Eau et membrane plasmique Eau et membrane plasmique

Devoir N°3
05/12/07
BIOLOGIE
Épreuve A
Durée : 3 heures 30 minutes
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L’usage de la calculatrice, d’abaques et de tables est interdit pour cette épreuve.
Eau et membrane plasmique
Devoir N°3
05/12/07
BIOLOGIE
Épreuve A
Durée : 3 heures 30 minutes
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L’usage de la calculatrice, d’abaques et de tables est interdit pour cette épreuve.
Eau et membrane plasmique
Corrigé de l'épreuve de type A : Eau et membrane plasmique
Sur 60
Introduction
(Approche générale du sujet) L'eau représente environ 70% de la masse des être vivants. Cette petite molécule constituée d'un
atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène est donc le constituant majoritaire des êtres vivants.
Toutes les cellules sont limitées par une membrane, c'est la membrane plasmique de composition lipoprotéique qui joue le rôle
d'interface entre milieux extra et intracellulaire. Eau et solutés passent donc la membrane et ces échanges sont fonction des
propriétés de la membrane et de celles des molécules qui la traversent.
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(Présentation de la problématique) L'étude des propriétés de l'eau et des constituants de la membrane doit permettre de
comprendre la disposition en bicouche des lipides, la perméabilité membranaire à l'eau, et les interactions entre eau et protéines
dans le passage de l'eau mais aussi de différents solutés.
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(Présentation du plan) Seront abordés, dans une première partie, l'organisation membranaire en milieu aqueux puis dans une
deuxième partie les modalités de diffusion de l'eau et enfin dans une troisième partie les interactions entre eau et protéines
membranaires.
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I. L'importance de l'eau dans l'organisation membranaire
A. Les interactions entre eau et lipides membranaires à origine de la bicouche.
1. Les 3 catégories de lipides membranaires, molécules amphiphiles
phospholipides, sphingolipides, cholestérol, tête hydrophile et queues (ou cycle) hydrophobes
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2. La disposition de ces lipides en bicouche, conséquences de leurs propriétés vis à vis de l'eau
interaction hydrophobes et attraction de van der Waals=> auto-association des queues hydrophobes en bicouche
tête hydrophiles vers le cytosol et le milieu extra-cellulaire (éventuellement glycosylation par glucide aussi hydrophile). ****
B. Les constituants protéiques membranaires, des molécules à secteurs hydrophobes et hydrophiles
Protéines intrinsèques à secteurs transmembranaires hydrophobes en hélices α, à secteurs intra ou extracellulaires hydrophiles.
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Tr. bicouche = barrière hydrophobe => pb de la possibilité de diffusion de l'eau à travers la bicouche ou (et) par les protéines
II. La diffusion de l'eau à travers la membrane
A. Les lois de l'osmose ou lois de la diffusion appliquée à l'eau
1. Approche expérimentale des notions de potentiels hydriques
Sur des cellules végétales : plasmolyse et turgescence
et animales : exp. sur hématies
Sur un modèle avec membrane semi perméable
2. Les passages d'eau limités par la pression hydrostatique opposée à la différence de potentiel osmotique exercé par la
membrane (+ la paroi)
B. La perméabilité à l'eau de la bicouche lipidique ou diffusion simple de l'eau
1. Une perméabilité à l'eau plus élevée que pour les autres molécules de même coefficient de partage
2. Une perméabilité à l'eau plus élevée que pour les molécules de même taille
C. la perméabilité à l'eau de la membrane plasmique ou diffusion facilitée de l'eau
approche expérimentale
Tr Les protéines => diffusion facilitée, pb de leur intervention et aussi des interactions entre eau et autres protéines
III. Les interactions entre eau et protéines membranaires
A. Le passage spécifique de l'eau par les aquaporines ou diffusion facilitée
Organisation et fonctionnement d'une aquaporine
B. Eau et fonctionnement des canaux ioniques
exemple du canal K+ : perte de la sphère d'hydratation
C. Eau et fusion membranaire lors de l'endocytose et l'exocytose.
Élimination de l'eau de la couche hydrophile par intervention de protéines (SNARE / exocytose et dynamine /
endocytose)
D. Des passages direct pour l'eau entre cellules adjacentes par les jonctions communicantes
Des pores aqueux constitués par les jonctions gap entre cellules animales
passage direct de portions de hyaloplasme par les connexons, ouverture contrôlée par concentration en Ca2+ et pH
Rq. Des ponts aqueux constitués par les plasmodesmes entre les cellules végétales = passages directs par continuité des
membranes plasmiques de cellules voisines
Conclusion
(Bilan) L'eau joue des rôles essentiels dans le maintien de la structure et les propriétés de limite de la membrane plasmique.
Le maintien des concentrations en solutés et donc de la quantité d'eau est fondamental.
(Ouverture) Dans le cas où le milieu extracellulaire est susceptible d'être très hypotonique, une organisation particulière entre
en jeu. Chez les végétaux par exemple, la paroi exerce une pression hydrostatique s'opposant à l'entrée d'eau. Chez les
unicellulaires dépourvus de paroi et vivant dans l'eau douce, une vacuole pulsatile éjecte régulièrement de l'eau.
Chez les organismes animaux le contrôle des concentrations en soluté du milieu extracellulaire permet de contrôler
indirectement les passages de l'eau à travers la membrane plasmique et de maintenir les volumes et les concentrations
cellulaires indispensables à la survie des cellules.
Plan, qualité des transitions
Qualité des schémas
soin apporté à la présentation et à la rédaction et à l'orthographe
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