3-Une structure complexe : la cellule vivante

Dossier 3 - La membrane plasmique

Toute cellule est délimitée par une membrane.

Source (portion d'un globule rouge, avec le cytoplasme à droite) : https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/cell-membrane

Document 1 - Modèle moléculaire de la membrane

La membrane est formée essentiellement de lipides, plus précisément de phospholipides constitués d'une "tête" (contenant un groupe phosphate et une molécule de glycérol) et d'une "queue" (constituée de plusieurs chaînes d'acides gras).

S'y ajoutent des protéines et quelques glucides.
  1. Ouvrir le modèle "bicouche lipidique membranaire" dans le logiciel libmol.
  2. Dans l'onglet "Séquence", sélectionner 2 ou 3 molécules de phospholipides ("LIP") et afficher en "sphères".
  3. Dans l'onglet "Commandes", survoler le bouton "Eau".
  4. Faire une copie (icone ) et l'intégrer dans le compte rendu. Légender.

Dessin de David Goodsell

Document 2 - Comportement des lipides vis à vis de l'eau

 

Une goutte d'huile s'étale sur l'eau, jusqu'à former un film constitué d'une seule couche de molécules.

Les phospholipides ont la particularité de s'orienter, la "tête" vers l'eau et la "queue" en sens contraire.

Source : https://www.researchgate.net/figure/Structure-dun-phospholipide_fig1_281014802

Si l'on agite un mélange de phospholipides et d'eau pour former une émulsion, les molécules formant les gouttelettes d'huile sont également orientées, vers l'extérieur s'il y a plus d'eau que de lipides, vers l'intérieur dans le cas contraire.

Pistes d'exploitation

  1. Quelle partie d'une molécule de phospholipide est hydrophile ? Lipophile ?
  2. Comment les molécules de phospholipides sont-elles orientées par rapport à l'eau ?
  3. Sachant que la partie liquide du cytoplasme est une solution acqueuse, quelle hypothèse peut-on proposer pour expliquer la structure en double couche de la membrane plasmique ?

Document 3 - Expérience de Gorter et Grendel

Dans les années 1920, Gorter et Grendel cherchent à déterminer la structure de la membrane plasmique. Ils font éclater des globules rouges pour en récupérer les lipides membranaires puis versent ces lipides sur une cuve remplie d'eau. Ils mesurent ensuite la surface de ce film lipidique.

Source : "Once upon a time the cell membranes: 175 years of cell boundary research" (modifié)

En comparant cette surface à la surface totale des globules rouges utilisés, ils montrent que la membrane est faite d'une bicouche lipidique.

Pistes d'exploitation

  1. Écrire la formule de la surface de la membrane d'un globule rouge, en le considérant comme un cyclindre de hauteur e (épaisseur du globule) et de diamètre d. On prendra d = 7 µm et e = 1 µm.
  2. Sachant que le film obtenu a une surface d'environ 197.105 µm2 pour un total de 105 globules rouges, comparer cette valeur à celle obtenue ci-dessus.
  3. Conclure, en répondant à la question posée.