Galerie de cartes mentales Physiologie Chapitre 2 Fonctions de base des cellules
Concernant la carte mentale du chapitre 2 de Physiologie, les fonctions fondamentales des cellules, les fonctions de base des cellules comprennent la fonction de transport matériel de la membrane cellulaire, le phénomène bioélectrique de la cellule, la fonction de contraction des cellules musculaires, etc. Ces fonctions ensemble, maintiennent les activités physiologiques normales de la cellule.
Modifié à 2024-01-15 23:06:23Cent ans de solitude est le chef-d'œuvre de Gabriel Garcia Marquez. La lecture de ce livre commence par l'analyse des relations entre les personnages, qui se concentre sur la famille Buendía et raconte l'histoire de la prospérité et du déclin de la famille, de ses relations internes et de ses luttes politiques, de son métissage et de sa renaissance au cours d'une centaine d'années.
Cent ans de solitude est le chef-d'œuvre de Gabriel Garcia Marquez. La lecture de ce livre commence par l'analyse des relations entre les personnages, qui se concentre sur la famille Buendía et raconte l'histoire de la prospérité et du déclin de la famille, de ses relations internes et de ses luttes politiques, de son métissage et de sa renaissance au cours d'une centaine d'années.
La gestion de projet est le processus qui consiste à appliquer des connaissances, des compétences, des outils et des méthodologies spécialisés aux activités du projet afin que celui-ci puisse atteindre ou dépasser les exigences et les attentes fixées dans le cadre de ressources limitées. Ce diagramme fournit une vue d'ensemble des 8 composantes du processus de gestion de projet et peut être utilisé comme modèle générique.
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Chapitre 2 Fonctions de base des cellules
Section 1 Fonction de transport de matière de la membrane cellulaire
structure de la membrane cellulaire
Zone dense - zone transparente - zone dense
structure de base de la membrane cellulaire
membrane cellulaire : une membrane sélectivement semi-perméable
Structure : hypothèse du « modèle de mosaïque liquide »
Composition : lipides, protéines, glucides
transport de matière à travers les membranes cellulaires
transport passif
Définition : Processus de transport transmembranaire de substances dans lequel les substances suivent un gradient chimique ou un gradient potentiel sans consommer d'énergie chimique ATP supplémentaire.
Pouvoir de diffusion
Énergie potentielle électrochimique (différence de concentration, différence de potentiel)
conditions préalables à la diffusion
La perméabilité de la membrane à la substance (Solubilité lipidique/eau, taille moléculaire, état de charge, etc.)
Classification
Diffusion simple
substances transportées
Substances liposolubles à petites molécules (O2, CO2)
diffusion facilitée
définition
Processus dans lequel certains ions chargés et molécules hydrosolubles ayant des masses moléculaires légèrement plus grandes diffusent à travers la membrane le long du gradient de concentration ou de potentiel, médié par les protéines membranaires.
Force motrice : différence de concentration, différence de potentiel
Classification
diffusion facilitée par le porteur
Substances transportées : nutriments
Mode de transport : liaison du côté de la concentration élevée → changement de conformation de la protéine → dissociation du côté de la concentration faible
Caractéristiques
spécificité structurelle
phénomène de saturation
inhibition compétitive
Diffusion facilitée par canal
canal ionique
Nature
Protéines canalisantes avec des pores hydrophiles qui pénètrent à l’intérieur et à l’extérieur de la membrane
Caractéristiques principales
Taux de transport élevé, sélectivité ionique, caractéristiques de déclenchement : la plupart ont des vannes, ouvertes et fermées
Classification des canaux ioniques déclenchés
canal dépendant de la tension
canaux chimiquement activés ou canaux ligand-dépendants
Canal à fermeture mécanique
transport de l'eau à travers les membranes
Force motrice : différence de pression osmotique (différence de concentration de molécules d'eau)
La plupart des cellules : simple diffusion
Certains organismes : canaux d'eau
Transport transmembranaire rapide grâce à des protéines membranaires spéciales : les aquaporines (AQP)
transport actif
définition
Fait référence au transport de substances à travers les membranes contre des gradients de concentration ou de potentiel dans des conditions consommatrices d'énergie.
Classification
transport actif primaire
Définition : Utiliser directement l’énergie produite par la décomposition de l’ATP
Protéines membranaires médiées : pompes ioniques
Pompe à sodium et potassium, pompe à calcium
Fonction : Chaque fois qu’une molécule d’ATP est décomposée, 3 Na sont pompés et 2 K sont pompés.
Signification physiologique de la pompe à sodium
Provoque une concentration intracellulaire élevée en ions potassium, nécessaire à de nombreux processus métaboliques dans la cellule.
