QCM : Membranes cellulaires et transports — 27 questions

Explication

Une membrane délimite les compartiments cellulaires, régule les échanges et assure une communication avec l’environnement. Elle ne constitue donc pas une simple limite dépourvue de fonctions d’échange et de communication.

Explication

Les membranes contiennent des lipides, des protéines et des glucides, dans des proportions variables. Cette composition dépend notamment du type cellulaire, de l’organite et des fonctions assurées.

Explication

Les membranes mitochondriales contiennent 24 % de lipides, 76 % de protéines et 0 % de glucides. Cette composition est notamment adaptée au transport de métabolites et à la phosphorylation oxydative productrice d’ATP.

Explication

L’asymétrie membranaire signifie que les deux feuillets ont des compositions différentes, avec une répartition asymétrique des lipides, glucides et protéines. Les phospholipides sont amphiphiles : leur tête hydrophile est tournée vers l’eau et leur queue hydrophobe s’en éloigne.

Explication

En milieu aqueux, les phospholipides s’organisent spontanément en bicouche. Les régions hydrophiles sont exposées à l’eau, tandis que les régions hydrophobes sont regroupées au centre de la bicouche.

Explication

Les glycérophospholipides peuvent porter des têtes constituées de choline, sérine, éthanolamine ou inositol. Les sphingolipides comprennent notamment la sphingomyéline, tandis que les flippases déplacent certains phospholipides en consommant de l’ATP.

Explication

Les protéines transmembranaires traversent la bicouche grâce à des domaines hydrophobes. Les protéines périphériques s’y associent par des liaisons faibles, alors que les protéines liées aux lipides leur sont attachées de manière covalente.

Explication

L’ancre GPI se trouve sur la face externe de la membrane plasmique et est ajoutée par glypiation après un transport vésiculaire. À l’inverse, le palmitate et le myristate peuvent être associés à des protéines de la face cytosolique.

Explication

Environ 90 % des sucres membranaires sont liés à des protéines, formant des glycoprotéines ou des protéoglycanes. Les sucres liés aux lipides forment des glycolipides, et les glucides membranaires se situent sur la face externe où ils participent notamment au glycocalix et à la reconnaissance cellulaire.

Explication

Les glucides membranaires sont localisés sur la face externe de la membrane plasmique et participent au glycocalix. Ils interviennent aussi dans les déterminants antigéniques ABO et dans la reconnaissance par des cellules, des virus ou des toxines.

Explication

L’exocytose fusionne une vésicule avec la membrane et en libère le contenu, tandis que l’endocytose internalise du matériel extracellulaire. L’expérience de Frye et Edidin montre une diffusion latérale des protéines après fusion cellulaire, et le modèle de Singer et Nicolson décrit une membrane dynamique faite de lipides et de protéines mobiles. La fluidité augmente avec des chaînes courtes ou insaturées, alors que le cholestérol accroît la rigidité.

Explication

Le modèle de la mosaïque fluide, proposé par Singer et Nicolson en 1972, décrit une membrane dynamique. Les lipides et les protéines peuvent diffuser et se regrouper en microdomaines spécialisés. Le modèle ne décrit donc pas une structure immobile ni une diffusion exclusivement transversale.

Explication

Des chaînes d’acides gras plus courtes ou plus insaturées augmentent la fluidité membranaire. Une concentration accrue de cholestérol rend en revanche la bicouche plus rigide. Les propositions inversant ces effets sont donc incorrectes.

Explication

Un radeau lipidique est un microdomaine riche en cholestérol et en sphingolipides, résistant aux détergents et mobile à la surface cellulaire. Il ne correspond pas à une région membranaire homogène dépourvue de spécialisation.

Explication

Les radeaux lipidiques rapprochent des récepteurs membranaires et des protéines impliquées dans la transmission des signaux intracellulaires. Ils constituent donc des plateformes fonctionnelles d’assemblage et ne sont pas de simples zones dépourvues de rôle.

