Transport actif
Définition
En biologie, le transport actif désigne le passage, le déplacement net, d'un ion ou d'une molécule à travers une membrane contre son gradient de concentration. Si le processus utilise de l'énergie chimique produite, par exemple, par l'hydrolyse d'un nucléotide triphosphate comme l'adénosine triphosphate, on le nomme transport actif primaire. Le transport actif secondaire implique quant à lui l'utilisation d'un gradient électrochimique.
Le transport actif primaire de Na+ et K+ :
L'action de la pompe à sodium et potassium est un exemple de transport actif primaire à travers une membrane, de l'espace intracellulalire vers l'espace extracellulalire.
Explications
On oppose le transport actif au transport passif qui n'utilise aucune énergie.
Certains exemples de transport actif sont l'absorption de glucose dans les intestins humains et l'absorption d'ions minéraux dans les cellules ciliées des racines des plantes. Voir un transportome.
Le principe de transport actif
Le transport actif fait référence au mouvement de molécules à travers une membrane cellulaire d'une région de concentration basse à une région de concentration élevée, ou dans la direction opposée à un gradient ou à un autre facteur obstructif (souvent dans la direction opposée à la concentration). Contrairement au transport passif, qui utilise l'énergie cinétique et l'entropie naturelle des molécules se déplaçant au profit d'un gradient, le transport actif utilise l'énergie des cellules pour les déplacer contre un gradient, une répulsion polaire ou un autre type de résistance.
Le transport actif est normalement associé à l'accumulation de fortes concentrations de molécules nécessaires à la cellule, telles que des ions, du glucose ou des acides aminés. Si le processus consomme de l'énergie chimique, telle que celle dérivée de l'adénosine triphosphate (ATP), on parle de transport actif primaire. Si le processus utilise un type de gradient, par exemple un gradient électrochimique, il est appelé transport actif secondaire.
Le transport actif nécessite l'utilisation d'énergie chimique pour déplacer des substances à travers une membrane, contre un gradient de concentration. Les protéines de transport actives peuvent être uniport, symport ou antiport. Dans le transport actif primaire, l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP est utilisée pour déplacer les ions dans ou hors des cellules contre leurs gradients de concentration. La pompe sodium-potassium en est un exemple important. Le transport actif secondaire couple le mouvement passif d'une substance avec son gradient de concentration au mouvement d'une autre substance contre son gradient de concentration. L'énergie de l'ATP est utilisée indirectement pour établir le gradient de concentration qui entraîne le mouvement de la première substance.
Détails de l'activité de transport
Les protéines transmembranaires spécialisées reconnaissent une substance chimique spécifique et lui permettent de se déplacer à travers la membrane alors qu'elle ne le pourrait pas; soit parce que la bicouche lipidique de la membrane est imperméable à la substance, soit parce que la substance se déplacerait contre son gradient de concentration.
Il existe deux formes de transport actif, le transport actif primaire et le transport actif secondaire. Dans le transport actif primaire, les protéines impliquées sont des pompes qui utilisent normalement l'énergie chimique de l'ATP. Le transport actif secondaire, en revanche, utilise l'énergie potentielle; qui est généralement dérivé de l'exploitation d'un gradient électrochimique. Cette forme comprend les protéines formant des pores qui génèrent des canaux à travers la membrane cellulaire. La différence entre transport passif et transport actif réside dans le fait que le transport actif nécessite un apport d'énergie supplémentaire et produit le mouvement des substances en fonction de son gradient de concentration, tandis que le transport passif n'exige pas un apport supplémentaire de l'énergie, et favorise le mouvement des substances dans la direction de leurs gradients de concentration respectifs. C'est aussi un processus qui nécessite de l'énergie.
Dans un anti-porteur, une substance est transportée dans un sens à travers la membrane, tandis que l'autre est co-transportée dans le sens opposé. Dans un symport, deux substances sont transportées dans la même direction à travers la membrane. Les processus Symport et anti-exportation sont associés au transport actif secondaire, ce qui signifie que l'une des substances est transportée dans la direction de son gradient de concentration (généralement un ion tel que Na+, K+ ou H+), tandis que l'énergie dégagée par ce processus est utilisée pour transporter simultanément une autre substance contre son gradient de concentration.
Si les molécules de substrat se déplacent depuis des zones de faible concentration vers des zones de forte concentration (contre le gradient de concentration), elles ont besoin de protéines de transport transmembranaires spécifiques. Ces protéines possèdent des récepteurs qui se lient à des molécules spécifiques (par exemple des cotransporteurs sodium-glucose qui se lient à ces substances) et les transportent à travers la membrane. Parce que ce processus nécessite de l'énergie, on l'appelle "transport actif". Certains exemples de transport actif comprennent le transport de sodium hors de la cellule et de potassium vers l'intérieur, un processus induit par les pompes à sodium et à potassium. Le transport actif est un moyen important de transporter des substances sur la surface interne de l'intestin grêle.
Les plantes doivent absorber les sels minéraux du sol ou d'autres sources, mais ces sels se présentent sous forme de solutions très diluées. Le transport actif permet à ces cellules de capturer les sels de cette solution diluée et contre le gradient de concentration.