Forme une différence de concentration en ions sodium à l'intérieur et à l'extérieur de la membrane pour fournir de l'énergie pour le transport actif secondaire
Le maintien efficace de la différence de concentration entre les ions sodium et les ions potassium à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule est une condition préalable à l’activité bioélectrique cellulaire.
transport actif secondaire
Définition : utilisation indirecte de l’énergie ATP
Requis : protéines membranaires qui jouent un rôle de couplage - transporteurs
cotransport
Tels que : absorption du glucose et des acides aminés dans l'épithélium de la muqueuse de l'intestin grêle, réabsorption dans les cellules épithéliales des tubes rénaux
Antiport
Tels que : échange d'ions sodium-potassium dans le myocarde, échange d'ions sodium-hydrogène tubulaire rénal
transport de vésicules
La manière dont les macromolécules ou les amas de matériaux entrent et sortent des cellules nécessite de l’énergie et constitue également un transport actif.
Sortir de la cellule
Définition : Désigne le processus par lequel les substances macromoléculaires du cytoplasme sont excrétées par les cellules sous forme de vésicules sécrétoires.
Deux formes : exocytose continue et exocytose intermittente
Entrez dans la cellule
processus
Invagination contact-membrane ou saillie de pseudopodes-enveloppement-fusion et séparation pour former des vésicules
Classification
Dévorer
matière solide, telle que neutrophiles, macrophages phagocytose des bactéries
avaler
Le liquide peut être divisé en entrée en phase liquide dans les cellules et entrée dans les cellules médiée par le récepteur.
Résumer
petites molécules, ions
transport passif
Suivez le gradient électrochimique et ne consommez aucune énergie
Diffusion simple
Substances liposolubles à petites molécules
Tels que : O2, transport transmembranaire de CO2
diffusion facilitée
Substances à petites molécules non liposolubles qui nécessitent l'aide de protéines membranaires
Médiateur du transporteur ~
Tels que : les cellules des tissus humains transportent le glucose, les acides aminés et d’autres nutriments
canal médiatisé ~
Flux transmembranaire d'ions sodium et potassium dans la bioélectricité cellulaire
transport actif
Inverser le gradient électrochimique, consommer de l'énergie
primaire ~
Utiliser directement l’énergie ATP
pompe à sodium et potassium
Secondaire ~
Les cellules épithéliales de l'intestin grêle absorbent des nutriments tels que le glucose et les acides aminés
Macromolécules, morceaux de matière
transport de vésicules
Sortir de la cellule
Les bornes nerveuses libèrent des émetteurs
Entrez dans la cellule
Les neutrophiles phagocytent les bactéries
Chapitre 3 Phénomènes bioélectriques des cellules
potentiel de membrane
Définition : La différence de potentiel des deux côtés de la membrane cellulaire, également appelée potentiel transmembranaire.
Manifestations
potentiel de repos
concept et enregistrement
définition
Lorsqu’une cellule est dans un état calme, la différence de potentiel entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane cellulaire est négative à l’intérieur et positive à l’extérieur.
valeur numérique
Prenez l'extérieur de la membrane comme potentiel zéro et la valeur négative à l'intérieur de la membrane.
Différents types de cellules ont des valeurs de potentiel de repos différentes.
est un potentiel continu stable
polarisation
Les états intérieur négatif et extérieur positif maintenus des deux côtés de la membrane pendant le potentiel de repos
Principe de production
Base
Répartition inégale du K à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule
La différence de concentration des ions des deux côtés de la membrane - la force motrice de la diffusion des ions à travers la membrane
Il existe de nombreuses macromolécules intracellulaires de K et de protéines chargées négativement, ainsi que de nombreuses macromolécules extracellulaires de Na et Cl-.
À l’état calme, la membrane cellulaire est principalement perméable au K
Canaux ioniques ouverts - conditions de diffusion des ions à travers les membranes
Potentiel de repos et potentiel d'équilibre K
Au calme, les canaux K sont ouverts, la différence de concentration (puissance) de K s'écoule, les macromolécules protéiques chargées négativement dans la membrane restent dans la cellule et une différence de potentiel entre le négatif à l'intérieur et le positif à l'extérieur se forme progressivement des deux côtés de la membrane. la différence est la résistance à la sortie de K. ~ Lorsque la puissance et la résistance atteignent un équilibre (la somme algébrique de l'énergie potentielle électrochimique des deux côtés de la membrane est nulle), le flux net de K à travers la membrane est nul et la membrane. le potentiel se stabilise à une certaine valeur (potentiel d'équilibre K)
Potentiel d'action
Concepts et caractéristiques
définition
Sur la base du potentiel de repos, les cellules excitables produisent un changement de potentiel rapide, de courte durée et extensible par étapes après avoir reçu un stimulus efficace.
