146 DeUXiÈMe partie La cellule
Les protéines de transport
Les membranes biologiques laissent passer certains ions et certaines molécules polaires. Ces substances hydrophiles évitent
le contact avec la bicouche en traversant les membranes au
niveau de leurs protéines de transport.
Certaines protéines de transport, les protéines-canaux,
remplissent leur fonction en servant de canal à différentes
substances (voir la figure 7.10a, à gauche). Par exemple, le passage de molécules d’eau à travers la membrane de certaines
cellules est grandement facilité par des protéinescanaux
appelées aquaporines. Chaque aquaporine permet à plus
de 3 milliards de molécules d’eau par seconde de passer à la
queue leu leu dans son canal protéique, qui peut en contenir
10 à la fois. Sans les aquaporines qui accélèrent considérablement le processus, seule une petite partie de ces molécules
d’eau traverseraient cette même zone de la membrane cellulaire en une seconde. D’autres protéines, les perméases (ou
protéines porteuses), se lient faiblement à leurs passagers et
changent de forme de façon à les faire passer de l’autre côté
de la membrane (voir la figure 7.10a, à droite). Ces protéines
peuvent transporter des molécules de plus grande taille que
celles qui empruntent les protéinescanaux ; de plus, les perméases sont généralement très sélectives et ne permettent
qu’à une seule substance (ou à un petit groupe de substances)
de traverser la membrane. Par exemple, une perméase de la
membrane plasmique des globules rouges transporte le glucose à travers la membrane 50 000 fois plus rapidement
qu’elle le ferait en l’absence de mécanisme. Ce « véhicule à
glucose » est si spécifique qu’il ne transporte même pas le
fructose, qui est pourtant un isomère structural du glucose.
La perméabilité sélective de la membrane repose donc à
la fois sur les protéines de transport spécifiques qui y sont
insérées et sur les propriétés chimiques de la bicouche
phospholipidique. Mais qu’estce qui détermine la direction
des déplacements à travers la membrane ? Qu’estce qui fait
qu’à un moment donné une substance entre dans la cellule
ou en sort ? Quels sont les mécanismes assurant le passage
des molécules de part et d’autre de la membrane ? Dans la
section suivante, nous répondrons à ces questions en étudiant deux modes de transport : le transport passif et le
transport actif.
retour sur le ConCept 7.2
1. Les molécules de O 2 et de CO 2 peuvent toutes deux
traverser une bicouche de phosphoglycérolipides
sans l’aide des protéines membranaires. Quelle
propriété leur permet de le faire ?
2. Pourquoi les molécules d’eau ontelles besoin d’une
protéine de transport (l’aquaporine) pour traverser
une membrane rapidement et en masse ?
Membrane plasmique :
Glycoprotéine
transmembranaire
Couche cytoplasmique
(feuillet interne)
Couche extracellulaire
(feuillet externe)
RE
Protéine
de sécrétion
Glycoprotéines
transmembranaires
Lumière du RE
Vésicule
Appareil
de Golgi
Protéine
sécrétée
Glycolipide
membranaire
Glycolipide
1 La synthèse des protéines et des lipides membranaires se
déroule dans le réticulum endoplasmique (RE). Des glucides
(en vert) s’ajoutent aux protéines transmembranaires (en
violet), ce qui les transforme en glycoprotéines. Les portions
glucidiques peuvent alors être modifiées.
1
1 À l’intérieur de l’appareil de Golgi,
les glycoprotéines subissent d’autres
modifications ; les lipides s’associent
avec des glucides, devenant des glycolipides.
2
1 Les glycoprotéines, les glycolipides
membranaires et les protéines de sécrétion
(sphères violettes) sont transportés dans des
vésicules jusqu’à la membrane plasmique.
3
1 À mesure que les vésicules fusionnent avec
la membrane plasmique, une continuité s'établit
entre leur couche externe et la couche
cytoplasmique (interne) de la membrane
plasmique, ce qui libère les protéines de sécrétion
de la cellule (processus appelé exocytose)
et place les glucides des glycoprotéines et des
glycolipides sur la couche extracellulaire (externe)
de la membrane plasmique.
4
. Figure 7.12 Synthèse des constituants membranaires et détermination
de leur orientation particulière dans la membrane. La couche cytoplasmique
de la membrane plasmique diffère de sa couche extracellulaire. Celle-ci naît de la
couche cytoplasmique (interne) du RE, de l’appareil de Golgi et des membranes
vésiculaires.
FAItes un dessIn Dessinez une protéine intramembranaire qui s’étend de la membrane du RE
jusqu’à la lumière du RE. Placez ensuite la protéine
là où elle devrait être localisée dans une série d’étapes
numérotées se terminant à la membrane plasmique.
La protéine serait-elle en contact avec le cytoplasme
ou avec le liquide extracellulaire ?
