Transport actif

Qu'est-ce que le transport actif?

le Transport actif C'est le mouvement des substances d'un côté des membranes cellulaires à l'autre contre leur gradient de concentration, c'est-à-dire de l'endroit où elles sont moins concentrées vers l'endroit où elles sont plus concentrées. Comme il ne se produit pas spontanément, c'est un processus qui nécessite généralement de l'énergie.

Toutes les cellules qui existent dans la nature sont délimitées par une membrane lipidique qui se comporte comme une barrière semi-perméable, c'est-à-dire qu'elle permet le passage de certaines substances et empêche le passage d'autres de l'intérieur vers l'extérieur et vice versa.

Un grand nombre de molécules se déplacent par transport passif d'un côté des cellules à l'autre, mais une partie importante des mécanismes cellulaires et, par conséquent, de la vie en soi dépendent du transport actif d'ions et de molécules comme le glucose, le sodium, le potassium, le calcium, entre autres.

Le transport actif n'étant pas un processus énergétiquement favorable (il est «en montée), il est généralement couplé, directement ou indirectement, à un autre processus qui est, comme une réaction d'oxydation, d'hydrolyse de l'ATP, au flux d'espèces chimiques en faveur de son gradient, à l'absorption de la lumière du soleil, etc..

Comment les molécules se déplacent-elles dans le transport actif?

Le mouvement de molécules ou de substances d'un côté des membranes cellulaires à l'autre peut se produire de deux manières:

• Pdonc: lorsque les molécules traversent spontanément les membranes par simple diffusion -ou facilitée par les pores et les canaux protéiques-. Dans ce cas, l'équilibre chimique entre les compartiments est recherché, c'est-à-dire suivant leur gradient électrochimique ou de concentration (d'un lieu de concentration plus élevée à une concentration plus faible).
• Àctivement: lorsque les molécules sont transportées d'un côté des membranes cellulaires à l'autre contre leur concentration ou gradient de charge. Il en résulte leur accumulation inégale ou le déplacement de l'équilibre chimique entre les compartiments; a besoin d'énergie (c'est thermodynamiquement défavorable, c'est-à-dire endergonique) et de la participation de transporteurs de protéines spéciaux.

Transport actif primaire

El transporte activo primario es aquel donde el transporte de una molécula en contra de su gradiente químico (lo que resulta en su acumulación de un lado de la membrana) se acopla directamente a una reacción química exergónica, es decir, a una reacción donde se libera énergie.

Les exemples les plus courants de transport actif primaire sont principalement représentés par ceux qui utilisent l'énergie libérée lors de l'hydrolyse de l'adénosine triphosphate (ATP), molécule considérée comme la plus importante monnaie énergétique cellulaire..

Les cellules animales, par exemple, déplacent ou transportent activement (contre leur gradient) des ions sodium (Na +) et potassium (K +), en utilisant une structure de protéine de transport très spéciale connue sous le nom de pompe sodium-potassium. Ceci est responsable de l'expulsion des ions sodium et de l'introduction des ions potassium dans la cellule, tout en hydrolysant l'ATP.

Il est important de garder à l'esprit que bon nombre des protéines qui participent à ce type de transport sont appelées «pompes».

Comment fonctionne le transporteur Na + / K+?

Les concentrations de sodium et de potassium sont différentes dans les cellules animales: le potassium se trouve en concentration plus élevée au niveau intracellulaire, par rapport à l'environnement extérieur, et le sodium est moins concentré à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur. Son transport actif grâce à la pompe sodium / potassium est le suivant:

1. La pompe «s'ouvre» dans l'espace cytosolique et se lie à 3 ions sodium (Na +), ce qui déclenche l'hydrolyse d'une molécule d'ATP (la pompe est phosphorylée).
2. Avec l'hydrolyse de l'ATP, la pompe change de forme structurelle et devient «ouverte» vers l'espace extracellulaire, où elle laisse passer les ions sodium en raison d'un phénomène d'affinité diminuée.
3. Dans cette position, la pompe est maintenant capable de lier 2 ions potassium (K +), entraînant une déphosphorylation de la pompe et son changement de forme vers la forme initiale, ouverte vers le cytosol. Cette ouverture libère les ions potassium dans la cellule et elle est prête pour un autre cycle de transport..

Généralement, le transport actif primaire réalise l'établissement de gradients électrochimiques importants à de multiples points de vue pour l'activité cellulaire..

Transport actif secondaire

Le transport actif secondaire est le transport d'une molécule ou d'un soluté contre son gradient électrique ou de concentration (processus endergonique, qui nécessite de l'énergie) qui est couplé au transport d'une autre molécule en faveur de son gradient (processus exergonique, qui libère de l'énergie).

