C'est facile d'écrire des mots, de s'inventer des histoires pour que le monde soit beau. C'est facile d'agir comme si tout allait bien. Pourquoi ne pas essayer plutôt de devenir le changement?
Les lipides sont des composés qui sont insolubles dans l'eau. Ils jouent un rôle dans la structure des cellules, dans la réserve d'énergie et dans la régulation de l'organisme. Il existe plusieurs sortes de lipides. les lipides simples tels que les Tryglycérides, les cires et les stéroides, et des lipides complexes tels que les phospholipides, glycolipides, sphingolipides et caroténoides.
Description des lipides:
Les lipides se décrit principalement en deux partie. Il y a la tête polaire et la chaine hydrophobe. La tête polaire est souvent un acide carboxylique et la chaine hydrophobe est une chaine d'acide gras. Ce sont le nombre d'acide gras et la saturation de ceux-ci qui déterminent la fonction du lipide.
Lorsqu'il y a un double lien dans la séquence de la chaine, on dit qu'elle est insaturé. Lorsqu'elle a uniquement des liens simples, elle est saturé. (Saturé en hydrogène autour du carbone)
Quelques exemples de lipides:
Les phospholipides :
Les phospholipides font partie des membranes d'une cellule, elles permettent la structures de celle-ci. On les reconnait par leur grosse tête polaire et leurs deux chaine apolaires. Les phospholipides ont un mélange de chaine saturés et non-saturés . Ce processus donne à la membrane de la flexibilité puisque si chaque phospholipide était saturé, les membranes seraient trop rigides et ne seraient pas assez flexibles ce qui causerait le bris de la cellule.
Les Tryglycérides:
Les Tryglycéride ont comme tête polaire un glycérole. Ce sont les lipides qui sont emmagasinés pour de l'énergie.
Les stéroïdes:
Les stéroïdes sont des hormones (testostérones, œstradiol, cortisone), des vitamines (vitamines D), des sels biliaires et plein d'autre chose. C'est un composé qui a beaucoup de groupe aromatique. Il y a parmi les stéroïdes les mieux compris, le cholestérols qui est important pour la fluidité de la cellule. S'il n'y a pas assez de cholestérol la membrane est trop souple, si il y en a trop, la membrane sera trop rigide.
Les acides nucléiques sont très important pour chaque être vivant, ce sont les ADN et ARN d'un organisme. Ces composés sont un assemblage de nucléotide misent en chaine qui ont des fonction génétique plus qu'importante. Sans eux, l'organisme ne serait même pas là. De plus, certain ARN, que l'on retrouve surtout dans les bactéries, peuvent avoir des fonctions enzymatiques.
Sur chaque côté, il y a les bases nucléotides. À gauche, il y a la cytosine, la guanine, l'adénosine et l'uracile pour l'ARN. À droite, il y a la cytosine, la guanine, l'adénosine et la thymine pour l'ADN. L'image illustre bien la simple hélice de l'ARN et la double hélice de l'ADN.
Qu'est-ce qu'un nucléotide ?
Les nucléotides ne sont pas une chose bien compliquée. Elle consiste à une base nucléique (il existe 5 bases nucléiques ), un sucre et un groupement phosphate. Ce sont tout les nucléotides mis ensemble qui forment l'ADN et l'ARN.
Maintenant, qu'est-ce qui différencie un ADN d'un ARN ?
Il y a plusieurs différences. Parmi celles-ci on retrouve la présence d'un atome d'hydrogène à droite du groupement phosphate pour les ADN et un alcool à droite du groupement phosphate pour l'ARN. Également, on retrouve l'ADN en hélice à double brin et l'ARN en simple lien. Il n'utilisent pas non plus les même nucléotides : l'ADN utilise l'adénine, la thymine, la guanine et la cytosine. L'ARN utilise les mêmes , sauf la cytosine qu'elle remplace par l'uracile.
On peut observer dans l'ADN et l'ARN des structures secondaires de leurs hélices. L’ADN a cause de ses doubles hélices, on peut retrouver des sillons majeurs et des sillons mineurs. Cette différence est causé par la façon dont les nucléotides sont connectés entre eux. L'ARN par contre, ne comportant qu'une hélice, doit se replier sur elle-même pour pas que la cellule la dégrade. Elle forme alors de drole de rassemblement ou les bases peuvent être en paire ou seul. Un ARN peut compter de 76 à 80 000 nucléotides.
Les filaments intermédiaires sont une partie du cytosquelette encore mal comprise.
À date d'aujourd'hui, les filaments intermédiaire sont des filaments cordés qui non pas de polarité. Elles sont utilisées dans les cellules pour leurs caractéristiques élastiques qui donne aux cellules une résistance mécanique. Les filaments sont différents les uns des autres, ils ont différents types spécifiques au niveau tissulaire ou subcellulaire.