AP est souvent utilisé comme marqueur de l’excitation cellulaire
La nature de l'excitation : le processus qui génère des potentiels d'action
Expansion du concept
Cellules excitables : cellules capables de générer des potentiels d'action après avoir reçu une stimulation appropriée
Excitabilité : la capacité des cellules excitables à générer des potentiels d'action après avoir été stimulées
Termes connexes
polarisation
état potentiel de repos
dépolarisation
Le processus de changement potentiel de diminution de la valeur négative
Polarisation inversée/surréflexion
Positif à l'intérieur et négatif à l'extérieur
repolarisation
Le processus de dépolarisation et de restauration de la polarisation
hyperpolarisation
Le potentiel de membrane devient plus négatif
composition
potentiel de pointe
Caractéristiques de l'AP dans les cellules musculaires neurales et squelettiques
Branche ascendante
branche descendante
potentiel de retour
post-potentiel négatif
Potentiel de retour positif
fonctionnalité
Le phénomène du « tout ou rien »
propagation non atténuante
A une période réfractaire
Principe de production
Branche ascendante, afflux de Na, dépolarisation Branche descendante, sortie de K, repolarisation
Branche ascendante
Stimulation efficace ~ Un grand nombre de canaux Na sont ouverts ~ En raison de la différence de concentration de Na entre l'extérieur élevé et l'intérieur faible et de la différence de potentiel entre l'intérieur négatif et l'extérieur positif, Na s'écoule vers l'intérieur ~ formant la phase de dépolarisation du potentiel d'action ~ pendant la polarisation inverse, la différence de potentiel entre le positif à l'intérieur et le négatif à l'extérieur devient la résistance de Na ~ Lorsque la puissance et la résistance sont équilibrées, le flux net de Na à travers la membrane est nul ~ atteignant le potentiel d'équilibre de Na (sommet de dépassement)
branche descendante
Le canal Na est fermé et la perméabilité au K augmente. En raison de la différence de concentration et de la différence de potentiel entre le positif et le négatif à l'intérieur et à l'extérieur, le K s'écoule et le potentiel membranaire se repolarise et revient au niveau de potentiel de repos.
Après repolarisation
Le transport électrogène par pompe à sodium rétablit la distribution des ions à l’intérieur et à l’extérieur de la membrane
La différence essentielle entre le potentiel d'action et le potentiel de repos
Cause et conduction de l'excitation cellulaire
Mécanisme principal AP
Stimulation efficace ~ ouverture du canal Na, grand afflux de Na ~ branche montante du potentiel d'action
Lorsque l'intensité de la stimulation est différente,
Faible stimulation ~ une petite quantité d'ouverture du canal Na, une petite quantité d'afflux de Na ~ un faible degré de dépolarisation membranaire ~ un potentiel local
Forte stimulation ~ un grand nombre de canaux Na ouverts, une grande quantité d'afflux de Na ~ un degré élevé de dépolarisation membranaire ~ potentiel de seuil ~ potentiel d'action
des conditions qui suscitent l’enthousiasme
Paramètres qui mesurent la taille du stimulus
intensité du stimulus
durée
Taux de changement intensité-temps
seuil
définition
L'intensité minimale du stimulus qui peut provoquer l'excitation des cellules tissulaires à condition que le temps d'action du stimulus et le taux de changement intensité-temps soient fixes.
importance
Est un indicateur courant de l’excitabilité cellulaire
Petit seuil, excitabilité élevée
stimulus de seuil
stimulus d'intensité seuil
stimulation subliminale
Stimulus avec une intensité inférieure au seuil
potentiel local
stimulus supra-seuil
Stimulation avec une intensité supérieure au seuil
Potentiel d'action
stimulation efficace
Stimulation à seuil ou supra-seuil qui amène les cellules à générer des potentiels d'action
Potentiel seuil et potentiel d’action
Potentiel seuil (TP)
définition
Lorsque l'intensité de la stimulation est augmentée pour dépolariser le potentiel membranaire jusqu'à une certaine valeur critique, les canaux Na dépendants du potentiel sur la membrane cellulaire sont rapidement activés, un grand nombre de canaux Na sont ouverts, une grande quantité de Na entre et le Une branche montante du potentiel d'action apparaît. Cette valeur critique est appelée potentiel de seuil.
La différence entre les deux est grande et l’excitabilité cellulaire est faible.
