosphate et deux queues lipidiques. C'est ce qu'on appelle la bicouche phospholipidique. Les têtes s'alignent le long des limites intérieure et extérieure de la membrane, tandis que les queues remplissent l'espace entre les deux.
La membrane cellulaire a une perméabilité sélective - les queues empêchent la diffusion de molécules volumineuses ou chargées à travers la membrane cellulaire, tandis que les molécules petites et liposolubles peuvent glisser à travers. La perméabilité sélective peut créer des gradients de concentration à travers la membrane qui nécessitent la maîtrise de protéines transmembranaires spéciales tout en permettant aux molécules petites et liposolubles nécessaires de diffuser sans consommer d'énergie.
Diffusion passive
De petites molécules non polaires peuvent diffuser à travers une membrane cellulaire en fonction du gradient de concentration de la molécule. Une molécule non polaire a une charge électrique relativement uniforme et neutre.
Par exemple, l'oxygène est non polaire et diffuse librement à travers une membrane cellulaire. Les cellules sanguines transportent les molécules d'oxygène vers les espaces entourant les cellules, créant une concentration relativement élevée en O2. Une cellule métabolise en permanence l'oxygène, créant un gradient de concentration entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. O2 diffuse à travers la membrane à cause de ce gradient.
L'eau et le dioxyde de carbone, bien que polaires, sont suffisamment petits pour diffuser à travers la membrane cellulaire sans aide.
Récepteurs de canaux ioniques
Un ion est un atome ou une molécule avec un nombre différent de protons et d'électrons - il porte une charge électrique. Certains ions, notamment ceux de sodium, de potassium et de calcium, sont importants pour le fonctionnement normal d'une cellule. Les lipides rejettent les ions, mais la membrane cellulaire est parsemée de protéines appelées récepteurs de canaux ioniques qui aident à contrôler les concentrations d'ions dans la cellule.
La pompe à sodium-potassium utilise la molécule d’énergie de la cellule, l’adénosine triphosphate (ATP), pour surmonter le gradient de concentration, ce qui permet le mouvement du sodium hors de la cellule et du potassium dans la cellule. D'autres pompes s'appuient sur des forces électrodynamiques plutôt que sur l'ATP pour transporter des ions à travers la membrane.
Protéines Carrier
Les grosses molécules ne peuvent pas diffuser à travers les lipides de la membrane cellulaire. Les protéines porteuses contenues dans la membrane fournissent le service de traversier, en utilisant soit transport actif ou diffusion facilitée.
Transport actif oblige la cellule à utiliser l'ATP pour déplacer la grande molécule contre le gradient de concentration. Les récepteurs contenus dans les protéines de transport actives se lient à un passager spécifique et l'ATP permet à la protéine de transloquer son passager à travers la membrane.
Diffusion facilitée n'a pas besoin d'énergie biochimique de la cellule. Les transporteurs utilisant la diffusion facilitée agissent comme des contrôleurs d’ouverture qui s’ouvrent et se ferment en fonction de la concentration et des gradients électriques.