Les dimères de filament permettent de donner à la cellule une grande rigidité physique. C'est le fait qu'ils ne soient pas tous enlignés ensemble qui permet une telle rigidité.
La kératine donne la rigidité aux cellules pour résister aux forces (Stress) mécanique tel que les déplacements de la cellule.
Les neuro-filaments sont espacés entre eux pour permettre l'élasticité et la résistance des filaments axonale.
La lamine tapisses les membranes nucléaires. Elle est essentielle pour protéger le noyau et joue un rôle dans l'expression des gènes.
Les micro-filaments sont des brins parallèles composés d'actine globulaire en hélice-alpha.
Il y a deux types d'actines que l'on retrouve dans les micro-filaments; L'actine-G, qui se lie à l'ATP durant la polymérisation (formation du microtubule), et l'actine -F. Les micro-filaments ont une extrémité positive et une extrémité négative. Pourtant, comparer au microtubule, il peut y avoir assemblage et désassemblage des deux côtés du micro-filaments. On peut de ce fait observer lorsque la concentration est idéale un effet de tapis roulant où la vitesse de l'actine assemblée est égale à la vitesse de désassemblage. Ce phénomène permet de maintenir la longueur du micro-filament, tout en permettant le renouvellement des particules d'actine.
Bien sûr, l'assemblage se fait plus rapidement du côté positif que du côté négatif, et que le désassemblage est l'inverse. On peut alors tracer un graphique du comportement des micro-filaments.
On retrouve les microfilaments de différentes façons dans une cellule, puisqu'elle occupe différentes fonctions;
1. Ils peuvent être retrouver en faisceau contractile pour facilité les déplacements de la cellule lors de migration.
2. Ils peuvent être en réseau gel
3. Ils peuvent être en faisceau serré
Mais les micro-filaments ne travaillent pas seuls. Ils ont besoin de protéines de liaison pour l'actine. Ces protéines permettre de favorisé ou non la polymérisation, de stabiliser, fragmenter ou encore inter-relier l'actine -F , permet de faciliter les contractions de la cellule et finalement de s'attacher la membrane. Par exemple, dans les microvillosités des intestins, ce sont de micro-filaments que l'on retrouve pour faire le soutient de la structure complexe.
Également, la protéine ARP permet de faire des réseaux gels plus rapidement en évitent la nucléation. Ce qui est très utile lors que la cellule doit rapidement changer de conformation ou de position.
Les mouvements associés aux microfilaments d'actine:
Une grande partie des mouvements sont dû à la myosine. La myosine est une protéine qui se déplace sur l'actine du coté négatif vers le côté positif.
La myosine, tout comme la kinésine et la dynéine des microtubules, a un mécanisme précis lorsqu'elle se déplace.Sa tête est fixée à l'actine. Une liaison avec ATP fait que la tête se lève de l'actine. L'ATP se sépare en ADP et P qu'il garde, ce geste fait avancer la tête vers les positif. Le P part et la tête se lient à l'actine, où elle perd son ADP, ce qui tire le filament d'actine vers les négatif. Et le cycle continue jusqu'au déplacement nécessaire.
Il y a différentes myosines qui s'occupent de différents mouvements. Entre autre, les mouvements amiboïdes qui sont les principales modes de transport de la cellules. Les mouvement amiboïdes impliquent une déformation de la membrane et une adhésion à un support pour former des protusions, mouvements vers l'avant.C'est le cas des pseudopodes, filopodes et lamellipode. Ce mouvement se déroule en trois étapes:
1. La propulsion: Un filopode est érigé vers le devant de la cellule pour vérifier les propriétés extérieurs.
2. Fixation: Le filopode après sa mission devient un lamellipode qui se fixe à la membranes.
3. Traction: Le lamellipode devient un pseudopode et l'ensemble de la cellule se déplace vers la membrane, grâce à la myosine II qui se contracte.
Des cellules en fluorescence. En bleu, le noyau, en vert, les microtubules et en rouge, les micro filaments. Le tout formant le cytosquelette.
Le cytosquelette est fait de
micro filaments, de microtubules et de filaments intermédiaires. On peut le décrire comme étant un filet
plastique chargé de donner la forme à une cellule et s'occupe aussi des déplacements de la
cellule (et de ce qui se trouve à l’intérieur de celle-ci). Le cytosquelette est
donc une partie importante de la cellule puisqu’il permet le déplacement
transmembranaire des vésicules, la migration de la cellule entière et la
contraction de la cellule. Bref , c’est l’autoroute, et les rails de plusieurs
protéines.