Stimulation sous-seuil et potentiel local
La notion de potentiel local
La stimulation inférieure au seuil provoque l'ouverture d'un petit nombre de canaux Na dans la membrane et des fluctuations potentielles se produisent localement dans la membrane stimulée.
excitation locale
Réaction de dépolarisation provoquée par l'ouverture d'une petite quantité de canaux Na
Caractéristiques
Pas de « tout ou rien » : l'amplitude augmente avec l'intensité du stimulus
Expansion par échelons atténuants : l'amplitude diminue rapidement, voire disparaît, à mesure que la distance augmente.
Superposables les unes aux autres : pas de période réfractaire, cumulables
Signification : Augmente l'excitabilité des membranes cellulaires
conduction du potentiel d'action
Mécanisme de base : théorie du courant local
Il existe une différence de potentiel entre la partie excitée de la membrane et la partie adjacente non excitée. La charge se déplace pour former un courant local qui dépolarise la membrane adjacente non excitée. Lorsque le potentiel seuil est atteint, le potentiel d'action (excitation) éclate et. la membrane cellulaire entière est excitée à son tour.
fibres nerveuses myélinisées
Un courant local est généré aux nœuds adjacents de Ranvier, appelé conduction par saut.
Signification : vitesse de conduction rapide, économie d'énergie
Modifications périodiques de l'excitabilité après l'excitation cellulaire
processus de changement cyclique
Période réfractaire absolue : l'excitabilité est de 0
Période réfractaire relative : l'excitabilité se rétablit progressivement
Période supranormale : l'excitabilité est supérieure à la normale
Signification : La période réfractaire absolue équivaut à la durée du potentiel de pointe et sa longueur détermine le nombre maximum de fois qu'une cellule peut recevoir une stimulation et générer une excitation par unité de temps.
fonction contractile des cellules musculaires
Fonction contractile des cellules musculaires striées
microstructure
Contient un grand nombre de myofibrilles disposées parallèlement et un système de myotubes très développé
organisés de manière très régulière et ordonnée
Myofibrilles et sarcomères
myofibrilles
Bande lumineuse : longueur variable, la ligne sombre au milieu est la ligne Z
Composition de myofilaments fins
Bande sombre : longueur fixe, la zone relativement transparente au milieu est la bande H
Composition des filaments musculaires épais
La ligne sombre au centre de la bande H est la ligne M
Sarcomère
La zone entre deux lignes Z adjacentes
C'est l'unité structurelle de base de la contraction et de la relaxation des cellules musculaires.
Microscopie électronique : disposition régulière des myofilaments
Myofilament épais
Myofilaments fins
système myotubulaire
structure sac-tubulaire membraneuse entourant chaque myofibrille
Se compose de deux systèmes de tuyauterie indépendants
Tube horizontal (tube en T)
Il est formé par la dépression vers l'intérieur du sarcolemme et les canaux calciques de type L sont répartis sur la membrane.
Fonction : Transmettre les changements électriques de la membrane à l’intérieur de la cellule
Tube longitudinal (réticulum sarcoplasmique, tube en L)
Réticulum sarcoplasmique longitudinal : membrane avec pompe à calcium
Réticulum sarcoplasmique de connexion (cisterna terminalis)
"Ca pompe"
Il y a des canaux de libération du calcium dans la membrane
Trois (deux) siamois
Base structurelle du couplage excitation-contraction
Californie
Facteurs clés du couplage excitation-contraction
Mécanismes moléculaires de la contraction des cellules musculaires striées
Théorie du glissement des myofilaments
Contenu principal : Lorsque les cellules musculaires se contractent, le raccourcissement des myofibrilles est le résultat du glissement des myofilaments fins vers le milieu des myofilaments épais et du chevauchement des myofilaments épais et fins.
Performance : la largeur de la bande sombre reste inchangée, mais la bande H et la bande lumineuse deviennent plus étroites. Raccourcissement des sarcomères, entraînant un raccourcissement de la longueur totale des myofibrilles, des myocytes et des muscles
Composition moléculaire des myofilaments
Myofilaments épais : principalement composés de molécules de myosine
Myofilaments fins : composés de trois molécules protéiques : actine, tropomyosine et troponine
La myosine et l'actine sont des protéines contractiles
La tropomyosine et la troponine sont des protéines régulatrices
processus de contraction musculaire
La tropomyosine au repos masque les sites de liaison croisée sur l'actine
Lorsque la concentration de Ca2 dans le cytoplasme augmente jusqu'à 10-5M
Ca2 se lie à TnC et modifie la conformation de la troponine
Tropomyosine allostérique, changement de position
Exposition de sites de liaison croisée sur l'actine
Le pont croisé se lie à l'actine et se tord, faisant glisser les minces filaments vers la ligne M.