Transport actif primaire (principal)
Le transport actif primaire, également appelé transport actif direct, utilise l'énergie métabolique directement pour transporter les molécules à travers la membrane.
La plupart des enzymes qui effectuent ce type de transport sont des ATPases transmembranaires. La pompe à sodium et à potassium est une ATPase principale et universelle pour toutes les formes de vie animale. Elle contribue à maintenir le potentiel de membrane cellulaire. Les autres sources d'énergie nécessaires au transport actif primaire sont les réactions d'oxydoréduction et l'énergie fournie par les photons de lumière. La chaîne de transport électronique mitochondriale, qui utilise l'énergie du NADH pour déplacer des protons à travers la membrane mitochondriale interne en fonction de son gradient de concentration, est un exemple de transport actif primaire utilisant l'énergie provenant de réactions d'oxydo-réduction. Un exemple de transport actif primaire qui utilise l'énergie lumineuse est constitué par les protéines impliquées dans la photosynthèse qui utilisent l'énergie des photons pour créer un gradient de protons à travers la membrane des thylakoïdes et un pouvoir de réduction sous la forme de NADPH.
L'hydrolyse de l'ATP est utilisée pour transporter les ions hydrogène en fonction de leur gradient électrochimique (d'une zone à faible concentration à une concentration élevée en ions). La phosphorylation de la protéine de transport et la liaison d'un ion hydrogène induisent un changement de conformation qui entraîne le transport des ions hydrogène contre son gradient électrochimique. L'hydrolyse du groupe phosphate lié et la libération d'hydrogène rétablissent le transporteur dans sa conformation d'origine.
Les types de transporteurs primaires dépendants de l'ATP sont :
- ATPase de type P : pompe à potassium sodique, pompe à calcium, pompe à protons;
- ATPase-F : ATP synthase mitochondriale, ATP synthase de chloroplaste;
- ATPase-V : ATPase vacuolaire;
- Convoyeur ABC (cassette de reliure ATP) : MDR, CFTR, etc.
Transport actif secondaire
Dans le transport actif secondaire, également appelé transport couplé ou cotransport, l'énergie est utilisée pour transporter des molécules à travers une membrane. Toutefois, contrairement au transport actif primaire, il n'existe aucun couplage direct avec le processus de génération d'énergie. L'ATP hydrolyse une réaction rédox ou une réaction induite par la lumière. Au lieu de cela, le processus extrait l'énergie nécessaire d'un potentiel électrochimique créé par des pompes à ions qui pompent des ions dans ou hors de la cellule. Ces transporteurs permettent à un ion ou à une molécule de se déplacer "en baisse" au profit de son potentiel électrochimique, mais en entraînant une autre substance contre son gradient de concentration. Le mouvement d'un ion d'où il est plus concentré vers où il est moins concentré augmente l'entropie et peut être utilisé comme source d'énergie pour le métabolisme (par exemple, l'ATP synthase).
En août 1960, à Prague, Robert K. Crane a présenté pour la première fois sa découverte du cotransport sodium-glucose en tant que mécanisme d'absorption intestinale du glucose. La découverte du cotransport de Crane était la première proposition jamais faite pour un flux couplé en biologie.
Les cotransporteurs peuvent être classés en sympathisants ou anti-transporteurs selon que les substances se déplacent dans la même direction ou dans des directions différentes. Voir aussi la translocation.
Endocytose et exocytose
L'endocytose est le processus par lequel les cellules incorporent des matériaux. La membrane cellulaire se replie autour du matériau souhaité présent à l'extérieur de la cellule. La particule ingérée finit par être emprisonnée dans un petit sac, appelé vésicule, à l'intérieur du cytoplasme. Les enzymes lysosomales sont souvent utilisées pour digérer les molécules absorbées par ce processus.
Les biologistes distinguent deux types principaux d'endocytose : la pinocytose et la phagocytose. Dans la pinocytose, les cellules engloutissent de petites portions de liquide (chez l'homme, ce processus existe dans l'intestin grêle, les cellules engloutissent de petites gouttelettes de graisse). Dans la phagocytose, les cellules engloutissent les particules solides.
L'exocytose est un mécanisme inverse de la phagocytose, les vésicules qui se forment s'appellent des vésicules sécrétoires. Ils se déplacent vers la membrane cellulaire, fusionnent avec elle et versent son contenu dans le milieu extracellulaire.
Synonymes, antonymes
0 synonyme (sens proche) pour "transport actif".
1 antonyme (sens contraire) :
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Mots en T à proximité
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En rapport avec "transport actif"
L'antiport est un mécanisme de transport couplé de deux molécules ou ions différents à travers une membrane dans des directions opposées.
Chez les Florideophyceae (Rhodophyta), une cellule support est une cellule portant un rameau du carpogone (rameau carpogonial).
Une protéine de transport est une protéine de membrane plasmatique, une protéine membranaire impliquée dans le mouvement des ions, des petites molécules...
Un symport est un mécanisme de transport actif de protéines à travers une membrane dans lequel deux molécules différentes se déplacent dans la même direction.