Biologie Cellulaire 10ème classe

Biologie Cellulaire

• La biologie cellulaire étudie les cellules, leurs organites, leurs processus vitaux, et les mécanismes assurant leur survie (reproduction, métabolisme, homéostasie, communication).
• La mort cellulaire peut être programmée (apoptose) ou causée par une agression (nécrose).
• La cellule est l'unité structurale et fonctionnelle des êtres vivants.
• La cellule a une classification qui est simplifiée de base à être unicellulaire (seule cellule : ex: paramécie, amibe, chlamydomonas) et pluricellulaire (plusieurs cellules: ex : animaux et végétaux).

Histoire des Sciences: La cellule

• Robert Hooke a découvert la cellule en 1665.
• Van Leeuwenhoeck a décrit plus en détail les cellules en 1680, observant les spermatozoïdes et les micro-organismes.
• Schleiden (1838) et Schwann (1839) ont formulé la théorie cellulaire chez les végétaux et les animaux.
• Virchow (1855) a suggéré que toute cellule provient d'une autre cellule, prouvé par Pasteur en 1861.

Types de cellules

• Les cellules se différencient en deux types : procaryotes et eucaryotes.
• Les cellules procaryotes sont sans noyau, et regroupent principalement les bactéries (forme sphériques ou cylindriques).
• Les cellules eucaryotes ont un vrai noyau et des organites membranaires (ex : noyau, mitochondries) et elles mesurent entre 10 et 100 micromètres (plus grandes que les procaryotes).
• Les cellules eucaryotes peuvent être unicellulaires (ex : certaines algues, mais aussi multicellulaires (ex : plantes, animaux).
• Les cellules eucaryotes possèdent un système endomembranaire regroupant la membrane nucléaire, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vacuoles, les vésicules.

Compartiments de la cellule Eucaryote

• La membrane plasmique sépare le cytoplasme du milieu extracellulaire afin d'assurer l'intégrité de la cellule et réguler la composition du cytoplasme et du liquide extracellulaire.
• Le cytoplasme est gélatineux constitué de cytosol.
• Le système endomembranaire regroupe les structures membranaires en suspension dans le cytoplasme (réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosomes, vacuoles).
• Mitochondries: assure la respiration cellulaire et la synthèse de molécules riches en énergie, crucial dans l'apoptose.
• Péroxysomes : implication dans la destruction des radicaux libres.
• Le noyau est délimité par l'enveloppe nucléaire percée de pores, contenant l'ADN (acide désoxyribonucléique), l'information génétique.

Niveaux d'organisation du vivant

• Les niveaux d'organisation du vivant vont de plus petit à plus grand : atome, molécule, organite, cellules, tissus, organes, organismes, populations, biocénoses, biosphère.

Composition chimique de la cellule

• Composés inorganiques: eau (75% des cellules), sels minéraux et oligo-éléments.
• Composés organiques: glucides, lipides, protéines, acides nucléiques et vitamines.

L'eau

• L'eau est le composé le plus abondant dans les cellules (75 %)
• L'eau transporte les substances (sang, lymphe), élimine les déchets (urine) et règle la température (sang).

Sels minéraux et oligo-éléments

• Les sels minéraux (calcium, phosphore, potassium) et les oligo-éléments (fer, fluor, zinc, cuivre) sont essentiels au bon fonctionnement de l'organisme.
• Ils sont présents dans l'alimentation sous formes de sels.

Glucides

• Les glucides sont des molécules organiques composées de carbone, hydrogène et oxygène.
• Monosaccharides (glucose, fructose, galactose), Disaccharides (saccharose, lactose, maltose), Polysaccharides (amidon, glycogène, cellulose).
• Rôles énergétiques principalement, mais certains ont aussi des rôles structurels (ex : cellulose).

Lipides

• Les lipides comprennent les graisses, les phospholipides, le cholestérol, et les triglycérides.
• Les triglycérides sont principalement des molécules d'énergie.
• Les phospholipides sont essentiels à la structure des membranes cellulaires, au fonctionnement des membranes cellulaires et sont composés d'un glycérol, de deux acides gras et d'un groupement chimique qui contient du phosphore.
• Les stéroïdes (cholestérol) sont dérivés du cholestérol, servant de structure aux hormones, à la vitamine D, à la matrice cytoplasmique et présentent dans la membrane cellulaire.
• Rôles énergétiques, structurels (membranes cellulaires), et régulateurs (hormones).