L'ATP se lie au pont croisé, hydrolyse l'ATP et réinitialise le pont croisé
cycle de pont croisé, dans lequel le muscle se raccourcit continuellement ou développe une tension constante
Lorsque la concentration de Ca2 dans le cytoplasme descend en dessous de 10-7M, le Ca2 se sépare de la troponine.
Sous la traction élastique du muscle, les minces filaments musculaires reprennent leur position d’origine et les muscles se détendent.
Résumer
Base structurelle : composition moléculaire protéique des myofilaments épais et fins
Énergie fournie : ATP
Le facteur clé qui détermine la contraction : la concentration de Ca2 dans le sarcoplasme
Facteurs clés qui déterminent la vitesse, le degré de raccourcissement et la tension produits par un muscle : le nombre de ponts transversaux pouvant participer au cycle et la vitesse à laquelle se déroule l'activité circulatoire des ponts transversaux
Couplage excitation-contraction dans les cellules musculaires striées
Concept : Mécanisme intermédiaire du potentiel d'action des cellules musculaires déclenchant une contraction mécanique
processus de base
Le potentiel d'action sur le sarcolemme se propage le long du sarcolemme et de la membrane du canal transversal, activant les canaux calciques de type L sur la membrane du sarcolemme et la membrane du canal transversal.
Le canal de libération de calcium sur la membrane du pool terminal est activé par des changements dans la conformation du canal (muscle squelettique) ou par un afflux de Ca2 (muscle cardiaque), et le Ca2 est libéré dans le cytoplasme, augmentant la concentration cytoplasmique de Ca2 de plus de 100 fois.
Le Ca2 se combine à la troponine pour initier le processus de glissement des myofilaments et de contraction des cellules musculaires.
Lorsque la concentration de Ca2 dans le cytoplasme augmente, la pompe à calcium sur la membrane longitudinale du réticulum sarcoplasmique est activée et le Ca2 dans le cytoplasme est recyclé dans le réticulum sarcoplasmique. La concentration de Ca2 dans le cytoplasme diminue et les muscles se détendent.
Analyse de la forme et de la mécanique de la contraction des muscles striés (muscle squelettique)
modèle de contraction musculaire
Contractions isométriques et isotoniques
Contraction isométrique
Lorsqu’un muscle se contracte, sa longueur reste la même et seule sa tension augmente.
Signification : maintenir une certaine posture
contraction isotonique
Lorsqu’un muscle se contracte, sa longueur ne fait que se raccourcir et sa tension reste inchangée.
Signification : Effectuer certains travaux physiques
Monoconstriction et contraction tétanique
contraction unique
Lorsque le muscle strié est stimulé pendant une courte période, un potentiel d'action est généré, provoquant la contraction et la relaxation du muscle.
La base de la contraction tétanique
La période réfractaire absolue est très courte, elle peut donc accepter une stimulation à plus haute fréquence et redevenir excitée.
Le processus de contraction dure longtemps, il peut donc recevoir une nouvelle stimulation pendant le processus de contraction, une nouvelle excitation et une nouvelle contraction se produisent, et la nouvelle contraction est la somme du processus de contraction précédent.
Dans tout le corps, les impulsions sortantes des nerfs moteurs du corps sont toujours continues en série et les contractions des muscles squelettiques sont des contractions toniques.
La signification de la contraction tétanique : produire un plus grand degré de tension et de raccourcissement
Analyse mécanique de la contraction musculaire
chargement frontal
Précharge : la charge qu'un muscle supporte avant de se contracter
Il détermine le degré d'étirement du muscle avant la contraction (c'est-à-dire la longueur initiale), de sorte que la précharge peut être exprimée par la longueur initiale.
Longueur initiale optimale : à cette longueur initiale, la contraction musculaire peut produire une tension maximale
post-chargement
Postcharge : charge supportée par un muscle pendant la contraction. Il y a toujours une résistance au raccourcissement musculaire
Courbe de relation tension-vitesse
P0 : une contraction isométrique se produit
Vmax : envoyer une contraction isotonique
Contractilité musculaire
Désigne les caractéristiques intrinsèques de la contraction musculaire, indépendantes de la charge.
Dépend principalement de : divers facteurs dans le processus de couplage excitation-contraction, notamment l'activité des canaux calciques de type L, les modifications de la concentration cytoplasmique de Ca2, la fonction de pont croisé, l'activité ATPase, etc.