Les protéines de transport
Les membranes biologiques laissent passer certains ions et certaines molécules polaires. Ces substances hydrophiles évitent
le contact avec la bicouche en traversant les membranes au
niveau de leurs protéines de transport.
Certaines protéines de transport, les protéines-canaux,
remplissent leur fonction en servant de canal à différentes
substances (voir la figure 7.10a, à gauche). Par exemple, le passage de molécules d’eau à travers la membrane de certaines
cellules est grandement facilité par des protéinescanaux
appelées aquaporines. Chaque aquaporine permet à plus
de 3 milliards de molécules d’eau par seconde de passer à la
queue leu leu dans son canal protéique, qui peut en contenir
10 à la fois. Sans les aquaporines qui accélèrent considérablement le processus, seule une petite partie de ces molécules
d’eau traverseraient cette même zone de la membrane cellulaire en une seconde. D’autres protéines, les perméases (ou
protéines porteuses), se lient faiblement à leurs passagers et
changent de forme de façon à les faire passer de l’autre côté
de la membrane (voir la figure 7.10a, à droite). Ces protéines
peuvent transporter des molécules de plus grande taille que
celles qui empruntent les protéinescanaux ; de plus, les perméases sont généralement très sélectives et ne permettent
qu’à une seule substance (ou à un petit groupe de substances)
de traverser la membrane. Par exemple, une perméase de la
membrane plasmique des globules rouges transporte le glucose à travers la membrane 50 000 fois plus rapidement
qu’elle le ferait en l’absence de mécanisme. Ce « véhicule à
glucose » est si spécifique qu’il ne transporte même pas le
fructose, qui est pourtant un isomère structural du glucose.
La perméabilité sélective de la membrane repose donc à
la fois sur les protéines de transport spécifiques qui y sont
insérées et sur les propriétés chimiques de la bicouche
phospholipidique. Mais qu’estce qui détermine la direction
des déplacements à travers la membrane ? Qu’estce qui fait
qu’à un moment donné une substance entre dans la cellule
ou en sort ? Quels sont les mécanismes assurant le passage
des molécules de part et d’autre de la membrane ? Dans la
section suivante, nous répondrons à ces questions en étudiant deux modes de transport : le transport passif et le
transport actif.
retour sur le ConCept 7.2
1. Les molécules de O 2 et de CO 2 peuvent toutes deux
traverser une bicouche de phosphoglycérolipides
sans l’aide des protéines membranaires. Quelle
propriété leur permet de le faire ?
2. Pourquoi les molécules d’eau ontelles besoin d’une
protéine de transport (l’aquaporine) pour traverser
une membrane rapidement et en masse ?
Membrane plasmique :
Glycoprotéine
transmembranaire
Couche cytoplasmique
(feuillet interne)
Couche extracellulaire
(feuillet externe)
RE
Protéine
de sécrétion
Glycoprotéines
transmembranaires
Lumière du RE
Vésicule
Appareil
de Golgi
Protéine
sécrétée
Glycolipide
membranaire
Glycolipide
1 La synthèse des protéines et des lipides membranaires se
déroule dans le réticulum endoplasmique (RE). Des glucides
(en vert) s’ajoutent aux protéines transmembranaires (en
violet), ce qui les transforme en glycoprotéines. Les portions
glucidiques peuvent alors être modifiées.
1
1 À l’intérieur de l’appareil de Golgi,
les glycoprotéines subissent d’autres
modifications ; les lipides s’associent
avec des glucides, devenant des glycolipides.
2
1 Les glycoprotéines, les glycolipides
membranaires et les protéines de sécrétion
(sphères violettes) sont transportés dans des
vésicules jusqu’à la membrane plasmique.
3
1 À mesure que les vésicules fusionnent avec
la membrane plasmique, une continuité s'établit
entre leur couche externe et la couche
cytoplasmique (interne) de la membrane
plasmique, ce qui libère les protéines de sécrétion
de la cellule (processus appelé exocytose)
et place les glucides des glycoprotéines et des
glycolipides sur la couche extracellulaire (externe)
de la membrane plasmique.
4
. Figure 7.12 Synthèse des constituants membranaires et détermination
de leur orientation particulière dans la membrane. La couche cytoplasmique
de la membrane plasmique diffère de sa couche extracellulaire. Celle-ci naît de la
couche cytoplasmique (interne) du RE, de l’appareil de Golgi et des membranes
vésiculaires.
FAItes un dessIn Dessinez une protéine intramembranaire qui s’étend de la membrane du RE
jusqu’à la lumière du RE. Placez ensuite la protéine
là où elle devrait être localisée dans une série d’étapes
numérotées se terminant à la membrane plasmique.
La protéine serait-elle en contact avec le cytoplasme
ou avec le liquide extracellulaire ?