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La perméabilité sélective est la capacité de certaines membranes à ne laisser passer que des solutés spécifiques d’un côté à l’autre. C’est-à-dire qu’il fait référence à la capacité qu’il confère de choisir ou de sélectionner les solutés qui peuvent passer et ceux qui ne le peuvent pas, régulant ainsi le transport des molécules et des ions à travers la membrane.
Une membrane qui présente une perméabilité sélective agit comme le gardien d’un club exclusif, surveillant attentivement qui entre et qui n’entre pas pour s’assurer que seules les bonnes personnes sont à l’intérieur. De plus, il est également responsable de l’élimination des molécules qui doivent sortir. Ce type de transport peut s’effectuer soit passivement (vers le bas du gradient de concentration et sans besoin d’énergie) soit activement (contre le gradient de concentration et par hydrolyse de l’ATP ou du GTP).
Membranes sélectivement perméables versus semi-perméables
Un terme connexe qui est souvent fortement confondu avec la perméabilité sélective est la semi-perméabilité . En effet, de nombreux biologistes et professionnels des sciences de la santé, ainsi que des textes de biologie et de médecine, utilisent les deux termes comme s’ils étaient identiques, alors que ce n’est pas tout à fait vrai.
Les membranes semi-perméables sont celles qui limitent le passage des solutés en fonction de propriétés telles que leur taille, leur polarité et leur charge électrique. En ce sens, une membrane semi-perméable qui laisse passer un soluté neutre d’une certaine taille laissera passer tous les solutés neutres de cette taille ou ceux qui sont plus petits, mais elle ne laissera pas passer les molécules neutres plus grosses.
C’est le principe de fonctionnement des membranes semi-perméables utilisées pour le dessalement de l’eau de mer par osmose inverse . Ce sont des membranes synthétiques polymères avec de très petits pores qui ne permettent le passage que des molécules d’eau et non des ions dissous ou d’autres solutés neutres plus gros.
D’autre part, une membrane sélectivement perméable peut être perméable à une molécule telle que le glucose, mais pas perméable à un autre glucide encore plus petit. En effet, dans le cas de la perméabilité sélective, cette sélectivité est beaucoup plus spécifique que dans le cas de la semi-perméabilité.
Peut-être que la confusion ou la raison pour laquelle les biologistes utilisent souvent les deux termes de manière interchangeable est que la membrane cellulaire est à son tour l’un des exemples les plus connus de membranes semi-perméables et de membranes sélectivement perméables. En fait, dans la cellule, la semi-perméabilité et la perméabilité sélective vont presque toujours de pair et travaillent ensemble pour contrôler le transport dans et hors de la cellule et ainsi maintenir l’équilibre complexe qui maintient chaque cellule vivante et efficace.
Mécanismes de sélectivité
Une différence fondamentale entre la sélectivité et la semi-perméabilité est le mécanisme par lequel les particules sont autorisées ou non à passer d’un côté de la membrane à l’autre. Dans le cas des membranes semi-perméables, l’osmose et la simple diffusion sont les principaux mécanismes de transport. L’osmose se produit lorsque les molécules d’eau traversent la membrane à travers des pores formés par des protéines appelées aquaporines, se déplaçant du compartiment le plus dilué vers celui qui est le plus concentré en solutés.
D’autre part, la membrane est formée d’une bicouche phospholipidique avec des groupes phosphate hydrophiles exposés des deux côtés de la membrane tandis que les queues hydrophobes des acides gras sont concentrées au centre. Cela empêche les solutés polaires et les ions de traverser la membrane, mais les petits solutés non polaires tels que l’oxygène et le dioxyde de carbone peuvent diffuser librement d’un côté à l’autre.
Au lieu de cela, la sélectivité des membranes par rapport au passage des solutés est presque toujours médiée par une ou plusieurs protéines membranaires. La perméabilité sélective implique soit une diffusion facilitée , soit un transport actif .
diffusion facilitée
La diffusion facilitée est un type de transport passif médié par des protéines porteuses . Dans un cas typique, ces protéines se lient au soluté (ou substrat) d’un côté de la membrane. Lorsque le soluté se lie, la protéine change de conformation, poussant le soluté à travers la membrane et le libérant de l’autre côté.
Exemple de perméabilité sélective par diffusion facilitée
- L’exemple classique de ce type de mécanisme de transport du glucose est médié par une famille de protéines appelées transporteurs de glucose (c’est facile à retenir). Il existe toute une famille de protéines de transport appelées SLC2 qui sont responsables du transport sélectif de glucides spécifiques, de cations et d’anions inorganiques et d’autres solutés.
Transport actif à travers la membrane
Dans le cas du transport actif , cela fait référence au transport de solutés à travers la membrane contre leur gradient de concentration. En allant à contre-courant de ce gradient, il faut fournir de l’énergie pour que le processus ait lieu, c’est pourquoi on parle de transport « actif ».
Il existe deux principaux types de transport actif, qui sont le transport actif primaire (lorsqu’une enzyme appelée pompe transporte le soluté directement contre son gradient) et le transport actif secondaire (dans lequel une pompe transporte un autre soluté contre son gradient, puis ce gradient fournit le énergie pour transporter un deuxième soluté contre son gradient tandis que le premier descend son gradient.)
Exemples de perméabilité sélective par transport actif
- Comme exemple de transport actif primaire on peut citer la pompe sodium/ potassium qui utilise l’énergie contenue dans une molécule d’ATP pour transporter simultanément trois ions sodium hors de la cellule et 2 ions potassium vers l’intérieur, dans les deux cas les uns contre les autres. gradients de concentration.
- Un autre exemple de transport actif est la pompe à protons dans la membrane mitochondriale interne. Dans ce cas particulier, l’énergie nécessaire pour déplacer les protons contre leur gradient de concentration provient des réactions redox de la chaîne respiratoire aérobie . Ce type de transport fait de la membrane interne des mitochondries une membrane sélectivement perméable.
- Enfin, un exemple de transport actif secondaire est la perméabilité sélective de la membrane aux ions calcium médiée par l’antiporteur sodium calcium. Cet antiporteur utilise le gradient de concentration de sodium généré par la pompe sodium potassium pour pomper un ion calcium hors de la cellule tandis que 3 ions sodium y pénètrent.
Les références
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