Transport Actif Secondaire

Définition du transport actif secondaire

Le transportactif est un type de transport qui se déplace contre son gradient de concentration. Cela signifie que le transport actif nécessite de l'énergie, soit sous forme d'ATP, soit sous forme de gradient électrochimique, que nous étudierons plus en détail par la suite.

Le transport actif a besoin d'énergie pour transporter des matériaux car les molécules doivent aller à l'encontre de leur gradient de concentration. Lorsqu'une molécule va à l'encontre de son gradient de concentration, elle passe d'une concentration faible à une concentration élevée. Cela signifie que si, par exemple, les molécules de dioxyde de carbone sont plus élevées à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cellule, le dioxyde de carbone doit entrer dans la cellule pour aller à l'encontre de son gradient de concentration.

Le transport actif a besoin d'énergie parce que toutes les molécules veulent aller dans le sens de leur gradient de concentration, et non à l'encontre de celui-ci.

Lorsqu'une molécule suit son gradient de concentration, elle passe d'une concentration élevée à une concentration faible. Ce type de transport est appelé transport passif et ne nécessite pas d'énergie sous forme d'ATP.

Les principaux types de transport passif sont la diffusion simple et la diffusion facilitée. La diffusion simple est une diffusion passive qui ne nécessite l'aide d'aucune protéine de transport. En revanche, la diffusion facilitée est un transport passif qui nécessite l'aide de protéines de transport telles que les transporteurs ou les canaux.

Les protéines detransport sont des protéines qui déplacent des matériaux dans notre corps et nos cellules. Plus précisément, les protéines de transport servent généralement à déplacer des molécules et des substances à travers des membranes biologiques telles que la membrane cellulaire.

Les types de protéines de transport les plus courants sont les protéines porteuses et les protéines de canal. Les protéines de canal restent ouvertes et ne changent pas de forme par rapport aux protéines porteuses. Les protéines de canal diffusent donc les molécules plus rapidement que les protéines porteuses.

Les molécules qui ont besoin d'aide pour traverser la membrane sont soit de grosses molécules hydrophobes, soit des molécules hydrophiles, soit des ions. Les molécules hydrophobes détestent l'eau, tandis que les molécules hydrophiles aiment l'eau. Quant aux ions, ce sont des molécules chargées. Cela est dû à la disposition de la membrane cellulaire.

Les deux types de transport actif sont le transport actif primaire et le transport actif secondaire, que nous allons aborder dans les sections suivantes.

Exemples de transport actif secondaire

Letransport actif secondaire associe les protéines de transport au mouvement des ions ou des molécules chargées qui descendent leur gradient de concentration vers une autre molécule qui se déplace contre sa concentration.

La pompe sodium-glucose est l'exemple le plus courant de transport actif secondaire et est illustrée dans la figure 1 :

• Nos cellules ont une concentration en sodium plus élevée à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule. Et ont une concentration en potassium plus élevée à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cellule.

• La pompe sodium-glucose utilise une protéine porteuse pour se lier simultanément à deux atomes de sodium et au glucose. En effet, toutes les molécules, y compris le sodium et le glucose, ne veulent PAS aller à l'encontre de leur gradient. Cela signifie que le sodium a l'intention d'entrer dans la cellule, alors que le glucose ne le veut pas.

• Puisque le sodium veut entrer dans la cellule, il entraîne avec lui le glucose dans la cellule.

• La pompe sodium-glucose utilise un transport actif secondaire parce qu'elle combine le transport du sodium vers le bas de son gradient de concentration avec le transport du glucose contre son gradient de concentration.

• Ce type de transport utilise une protéine porteuse qui est considérée comme un cotransporteur. Un cotransporteur est une protéine porteuse qui permet de transporter simultanément deux types de molécules.

Figure 1 : Illustration de la pompe sodium-glucose. Wikimedia, LadyofHats (domaine public).

Transport actif primaire et secondaire

Le transportactif primaire est un type de transport actif qui utilise directement l'ATP. En revanche, le transport actif secondaire n'utilise PAS directement l'ATP. Il utilise plutôt un ion qui descend son gradient de concentration pour entraîner le mouvement d'un autre ion qui va à l'encontre de son gradient de concentration.

Un exemple de transport actif primaire célèbre est la pompe sodium-potassium. La pompe sodium-potassium est à l'origine des impulsions nerveuses. Les impulsions nerve uses sont des signaux électriques qui relaient les messages des nombreuses parties du corps vers la moelle épinière et le cerveau. En d'autres termes, notre corps communique avec notre cerveau en lui donnant des informations vitales sur notre environnement. Par exemple, si tu touches une cuisinière chaude, tu ressentiras une sensation de douleur, ce qui te permettra de retirer ta main avant de la brûler gravement.