Les microtubules :
Les microtubules sont
des structures du cytosquelette formées de protéines globulaires ( protéines solubles dans l’eau, possèdent une forme sphérique et compacte) qui entours le GTP ( Guanosine Triphosphate) qui permet de stopper la croissance des microtubule. Les microtubules sont formées de deux protéines: les tubulines-α et les tubulines-β. Ces deux protéines se comportent de
façons différentes avec la GTP. La première, la tubulines-α, va piéger la GTP en son centre pour le rendre inactif. Tandis que la tubuline-β va plutôt l’hydrolyser pour pouvoir l'utiliser comme chapeau (Protection contre la dégradation). Les tubulines s’associent ensemble de façon spécifique grâce à
des liens non-covalents. Sur la largeur, il y a alternance entre les deux
tubulines alpha et beta. Et puis, sur la longueur, on retrouve des colonnes de
alpha suivit de colonne de beta. Les microtubules ont une extrémité de charge
positive et une extrémité de charge négative causées par l’assemblage en tête à
queue. Ainsi, l’élongation des microtubules se fait uniquement du coté de
charge positive. Cette élongation est régulée par la formation de chaine de
tubulines, ce qu'on appelle la nucléation. La nucléation commence avec un couple de tubuline-β et de tubuline-α, c'est-à-dire un dimère. Puis, les dimères s’assemblent par groupe de nombre paire pour former des oligomères. Ensuite,
les oligomères vont former des protofilaments qui vont se regrouper tous ensemble pour former
des feuillets de protofilaments. Lorsque le feuillet est assez grand, il se
referme sur lui-même. Tout ceci est fait in vivo avec un MTOC d’organisation de
tubulines.
Formation d'un microtubule. Tout commence à la nucléation, pour former des dimères qui forment des groupes paires que l'on appelle oligomère. Puis des protofilaments qui forment des feuillets et qui créer le microtubule.
Les microtubules
peuvent jouer un rôle dynamique (cytosolique) et un rôle fixe (Les cils et flagelles). Les
microtubules forme la structure astrale de chaque cellule. Grâce à neuf triplet
de microtubules placés en forme d’étoile, il y a formation des centrioles. Ce situant tout près du noyau, les tubulines-α forment une sphère autours des
centrioles. Les tubulines-β vont ensuite se lier par des liens non-covalents avec
les tubulines-α ce qui va permettre aux microtubules de croitre vers l’extrémité positive. C'est avec ces étapes que l'on voit apparaître le centrosome, un MTOC de
la cellule animale, qui se trouve juste à côté du noyau.
Mais, les microtubules ne se font pas n'importe comment. La croissance des
microtubules dépendent de la concentration critique (Cc) de tubulines libre dans la cellule. Une tubuline libre est une tubuline n'ayant pas encore formé de dimère. Si la concentration
de tubuline lide est plus petite que la concentration critique, alors il y a catastrophe, c’est-à-dire
que le microtubule se défait complètement et très rapidement (D'où le nom catastrophe). Au contraire, si la concentration de
tubuline libre est supérieure à la concentration critique, alors il y a sauvetage, ce qui veut dire
que le microtubule croît. Le GTP fait un chapeau aux tubulines au bout positif des microtubules, que
l’on appelle GTP-cap. Le GTP-cap donne de la rigidité aux microtubules lorsque la
croissance de ceux-ci ralenti. De cette façon, les microtubules évitent de faire catastrophe dès que leur croissance est ralentie. Lorsqu'ils sont rendus assez grands et que leurs travail est terminé, la GTP est rapidement hydrolysée pour donner de la
GDP. Celle-ci déforme les microtubules, les arrondies, et provoque la catastrophes.
Cette technique permet d’offrir à la cellule le temps de produire des tubulines libres
pour continuer la formation de d'autres microtubules.
Certaines protéines, excluant la tubuline, sont associées aux microtubules, des MAP, pour facilité le fonctionnement des microtubules. Ces protéines ont plusieurs rôles :
Liaison au dimère de tubuline etséquestration: Des protéines sont mises en place pour donner une meilleure stabilité au microtubule en attachant ensemble certains groupe de tubuline. Par ailleurs, il y a des protéines qui elles ont pour objectif de séparer les microtubules en leur donnant une forme arrondie ce qui aide la provocation de la catastrophe.
Se lient aux extrémités des microtubules et
contrôlent la polymérisation :
Se lient à l'extrémité de charge négative pour contrôler la nucléation.
Se lient à l'extrémité de charge positive pour contrôler la catastrophe.
Font les interactions latérales et la
stabilisation de faisceaux
Les protéines moteurs des microtubules:
Une kinésine qui se déplace sur un microtubule
Il y a deux protéines moteurs des microtubules: La kinésine et la Dynéine. Ces protéines sont composés de trois parties distinctes. La première est deux têtes globulaires, les gros pied de la molécule. C'est grâce à ces deux pieds, qui sont des ATPase, qu'elles peuvent se lié à un microtubule. Le deuxième, est une hélice-α qui permet d'atteindre la protéine et le dernier est la tête formé de de chaine légère que l'on appelle le transporteur. La majeur différence entre les deux protéines est que la dynéine a des protéines globulaires environ 10 fois la grosseur de la kinésine.
