Biologie Cellulaire: Noyau et Taille

Le Noyau

• Les êtres vivants sont constitués de cellules
• Il existe une raison pour laquelle les cellules sont toujours très petites
• Il existe une raison pour laquelle il n'y a pas de cellule géante
• Le noyau est le centre de commande des fonctions vitales de la cellule

Taille de Cellule et Échange

• Lorsque la cellule double de taille, sa surface et son volume changent
• Une petite taille de cellule permet plus d'échange à travers la membrane
• Le volume d'une cellule en croissance augmente plus rapidement que sa surface
• Les cellules sont un peu comme une usine

Parties de la Cellule

• Membrane cellulaire: Enveloppe extérieure qui protège la cellule et contrôle l'entrée et la sortie des substances.
• Cytoplasme: Substance gélatineuse à l'intérieur de la cellule, où se trouvent les organites.
• Mitochrondies: Organites responsables de la production d'énergie (ATP) par respiration cellulaire.
• Réticulum endoplasmique: Réseau de membranes impliqué dans la synthèse des protéines et des lipides.
• Ribosomes: Sites de la synthèse des protéines, peuvent être libres dans le cytoplasme ou attachés au réticulum endoplasmique.
• Appareil de Golgi: Organite qui modifie, trie et emballe les protéines pour leur transport vers d'autres parties de la cellule.
• Vésicules: Sacs membranaires qui transportent des substances à l'intérieur de la cellule et vers l'extérieur.
• Noyau: Centre de contrôle de la cellule qui contient l'ADN et dirige les activités cellulaires.
• Nucléole: Structure à l'intérieur du noyau où sont fabriqués les ribosomes.
• Membrane nucléaire: Enveloppe qui entoure le noyau et le protège.
• Pores nucléaires: Ouvertures dans la membrane nucléaire qui permettent le passage des substances entre le noyau et le cytoplasme.
• Vacuole: Sac de stockage qui contient de l'eau, des nutriments et des déchets.

Parties Supplémentaires de la Cellule Végétale

• Paroi cellulaire: Couche rigide à l'extérieur de la membrane cellulaire, faite de cellulose, qui soutient et protège la cellule végétale.
• Chloroplastes: Organites situés à l'intérieur de la cellule végétale, qui permettent de réaliser la photosynthèse.

Noyau et ADN

• Le noyau comprend le nucléole, la membrane nucléaire et les pores nucléaires
• La membrane nucléaire protège le contenu du noyau
• Les pores nucléaires permettent des échanges entre l'intérieur et l'extérieur du noyau
• Le nucléole est responsable de la fabrication des ribosomes
• L'ADN de chaque cellule du corps contient les directives qui déterminent sa fonction, sa croissance, le moment de sa division et sa mort

L'ADN

• ADN = Acide Désoxyribonucléique
• L'ADN contient l'information nécessaire au bon fonctionnement de la cellule
• L'ADN ressemble à une échelle qui tourne et qui s'enroule
• Les côtés de l'ADN sont composés de sucre et de phosphate
• Les barreaux de l'échelle d'ADN sont constitués de 4 bases azotées
• Adénine (A) est toujours avec Thymine (T), et Cytosine (C) est toujours avec Guanine (G)
• Les bases de l'ADN sont aussi appelées Nucléotides
• Une seule molécule d'ADN peut comporter plusieurs millions de paires de bases
• En 1953, James Watson (US) et Francis Crick (UK) ont déterminé la structure de l'ADN sans faire d'expériences, mais en analysant les données accumulées par d'autres scientifiques
• Ils ont reçu le prix Nobel (médecine) en 1962 pour leur modèle de l'ADN

Gènes

• Toutes les cellules du corps possèdent les mêmes chromosomes et les mêmes gènes
• Mais dans chaque cellule, seulement certains gènes spécifiques sont lus afin de produire certaines protéines propres à cette cellule
• Il y a environ 100 000 protéines différentes

Structure des Protéines

• Les protéines humaines sont constituées de 20 molécules de base différentes appelées acides aminés
• La structure des protéines est organisée en quatre niveaux : primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire

Production de Protéines

• L'information doit passer de l'ADN aux ribosomes
• 2 étapes principales
• Dans le noyau: ADN devient ARN ce qui est appelée Transcription
• Dans le ribosome: ARN devient Protéine ce qui est appelé Traduction

Synthèse Protéique

• Le noyau reçoit un message chimique
• L'ADN est copié en ARN (messager)
• L'ARN sort du noyau
• L'ARN est acheminé aux ribosomes qui fabriquent la protéine.
• La protéine pénètre dans le réticulum endoplasmique
• Une vésicule est formée et transportée vers l'appareil de Golgi
• L'emballage est préparé pour le transport vers l'extérieur de la cellule
• Une vésicule est formée pour le transport vers la membrane externe
• Les protéines sont libérées à l'extérieur

Chromosomes

• Chaque organisme vivant possède un nombre spécifique de chromosomes
• Les humains possèdent 23 paires de chromosomes (46)
• La drosophile possède 4 paires de chromosomes (8)

Chromatine et Chromosomes

• La chromatine est constituée d'ADN et de protéines
• Un chromosome est de la chromatine enroulée et compacte

Mutations

• Une mutation génique est un changement dans l'ordre des bases A, T, C, G d'un gène
• Les trois principales causes des mutations sont la délétion, l'addition et la substitution
• Une seule molécule d'ADN peut comporter plusieurs millions de paires de bases
• Mutation positive: les nouvelles protéines fabriquées sont bénéfiques à la survie de l'individu
• Mutation négative: les nouvelles protéines fabriquées sont néfastes à la survie de l'individu
• Mutation neutre: les erreurs dans la séquence d'ADN sont sans effet pour la survie de l'individu

Mutagènes

• Virus: peuvenentrainer une mauvaise copie des gènes
• Fumée de cigarette
• Rayons X ou UV
• Polluants chimiques (ex. le mercure)

Quelques Maladies

• La fibrose kystique entraine l'augmentation du niveau d'ions chlorure ce qui entraine la production de mucus en grande quantité et des problèmes respiratoires importants ainsi qu'une perte d'écoulement du suc pancréatique. Il n'y a pas de cure connue. La moitié des personnes atteintes meurent avant 30 ans.
• L'anémie falciforme est causée par la substitution d'une base A par une base T, ce qui change la forme de la protéine Hémoglobine.

Le futur de la génétique

• On estime que nos gènes représentent seulement 3% de l'ADN de nos chromosomes.
• Certains scientifiques ont désigné les 97% restants comme de l'ADN "inutile"
• Plus un organisme est complexe, plus il possède de l'ADN "inutile”.
• L'ADN « inutile » agirait comme une source de gènes de secours ou bien comme protection contre les mutations.