La particularité de ce type de transport actif tient au fait que le gradient de la molécule qui se déplace apparemment par transport passif était auparavant établi par un processus de transport actif primaire, c'est-à-dire qu'il utilisait également de l'énergie..

Comment ça marche?

Le transport actif primaire d'ions chargés positivement ou négativement établit un gradient électrochimique à l'intérieur de la cellule; ce type de transport est généralement considéré comme un mécanisme de «stockage d'énergie»..

La raison de l'affirmation précédente est due au fait que lorsque les mêmes ions qui étaient activement transportés sont mobilisés par transport passif, ou ce qui est le même, en faveur de leur gradient de concentration, de l'énergie est libérée, car il s'agit d'un processus exergonique.

Le transport actif secondaire est appelé ainsi car il utilise l'énergie «stockée» sous la forme d'un gradient de concentration ionique (qui a été établi par transport actif primaire), pour déplacer d'autres molécules contre son gradient de concentration en même temps qu'il est produit. transport passif de ceux qui ont été introduits pour la première fois par le transport primaire.

Habituellement, les protéines qui participent à ce type de transport actif sont cotransporteurs qui utilisent l'énergie contenue dans les gradients électrochimiques. Ces cotransporteurs peuvent déplacer des molécules dans le même sens (symporteurs) ou dans des sens opposés (anti-porteurs).

Un bon exemple du «cotransport» actif secondaire de type «symport» est celui réalisé par le cotransporteur sodium / glucose dans la membrane cellulaire des cellules présentes dans la muqueuse intestinale des animaux.

Ce transporteur déplace les ions sodium vers le bas de son gradient de concentration dans la cellule, en même temps qu'il transporte les molécules de glucose dans la cellule, contre son gradient de concentration..

Exemples de transport actif

Le transport actif est un processus d'une importance fondamentale pour la vie cellulaire, pour lequel un grand nombre d'exemples peuvent être cités, parmi lesquels:

• Les pompes (transport actif primaire) responsables du transport actif des ions, des petites molécules hydrophiles, des lipides, etc..
• Les transporteurs (cotransporteurs, transport actif secondaire) qui sont responsables du mouvement de molécules telles que le glucose, les acides aminés, certains ions et autres sucres, entre autres.

Pompes alimentées par ATP pour le transport actif primaire

Le transport actif, en général, est un mécanisme de transport extrêmement important pour toutes les cellules, aussi bien les procaryotes (bactéries et archées) que les eucaryotes (animaux, plantes et champignons).

Le transport actif primaire est généralement médié par un type de protéine ou de complexe protéique appelé «pompes», dont les pompes «déplacées» ou «propulsées» par l'énergie dérivée de l'ATP sont les plus pertinentes..

Ces protéines sont essentiellement responsables du mouvement des ions contre leur gradient de concentration, en utilisant l'énergie libérée par l'hydrolyse de l'ATP..

Toutes ces pompes ont généralement dans leur structure différents sites de liaison à l'ATP, généralement du côté de la membrane où elles se trouvent face au cytosol et selon ces sites de liaison et l'identité des sous-unités qui les composent, il en existe différents types de bombes convoyeurs:

• Les pompes de classe «P», parmi lesquelles les pompes à protons de la membrane plasmique des bactéries, plantes et champignons; les pompes Na + / K + et Ca + 2 de la membrane plasmique de toutes les cellules eucaryotes, etc..
• Les pompes de classe «V», telles que celles de la membrane vacuolaire des plantes, champignons et levures; pompes dans les lysosomes de cellules animales et pompes dans la membrane plasmique de certaines cellules osseuses et rénales.
• Pompes de classe «F», y compris celles de la membrane plasmique bactérienne, de la membrane mitochondriale interne et de la membrane thylacoïde des chloroplastes dans les cellules végétales.
• Pompes de la superfamille des transporteurs «ABC», y compris les transporteurs d'acides aminés, de sucres, de peptides, de phospholipides, de médicaments lipophiles et d'autres molécules dans certaines cellules bactériennes et animales.

Les références

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M.,… et Walter, P. (2013). Biologie cellulaire essentielle. Science de la guirlande.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M. et Keith Roberts, P. W. (2018). Biologie moléculaire de la cellule.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A.,… et Matsudaira, P. (2008). Biologie cellulaire moléculaire. Macmillan.
4. Murray, K., Rodwell, V., Bender, D., Botham, K. M., Weil, P. A. et Kennelly, P. J. (2009). La biochimie illustrée de Harper. 28 (p. 588). New York: McGraw-Hill.
5. Nelson, D. L., Lehninger, A. L. et Cox, M. M. (2008). Principes de Lehninger de biochimie. Macmillan.