La membrane cellulaire: une barrière sélective:
La membrane cellulaire a la propriété d'être SEMI-PERMÉABLE, c'est-à-dire qu'elle laisse passer certains éléments, mais pas d'autres.
Parmi ce qui peut passer la membrane, il y a:
- des gaz: CO2, O2,...
- des ions: Na+, K+,...
- des molécules: H2O
- des monomères: acides aminés, glucose, ....

Le passage à travers la membrane peut se faire de 2 façons différentes:
- SANS dépenses énergétiques, c'est le transport passif. Les substances se déplacent naturellement pour rééquilibrer les concentrations.
- AVEC une dépense énergétique, c'est le transport actif. Il faut déplacer les substances contre leur déplacement naturel, il faut donc de l'énergie pour s'opposer au déplacement passif.

a)Le transport passif:
Le transport passif est basé sur le principe d'équilibre entre 2 milieux: le milieu extracellulaire (à l'extérieur de la cellule) et le milieu intracellulaire (à l'intérieur de la cellule). L'extérieur et l'intérieur de la cellule cherchent toujours à s'équilibrer, c'est-à-dire pour que les concentrations soient les mêmes à l'intérieur et à l'extérieur.

Premier cas:
Les milieux A et A' sont déjà en équilibre. La solution A contient la même quantité de ions que A' ou la solution B contient la même quantité de molécules que la solution B'.
On dit que A et A' sont isotoniques.

Deuxième cas: IONS = DIFFUSION (ce n'est pas de l'osmose)
Le milieu A contient davantage de ions que A'. Il y a déséquilibre. Les ions dissous passent à travers la membrane par de petits pores, suffisamment larges pour les laisser passer.

!!!Les ions se déplacent toujours du milieu le plus concentré (hypertonique) vers le moins concentré (hypotonique) pour rétablir l'équilibre!!
Diffusion.jpg

Il y a diffusion quand des ions passent de la solution hypertonique vers la solution hypotonique.

Troisième cas: MOLÉCULES = OSMOSE (car c'est un déplacement d'eau)
B contient davantage de molécules que B'. Il y a déséquilibre. Dans ce cas, les molécules étant plus grosses que les ions, elles ne peuvent pas passer à travers les pores de la membrane. C'est donc l'eau qui va se déplacer pour diluer la solution B.

!!!!!!!!!L'eau se déplace toujours du milieu le moins concentré (hypotonique) vers le milieu le plus concentré (isotonique). Cette diffusion s'appelle Osmose.

osmose.jpg

Conséquence: le nombre de molécules de chaque côté de la membrane n'a pas changé (4 à gauche, 12 à droite), mais il y a plus d'eau à droite et moins d'eau à gauche. Les volumes ont changé, les concentrations sont alors égales de chaque côté.

! REMARQUE: Quand on parle d'osmose, le terme concentration ne s'applique qu'aux molécules d'eau et non pas aux substances qui y sont dissoutes. Par ailleurs, si on parle de solution hyper ou hypotonique, on parle du milieu dans lequel se trouvent les cellules plutôt que de l'intérieur des cellules.

Différents mécanismes de transport passif:

La paroi cellulosique (cellules végétales) se laisse traverser facilement par l'eau et le sucre.
La membrane cellulaire est perméable à l'eau, mais pas à toutes les substances dissoutes. Elle est semi-perméable.
On distingue:
- l'eau, les ions et les petites molécules hydrophiles passent à travers des pores.
- les lipides passent directement à travers la bicouche lipidique.
- certaines molécules utilisent des transporteurs spécifiques qui les font traverser.

L'osmose dans les cellules animales:
- On place des globules rouges dans une solution isotonique:
L'eau ne se déplace pas et la cellule garde son apparence normale.

- On place des globules rouges dans une solutions hypertonique:
L'eau a tendance à sortir de la cellule et le globule rouge se ratatine
par perte d'eau dans le cytoplasme

- On place des globules rouges dans une solutions hypotonique:
L'eau a tendance à rentrer dans la cellule. Le globule rouge gonfle
jusqu'à en éclater.


Osmose dans les cellules végétales:
Le phénomène est plus difficile à observer à cause de la paroi cellulosique donnant la forme à la cellule végétale. Cette paroi est poreuse et permet à toutes les variétés de molécules de la traverser librement. Le reste de la cellule réagit aux solutions hypertoniques et hypotoniques.

-On place des cellules végétales dans une solution isotonique:
L'eau ne se déplace pas. Les cellules gardent leur aspect normal.

- On place des cellules végétales dans une solution hypertonique:
L'eau à tendance à sortir de la cellule. La vacuole centrale se vide
en partie de son eau et la cellule rapetisse. La membrane cellulaire
se décolle partiellement ou totalement de la paroi.
On dit que la cellule est en état de plasmolyse.

- On place des cellules végétales dans une solutions hypotonique:
L'eau a tendance à entrer dans la cellule. La vacuole s'enrichit en eau,
la membrane est repoussée vers la paroi qui empêche la cellule d'éclater.
On dit que la cellule est en état de turgescence.

Remarque: C'est la turgescence qui maintient les plantes herbacées dressées en absence d'eau. En l'absence de turgescence, la plante flétrit.

b) le transport actif:
Le transport actif nécessite de l'énergie pour transporter des molécules contre le gradient de concentration (du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique). Ce transport se fait toujours par l'intermédiaire de protéines présentes dans la membrane cellulaire (revoire structure de la membrane).
Ces protéines transpercent la membrane de part en part et fonctionnent comme des portes. Ce sont les protéines de transport. Il y en a 3 différentes:

protéine de type uniport:
transport d'une seule substance dans une direction

protéine de type symport:
transport de 2 molécules différentes dans la même direction

Protéine de type antiport:
transport de 2 molécules différentes dans des directions opposées
transport_actif.jpg
Toutes ces protéines sont sélectives, elles ne transportent que la ou les substances qui lui ou leur sont spécifiques.

Comment fonctionnent ces protéines?
Exemple: protéine uniport: Elle change de forme pour permettre le déplacement d'une substance à travers la membrane.