Biologie Cellulaire: Introduction aux bases

Notions de base en biologie cellulaire

• Les thèmes de l'étude du vivant incluent la question de l'utilité de la nature et les caractéristiques qui distinguent le vivant du non-vivant.

Quelques caractéristiques du vivant

• Ordre: Organisation structurée.
• Évolution: Adaptation sur le long terme.
• Reproduction: Capacité à engendrer une descendance.
• Réponse aux stimuli: Réaction à l'environnement.
• Homéostasie: Maintien de conditions internes stables.
• Utilisation d'énergie: Capacité à utiliser l'énergie pour maintenir l'organisation, croître, et se reproduire.
• Croissance et développement: Augmentation de taille et différenciation.

Niveaux d'organisation du vivant

• Molécule: Structure chimique de base.
• Organite: Élément fonctionnel à l'intérieur d'une cellule.
• Cellule: Unité structurale et fonctionnelle de base de tout organisme vivant.
• Tissu: Groupe de cellules similaires effectuant une fonction commune.
• Organe: Centre fonctionnel composé d'au moins deux tissus.
• Système: Groupe d'organes assurant une fonction.
• Organisme: Être vivant individuel.
• Population: Ensemble d'organismes de la même espèce vivant dans un même écosystème.
• Communauté: Ensemble des organismes vivant dans un écosystème.
• Écosystème: Ensemble des communautés et de leur environnement non-vivant dans une zone donnée.
• Biosphère: Ensemble des régions de la Terre habitées par la vie.

Hiérarchie biologique

• La hiérarchie biologique s'étend des molécules aux biosphères.
• À chaque niveau de complexité, de nouvelles propriétés émergent.

Le concept d'émergence

• Une entité est plus grande que la somme de ses parties, de nouvelles propriétés émergent à chaque niveau de la hiérarchie.
• Les interactions ordonnées entre les éléments du niveau inférieur sont à l'origine de ces propriétés.
• Exemple : Un chloroplaste capable de photosynthèse n'est pas l'ensemble des molécules qui le compose dans une éprouvette.

Écosystèmes

• Les organismes ne vivent pas isolés, les écosystèmes combinent plusieurs niveaux d'organisation.
• Flux d'énergie : Les feuilles absorbent l'énergie lumineuse du soleil, qui est ensuite utilisée par les plantes pour la photosynthèse.
• Cycle de la matière : Les feuilles tombent au sol et sont décomposées par des organismes, restituant ainsi les minéraux au sol.

Circulation de l'énergie

• Les consommateurs obtiennent de l'énergie en transférant l'énergie chimique des producteurs.
• Une partie de cette énergie est perdue sous forme thermique.
• L'énergie chimique peut être utilisée pour effectuer un travail.

La cellule

• La cellule est l'unité structurale du vivant, tous les organismes vivants sont faits de cellules.
• Unité fonctionnelle du vivant : C'est au niveau de la cellule que s'accomplissent toutes les activités nécessaires à la vie.
• Lors de la division cellulaire, l'ADN est copié afin de transmettre l'information génétique aux nouvelles cellules formées.
• Organites et molécules doivent être organisés sous forme de cellule pour que la vie puisse émerger.

Structure de l'ADN

• L'ADN est constituée d'une double hélice, c'est le support de l'information génétique.

Types de cellules

• Il existe deux types de cellules: eucaryotes et procaryotes.
• Les cellules procaryotes n'ont pas de noyau ni d'organites membraneux, et sont moins complexes.
• Les cellules eucaryotes possèdent un noyau et des organites membraneux, et sont plus complexes.

Classification du vivant

• La taxonomie est la science de la classification des organismes vivants.
• La classification est un aspect crucial pour les observations des cellules en laboratoire.
• Le niveau de taxonomie du plus général au plus spécifique : Domaine, Règne, Embranchement, Classe, Ordre, Famille, Genre, Espèce.
• Exemple pour l'humain : Eucaryotes, Animaux, Cordés, Mammifères, Primates, Hominidés, Homo, Sapiens.

Domaines du vivant

• Il existe trois domaines du vivant : Bactéries, Archées et Eucaryotes.

Domaine des bactéries

• Les bactéries sont des procaryotes unicellulaires, hétérotrophes ou autotrophes, présents dans la majorité des milieux.
• Les bactéries existent sous différentes formes : coque (sphérique), bacille (bâtonnet) et spiralée.

Domaine des archées

• Les archées sont des procaryotes unicellulaires, hétérotrophes ou autotrophes, qui se retrouvent dans des milieux extrêmes comme les lacs très salés et les sources hydrothermales.
• On les qualifie d'extrêmophiles.

Domaine des eucaryotes

• Le domaine des eucaryotes sont des cellules avec noyau et organites membraneux.
• Il comprend quatre règnes : les eumycètes, les végétaux, les animaux et les protistes.
• Les eumycètes sécrètent des exo-enzymes et absorbent des nutriments, étant des décomposeurs.
• Les végétaux réalisent la photosynthèse.
• Les animaux se nourrissent par ingestion.
• Les protistes constituent un groupe très diversifié, majoritairement unicellulaire.

Eumycètes: Les levures

• Les levures sont unicellulaires et certaines sont utilisées dans l'alimentation, comme pour la fabrication d'alcool.

Eumycètes: Les moisissures

• Les moisissures sont majoritairement pluricellulaires et certaines produisent des antibiotiques, comme le Penicillium notatum qui produit la pénicilline.

Eumycètes: Les champignons

• Les champignons sont pluricellulaires.

Végétaux

• Les végétaux sont photoautotrophes, produisant des molécules organiques par photosynthèse et sont pluricellulaires.

Animaux

• Les animaux sont hétérotrophes, se procurant les molécules organiques dans la nourriture et sont pluricellulaires.

Protistes

• Les protistes sont majoritairement unicellulaires, vivent généralement en milieu aquatique, et sont motiles.
• Ils ont des modes de nutrition divers, comme l'ingestion, l'absorption et la photoautotrophie.

Exemples intéressants de protistes

• Euglène: Protiste avec un flagelle, autotrophe ou prédateur.
• Amibe: Protiste utilisant des pseudopodes pour se déplacer et se nourrir.
• Paramécie: Protiste entouré de cils vibratiles pour se déplacer.
• Algues: Protistes unicellulaires ou pluricellulaires réalisant la photosynthèse.

Unité et diversité du vivant

• Il existe une diversité des organismes vivants, mais une unité fondamentale.
• Tous les êtres vivants ont le même support génétique.
• Au niveau cellulaire, plusieurs structures sont communes à de très grands groupes,car beaucoup proviennent d'ancêtres communs.