La différence entre le moteur de la kinésine, à gauche, et de la dynéine, à droite.
Comment les protéines moteurs permettent le transport
intracellulaire?
Elles peuvent déplacer des charges grâce à l'hydrolyse de l'ATP. Cle moteur en activité avec ATPase, et
lié au cytosquelette, et sur l’autre extrémité, en plus petit, il y a le complexe
qui réagit avec le cargo à transporter. La différence majeure entre la Kinésine
et la dynéine est la direction vers laquelle elles vont. La Kinésine va du
point négatif vers le point positif, tandis que la dynéine va du point positif
au point négatif. Le déplacement des deux protéines se fait par l’hydrolyse de
l’ATP. Premièrement, une tête globulaire se lie au microtubule avec de L’ATP,
ce qui propulse la deuxième vers l’avant. La deuxième prend alors un ATP, et la
première relâche un Phosphate et est propulsé vers l’avant. Et ainsi de suite
jusqu’à destination.
Ainsi, c’est principalement par
ces deux protéines que les vésicules sont transporter du réticulum
endoplasmique vers la membrane externe et ce même dans les neurones. Le corps
cellulaire est le point négatif et les axones sont positifs. Les Kinésines vont
du centre du corps cellulaire vers les axones et la dynéine va faire le
contraire.
Les protéines sont les principaux matériels cellulaire, et les régulateurs en chef de la régulation des activités de la cellule grâce aux enzymes. Les protéines sont formés d'acide aminé en chaine qui sont entouré de sucres et de lipides. Les acides aminés font partit d'un alphabet biologique qu'il faut bien comprendre.
Stade 1:Longue chaine d'acide aminé.
Les protéines sont toujours regroupées en gros tapons. Cette conformation est dictée par la chaine d'acide aminé qui la compose. En étant en tapons, la protéine à une énergie libre minimale. Pour ce faire, la protéine va regrouper ensemble les groupements non-polaires et va faire des liens non-covalent, des pont hydrogènes par exemple, pour permettre son repliement. Il y a différents stades de la formation d'une protéine. Le premier, le stade primaire , est la séquence d'acide aminé en ligne droite, sans être replié.
Stade 2 : liaison non-covalente
Le deuxième stade est le début des liaisons H+ apportant la formation d'hélice alpha et de feuillets beta. Et le regroupement des molécules hydrophobes. Le troisième stade, sur quatre , est le repliement de la protéine sur elle-même. C'est seulement à partir de ce stade que les protéines sont fonctionnelles. Et le dernier stade est l'association de plusieurs protéines tertiaires . Les protéines ont alors une chaine régulée qui leurs permettent de faire plusieurs fois la même opération, enzymes.
Il y a plusieurs sortent de molécules essentielles au fonctionnement d'un organisme. On compte parmi elles les sucres, les protéines, les nucléotides et les lipides. Sans chacune des ces molécules, nous ne pourrions pas fonctionner correctement.
Commençons par les sucres.
Les sucres sont un assemblage de petits sucre (monosaccharide) pour former de gros sucre (polysaccharide). Les monosaccharides, pentoses et hexoses, sont les plus petits sucres que compose le corps humain. C'est à partir de ces deux petits sucres que les gros sucres sont créés. Ces gros sucres permettent le stockage de l'énergie (Le stockage des sucre) tel que le fait l'amidon, pour les végétaux, et le glycogène, pour les animaux.
Les sucres représentent également un support mécanique dans les cellules et dans les organismes. On peut le voir dans la cellule par la cellulose qui est le principale constituant des parois des plantes, et la chitine, qui forme les carapaces pour, entre autre, les crevettes.
Par ailleurs, les sucres ne travaillent pas toujours seuls. Parfois, ils forment des liaisons avec d'autre molécules pour effectuer diverses fonctions. Par exemple, ils peuvent se lier avec des lipides pour former des glycolipides. Ces glycolipides permettent de faire de la reconnaissance moléculaire sur les parois des cellules. Il y a également les glycoprotéines et les oligosaccharides.
Pour continuer, comment les petits sucres s'assemblent ensemble? Les petits sucres vont faire entre eux une liaison glycosidique entre elles à l'aide de la condensation de l'eau.
Lorsque les sucres sont dans l'eau, le proton (H) et le groupement hydroxyde par condensation vont se jumeler ensemble pour former l'eau. L'oxygène est alors partagé entre les deux sucres, ce qui créer une liaison glycosidique.