Explication

Le globule rouge est anucléé, biconcave et dépourvu d’organites intracellulaires entourés d’une membrane. Il transporte l’oxygène et le dioxyde de carbone grâce à l’hémoglobine. Il ne possède donc pas de noyau ni d’organites membranaires intracellulaires.

Explication

La membrane du globule rouge résiste aux chocs mécaniques et possède une plasticité permettant la déformation. Cette déformation lui permet de traverser des capillaires dont le diamètre est inférieur à celui du globule rouge. La résistance mécanique et la plasticité sont donc deux propriétés distinctes mais complémentaires.

Explication

Dans l’elliptocytose, les mutations concernent l’α-spectrine dans 65 % des cas et la β-spectrine dans 30 % des cas. Dans la sphérocytose, l’ankyrine est mutée dans 60 % des cas, tandis que la bande 3 est mutée dans 100 % des ovalocytoses. La valeur d’environ 5 millions par microlitre concerne la quantité de globules rouges dans le sang, non une fréquence mutationnelle.

Explication

La lyse rompt les cellules, puis la centrifugation sépare les fragments membranaires des protéines cytosoliques. L’électrophorèse PAGE classe les protéines selon leur poids moléculaire apparent et les révèle au bleu de Coomassie. La bande 3 échange bien les ions chlorure et bicarbonate et participe aux échanges gazeux.

Explication

En PAGE, les protéines migrent vers l’anode selon leur poids moléculaire apparent, les plus légères allant le plus loin. Le SDS leur confère une charge négative uniforme et le β-mercapto-éthanol réduit les ponts disulfures. La bande 3 échange le chlorure contre le bicarbonate, et non le potassium contre le chlorure.

Explication

Après centrifugation à 80 000 × g pendant une heure, le culot contient les fragments de membrane plasmique. Le surnageant contient les protéines cytosoliques et l’hémoglobine. La bande 3 est un échangeur chlorure-bicarbonate impliqué dans les échanges gazeux, et non un canal sodique.

Explication

Un transport dans le sens du gradient est passif et ne requiert pas d’ATP. Un transport contre le gradient est actif et nécessite de l’ATP. Les canaux suivent les gradients, tandis que la pompe Na⁺-K⁺ ATPase transporte les ions en sens inverse pour maintenir leurs concentrations.

Explication

Dans le globule rouge, le sodium est à 10 mM en intracellulaire et 140 mM dans le plasma, tandis que le potassium est à 150 mM en intracellulaire et 4 mM dans le plasma. Les canaux suivent ces gradients, alors que la pompe Na⁺-K⁺ ATPase agit en sens inverse. Les quatre catégories comprennent notamment la diffusion simple et le transport facilité.

Explication

Les quatre types de transport sont la diffusion simple, le transport facilité, le transport actif et le co-transport secondairement actif. Les canaux permettent l’entrée du sodium et la sortie du potassium selon leurs gradients. La pompe Na⁺-K⁺ ATPase effectue le transport inverse afin de maintenir les concentrations ioniques.

Explication

La diffusion simple se fait sans protéine de transport et dans le sens du gradient de concentration. Les hormones stéroïdiennes peuvent traverser ainsi grâce à leur caractère lipidique, contrairement aux ions qui nécessitent une protéine. Le transport facilité utilise une protéine transmembranaire.

Explication

L’oxygène, le dioxyde de carbone, les hormones stéroïdiennes, l’urée et le glycérol peuvent diffuser simplement. La vitesse est proportionnelle au gradient de concentration et le mécanisme est non saturable. Le glucose diffuse plus lentement que le glycérol et l’oxygène, en raison notamment de sa taille plus importante.

Explication

La vitesse de diffusion simple augmente avec le gradient de concentration et le mécanisme est non saturable. Dans la membrane, la vitesse décroît selon l’ordre O₂, glycérol, puis glucose. Le glucose diffuse donc plus lentement que le glycérol, notamment parce qu’il est plus volumineux.