ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE


3
L’organisation structurale des cellules




Les membranes délimitent toutes les cellules en séparant le milieu interne du milieu extracellulaire, et définissent également des compartiments intracellulaires (les organites) chez les eucaryotes.

➜ Comment s’organise la membrane des cellules ?


Le cholestérol
Le cholestérol

Doc. 4
Organisation des lipides au niveau d’une interface air-eau [a] ou en milieu aqueux [b]

Au niveau d’une interface eau-air [a], les têtes hydrophiles des lipides sont immergées dans l’eau alors que les queues hydrophobes se projettent dans l’air. En milieu aqueux [b], les lipides forment spontanément des bicouches lipidiques.

interface air-eau
milieu aqueux

Doc. 3
Deux exemples de lipides membranaires : la phosphatidylcholine et le cholestérol

La structure 3D, la formule semi-développée et une représentation schématique (de gauche à droite) sont présentées. Ces molécules sont amphiphiles, c’est-à-dire qu’elles possèdent à la fois un groupement hydrophile et un groupement lipophile (ou hydrophobe).


Doc. 5
Un exemple de protéine membranaire : une aquaporine

Les aquaporines présentent une structure de canal hydrophile. Chaque aquaporine permet le passage de 3 milliards de molécules d’eau par seconde. D’autres protéines, appelées canaux, se trouvent enchâssées dans la membrane, permettant le passage de nutriments (ex. : canal à glucose) ou d’ions (ex. : canal à chlore) à travers la membrane. Chaque protéine membranaire joue donc un rôle spécifique.

une aquaporine

La phosphatidylcholine
La phosphatidylcholine

Doc. 2
Composition chimique de membranes biologiques

Composition\rightarrow
\downarrow Membrane
Protéines (%) Lipides (%) Glucides (%)
Membranes plasmiques :
globule rouge humain
cellule de foie de souris
amibe
cellule pancréatique
bactérie

49
46
54
60
75

43
54
42
40
25

8
2-4
4
5-10
10
Mitochondrie
76 24 1-2
Chloroplaste d’épinards
70 30 6
Les membranes sont purifiées par lyse cellulaire suivie d'une centrifugation, puis analysées.

Questions

1. Doc. 3, 4 et 6 Démontrez que les propriétés chimiques des lipides permettent d’expliquer la structure de la membrane.


2. Doc. 1 et 6 Proposez une interprétation de l’aspect de la membrane observée au microscope.


3. Doc. 4 et 5 Expliquez pourquoi les aquaporines sont nécessaires au passage rapide et en grande quantité de molécules d’eau à travers la bicouche lipidique.


4. Synthèse Expliquez en quoi la structure de la membrane délimite un milieu particulier : la cellule.

Doc. 1
Une membrane plasmique observée au microscope électronique à transmission

Une membrane plasmique observée au microscope électronique à transmission


Doc. 6
Modèle de la mosaïque fluide établi par Singer et Nicholson en 1972

mosaïque fluide établi par Singer et Nicholson en 1972
Selon ce modèle de membrane cellulaire, les lipides et les protéines sont libres de se mouvoir dans le plan de la membrane avec une vitesse latérale très élevée. Ce modèle est toujours valide aujourd’hui.
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