La pompe sodium-potassium fonctionne comme suit et est illustrée dans la figure 2.

1. Les protéines porteuses se lient à trois ions sodium.

2. L'ATP hydrolyse un groupe phosphate, ce qui donne de l'ADP.

• Le groupe phosphate hydrolysé se fixe à la pompe sodium-potassium et fournit l'énergie, ce qui entraîne un changement de forme de la protéine porteuse.

3. Le changement de forme de la protéine porteuse permet aux ions sodium de traverser la membrane et de sortir de la cellule.

4. Le changement de forme de la protéine porteuse permet à deux ions potassium de s'y fixer.

5. Le groupe phosphate est libéré de la pompe, ce qui permet à la protéine porteuse de reprendre sa conformation initiale.

6. Ce changement de forme permet aux deux potassium de traverser la membrane et de pénétrer dans la cellule.

Figure 2 : Pompe sodium-potassium illustrée. Wikimedia, LadyofHats (domaine public).

Types de transport actif secondaire

Lorsque l'on parle de transport actif secondaire, on fait généralement référence à deux types: les cotransporteurs et les contre-transporteurs.

Lescotransporteurs peuvent également être appelés symports. Cela se produit lorsque deux molécules se lient au transporteur en même temps. Ensuite, le cotransporteur peut subir un changement de conformation, ce qui permet à l'un des ions de descendre le long du gradient de concentration.

Lorsque cet ion descend son gradient de concentration, il entraîne le deuxième ion contre son gradient de concentration. Normalement, ce deuxième ion ne voudrait pas aller à l'encontre de son gradient de concentration, mais il peut le faire grâce au couplage avec le premier ion.

Un exemple de cotransporteur est la pompe sodium-glucose dont nous avons parlé plus haut. Les cotransporteurs, ou symporteurs, déplacent les deux ions dans la même direction. Le fonctionnement des symporteurs est illustré en rouge dans la figure 3.

En comparaison, le contre-transport, ou antiport, se produit lorsque deux molécules ou ions traversent la membrane dans des directions opposées. Comme les cotransporteurs, deux molécules sont transportées simultanément, mais dans des directions opposées.

Une molécule est transportée le long de son gradient de concentration, généralement le sodium, tandis que l'autre molécule ou ion est transporté de l'autre côté. Un exemple célèbre de contre-transport est le contre-transport sodium-calcium. Lecontre-transport sodium-calcium fonctionne en permettant à trois ions sodium de s'écouler le long de son gradient de concentration et de pénétrer dans la cellule. Dans le même temps, les ions calcium sont déplacés hors de la cellule. Pour chaque trois ions sodium qui entrent dans la cellule, un ion calcium en sort.

Le contre-transport sodium-calcium est vital car il est utilisé pour maintenir les niveaux de calcium bas dans les cellules après un potentiel d'action. Les potentiels d'action sont essentiels à la communication intercellulaire car ils aident les nerfs à assurer la conduction saltatoire afin que les messages puissent être relayés dans tout notre corps. Les potentiels d'action ouvrent des canaux calciques, laissant entrer un afflux de calcium. Cela signifie que l'antiporteur sodium-calcium doit renvoyer le calcium pour rétablir le potentiel de la membrane. La figure 3 illustre en bleu le fonctionnement des antiporteurs.

Figure 3 : Types de transporteurs illustrés. Wikimedia, Lupask (domaine public).

Source d'énergie du transport actif secondaire

Contrairement au transport actif primaire, le transport actif secondaire n'utilise pas directement l'ATP ; sa source d'énergie est le gradient électrochimique qui pompe les ions à l'intérieur et à l'extérieur des cellules.

Les gradients électrochimiques sont essentiels dans les processus biologiques, comme la photosynthèse et la respiration cellulaire. La chaîne de transport d'électrons (CTE) est utilisée à la fois dans la photosynthèse et la respiration cellulaire.

La méthode de l'ETC fonctionne comme l'eau qui coule dans un barrage pour produire de l'énergie. Cela implique des complexes de protéines qui créent un gradient électrochimique en faisant passer les électrons dans une cascade d'une molécule à l'autre. En descendant, les électrons perdent de l'énergie. Cette énergie perdue pompe les ions hydrogène à travers la membrane pour créer un gradient électrochimique. Ce gradient électrochimique permet aux cellules d'utiliser l'ATP synthase pour fabriquer de l'ATP.

Les gradients électrochimiques sont également utilisés pour la contraction des muscles, la communication entre les cellules, etc. Par exemple, la pompe sodium-potassium utilise un gradient électrochimique pour envoyer des impulsions nerveuses parce que la concentration des ions diffère dans l'environnement interne et externe de la cellule. La pompe sodium-potassium possède également des ions de charges différentes.