Acides nucléiques

• L'ADN (acide désoxyribonucléique) porte l'information génétique et l'ARN (acide ribonucléique) joue un rôle essentiel dans la synthèse des protéines.
• Les acides nucléiques sont présents dans toutes les cellules pour remplir des fonctions primordiales.

Vitamines

• Les vitamines ne fournissent pas d'énergie, sont nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme et interviennent en faible concentration dans plusieurs processus vitaux.

Cellule animale et végétale

• Les cellules animales et végétales sont toutes deux eucaryotes, contenant un noyau et des mitochondries.
• Les cellules végétales sont spécifiquement caractérisées par la présence de chloroplastes et d'une paroi cellulaire, qui leur donne une forme rectangulaire.

Membrane plasmique

• La membrane plasmique est une enveloppe continue séparant le cytoplasme du milieu extracellulaire.
• La membrane plasmique assure l'intégrité de la cellule et régule les échanges avec l'environnement.
• La membrane plasmique est formée par une bicouche lipidique et des protéines, elle a une composition et organisation moléculaires.

Transport membranaire

• Le transport membranaire est crucial pour la cellule pour le passage de molécules et d'ions à travers la membrane plasmique.
• Transports passifs (diffusion simple ou libre, diffusion facilitée et accélérée: canaux ioniques, transporteurs) ne nécessitent pas d'énergie et suivent le gradient de concentration.
• Transports actifs (transport primaire: utilisant des pompes, transport secondaire: utilisant un gradient électrochimique comme énergie) nécessite de l'énergie et va contre le gradient de concentration.
• Transport vésiculaire (endocytose, exocytose) impliquent l'utilisation de vésicules pour transloquer les molécules à travers la membrane plasmique.

Les mitochondries

• Les mitochondries sont des organites cytoplasmiques spécifiques des cellules eucaryotes aérobie (animaux et végétaux) produisant l'énergie cellulaire.
• Elles contiennent deux membranes (externe et interne avec crêtes).
• La matrice mitochondriale contient des enzymes, des ADNmt, et des ribosomes jouant un rôle dans la respiration cellulaire.

Respiration cellulaire

• La respiration cellulaire est un ensemble de réactions complexes produisant de l'ATP et impliquées dans les échanges gazeux (absorption d'O2 et dégagement de CO2).
• Trois grandes étapes principales : l'oxydation des substrats, la chaîne respiratoire et la phosphorylation oxydative.

Chloroplastes

• Les chloroplastes sont des organites cytoplasmiques spécialisés dans la photosynthèse.
• Ils sont présents dans les cellules végétales et contiennent une double membrane (externe et interne) et un système de membranes interne (thylakoïdes).
• La photosynthèse utilise l'énergie lumineuse, le CO2 et l'H2O pour produire de l'O2 et des glucides.

Réticulum endoplasmique

• Le réticulum endoplasmique est un réseau de membranes internes interconnectées sous forme de tubules et sacs.
• Il est présent dans la plupart des cellules eucaryotes.
• Il joue un rôle clé dans la synthèse, le stockage, le transport, et la distribution des protéines et des lipides dans la cellule et avec d'autres organites.
• Les deux types principaux sont le réticulum endoplasmique rugueux (RER) contenant des ribosomes (protéine) et le réticulum endoplasmique lisse (REL) sans ribosomes (lipide).

Appareil de Golgi

• L'appareil de Golgi est un organite formé de sacs empilés appelé dictyosomes reliés par des ponts membranaires.
• Il joue un r\ôle important dans le transfert, la maturation, l'emballage des molécules par sécrétion (protéines du RER), et le ciblage des molécules produites.
• Différentes fonctions pour les protéines.
• L'appareil de Golgi forme les vésicules de sécrétion.

Noyau

• Le noyau est un organite qui contient le matériel génétique d'une cellule eucaryote (ADN).
• Il est délimité par une enveloppe nucléaire.
• Le noyau joue un rôle vital dans le contrôle des réactions chimiques du cytoplasme et la synthèse nécessaire à la division cellulaire.
• Le nucléoplasme est le liquide gélatineux dans lequel sont présents les nucléotides triphosphates, les enzymes et les protéines de la transcription.
• La chromatine est l'association de l'ADN avec les protéines formant les chromosomes, et il y a deux types d'ADN : l'euchromatine et l'hétérochromatine.
• Le nucléole est une structure de quelques micromètres dans le noyau et contient de l'ADN (chromatine condensée), des protéines et des ARN (dont les pré-ARN ribosomiques).

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