Quel est le rôle de la membrane interne?
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La membrane interne chez les bactéries, est la membrane qui délimite la cellule et donc le cytoplasme (d'où le nom également de membrane cytoplasmique). Elle joue un rôle fondamental dans la protection des constituants cellulaires, dans les échanges avec le milieu extérieur et dans l'appréhension du milieu extérieur par l'intermédiaire de récepteurs membranaires.
Membrane interne
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La membrane interne, est recouverte par la lamina sur sa face nucléoplasmique et comporte des canaux calciques qui permettent la libération d'ions calcium Ca dans le noyau. La lamina est un réseau de protéines qui joue un rôle de soutien et qui est constituée de deux types de composants : les lamines dont il existe trois sortes (lamines A, B et C) et des protéines membranaires associées aux lamines. Ces dernières assurent la continuité mécanique entre l'enveloppe nucléaire et la lamina, nécessaire à la forme et à la solidité du noyau et de la cellule entre le nucléosquelette et le cytosquelette.
Noyau (biologie)
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La membrane interne est repliée vers le centre de la mitochondrie ce qui donne lieu à des extensions, les crêtes mitochondriales ou encore cristae. Ceux-ci s'étendent sur toute la largeur de l'organite et présentent des granules à leur surface. "De facto", c'est donc la membrane qui possède la plus grande surface, en raison de ces crêtes mitochondriales. C'est également la membrane cellulaire la plus riche en protéines. On y trouve notamment : les protéines qui forment la chaîne respiratoire transportant les électrons vers l'oxygène moléculaire, un complexe enzymatique appelé ATP synthase, qui agit comme catalyseur lors de la synthèse de l'ATP, ainsi que des protéines de transport qui permettent le passage des ions et des molécules à travers la membrane mitochondriale interne. Cette membrane présente l'avantage de ne pas avoir de cholestérol entre ses lipides et d'être riche en un phospholipide rare, la cardiolipine. D'une façon générale, sa fonction principale est d'être le lieu du processus respiratoire.
Cytoplasme
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Les membranes de la mitochondrie sont constituées de phospholipides et de protéines, qui se combinent pour former un réticulum lipido-protéiné. La membrane la plus externe contrôle l'entrée et la sortie de substances dans la cellule et sépare l'organite du hyaloplasme. La membrane externe contient des protéines de transport spécialisées qui permettent le passage de molécules du cytosol jusqu'à l'espace inter-membranaire. Ces protéines forment de grands canaux d'eau ou de porines, qui rendent la membrane très perméable, contrairement à la membrane interne. La membrane est également constituée d'enzymes comme ceux qui activent l'oxydation des acides gras dans la matrice.
Cytoplasme
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L'enveloppe nucléaire entoure le noyau de la cellule et en sépare le nucléoplasme du cytoplasme. Elle est formée de deux membranes, chacune étant constituée d'une bicouche lipidique avec des protéines associées. La membrane nucléaire externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique rugueux et possède, comme ce dernier, des ribosomes liés à sa surface. La membrane nucléaire interne est en fait également en continuité avec la membrane externe car ces deux membranes sont liées entre elles par de nombreux pores nucléaires. Ces pores ont un diamètre d'environ et régulent les échanges de molécules entre le noyau et le cytoplasme, permettant ou bloquant le passage des différentes espèces chimiques. Ces pores étant situés dans une zone d'intenses échanges chimiques, ils jouent un rôle important dans la physiologie cellulaire. L'espace compris entre les membranes nucléaires interne et externe est appelé "espace périnucléaire" et est en continuité avec la lumière du réticulum endoplasmique.
Système endomembranaire
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Les membranes biologiques permettent la mise en place, à l'intérieur de la cellule, de micro-environnements aux propriétés physicochimiques — comme l'acidité et la force ionique — contrôlées et contenant sélectivement certaines substances plutôt que d'autres. Cela permet pas exemple d'y réaliser des réactions utiles mais dangereuses pour le reste de la cellule, comme le font les lysosomes et les anammoxosomes, ou encore de concentrer localement certains réactifs afin d'optimiser le rendement d'enzymes cruciales pour la cellule, comme c'est le cas des carboxysomes. La membrane peut également être l'élément crucial de l'activité d'un organite : la membrane mitochondriale interne réalise ainsi le couplage chimiosmotique entre la respiration cellulaire et la biosynthèse de l'ATP par l'ATP synthase au cours de la phosphorylation oxydative.
Compartiment cellulaire
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La matrice mitochondriale est l'espace inclus dans la membrane mitochondriale interne. Elle renferme environ les deux tiers du total des protéines de la mitochondrie. Elle joue un rôle déterminant dans la production d'ATP avec l'aide de l'ATP synthase incluse dans la membrane interne. Elle contient un mélange très concentré de centaines d'enzymes différentes (principalement impliquées dans la dégradation des acides gras et du pyruvate), de ribosomes spécifiques aux mitochondries, d'ARN de transfert et plusieurs copies de l'ADN du génome mitochondrial.
Mitochondrie
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Cette membrane contient également différents types de protéines, comme les porines ou d'autres protéines de transport, des enzymes, des protéines intervenants dans le phénomène de conjugaison bactérienne. Il existe également des lipoprotéines de Braun insérées dans le feuillet interne de cette membrane et qui jouent un rôle important dans la stabilisation de la paroi.
Membrane externe
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Le rôle des chaînes de transport d'électrons est de générer un gradient électrochimique résultant d'un gradient de concentration de protons à travers une membrane biologique — membrane mitochondriale interne chez les eucaryotes, membrane des thylakoïdes chez les plantes, membrane plasmique chez les procaryotes — au cours de ces réactions d'oxydoréduction. Le reflux des protons à travers la membrane permet d'actionner un rotor moléculaire dans une ATP synthase, enzyme hautement conservée à travers les trois domaines du vivant, et ainsi de fournir l'énergie nécessaire à la phosphorylation de l'ADP en ATP.
Chaîne de transport d'électrons
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La membrane plasmique entoure le cytoplasme des cellules vivantes, séparant physiquement les composants intracellulaires du milieu extracellulaire. La membrane plasmique joue également un rôle dans l'ancrage du cytosquelette pour conférer une forme précise à la cellule, ainsi que dans la fixation à la matrice extracellulaire et aux autres cellules pour les maintenir ensemble et former des tissus. Les champignons, les bactéries, la plupart des archées et les plantes ont également une paroi cellulaire, qui offre un support mécanique à la cellule et empêche le passage de molécules plus grosses.
Membrane plasmique