Biologie Cellulaire: Quiz sur les Cellules

Organisation Générale de la Cellule

• Le cours porte sur l'organisation générale de la cellule, en commençant par la théorie cellulaire.
• L'étude de la diversité des êtres vivants, au niveau des organismes et des organes, a débuté dès les débuts de la médecine jusqu'au XVIIe siècle.
• La découverte de l'unité fondamentale au sein du monde vivant, la cellule, s'est faite grâce à l'étude microscopique des êtres vivants.
• Les inventeurs des premiers microscopes ont été Van Leeuwenhoek (vers 1660) et Hooke (vers 1665).
• Robert Hooke (1635-1703) a observé des coupes de liège et a nommé les cavités observées "cellules".
• D'autres scientifiques ont continué l'étude des cellules, notamment Schleiden (1838, tissus végétaux), Schwann (1839, tissus animaux) et Virchow (1855, toute cellule provient d'une autre cellule).
• Ces découvertes ont mené à la théorie cellulaire comportant trois principes:
  • La cellule est l'unité fonctionnelle et la plus petite entité des organismes vivants.
  • Tout être vivant est composé de cellules.
  • Toute cellule provient d'une autre cellule.
• Dans les organismes pluricellulaires, les cellules sont organisées en tissus, caractérisés par une structure et une fonction commune.
• Les cellules sont les unités structurales, fonctionnelles, et reproductrices constituant tout ou une partie d'un être vivant.
• Elles fonctionnent de manière autonome, mais coordonnées dans les organismes multicellulaires.
• Les cellules de même type sont regroupées en tissus, qui forment ensuite des organes.
• Les composants fondamentaux communs à toutes les cellules incluent le génome, les ribosomes, le cytoplasme/hyaloplasme et la membrane plasmique.
• Tous les composants cités sont universels à tous organismes.
• Les cellules ont de plus les capacités de reproduction, de métabolisme (catabolisme et anabolisme), et de synthèse des protéines (transcription de l'ADN en ARN, puis traduction).
• La notion du vivant repose sur les capacités de reproduction, de croissance et de développement, d'utilisation et de production d'énergie, d'adaptation, et d'homéostasie.
• Le monde vivant est divisé en 5 règnes: procaryotes (bactéries, archées), protistes, champignons, végétaux et animaux.
• Les eucaryotes et procaryotes diffèrent fondamentalement par leur structure interne et leur organisation générale.

II. La cellule Procaryote

• La cellule procaryote a une organisation cellulaire simple, sans compartiments différenciés (organites).
• Les procaryotes sont tous unicellulaires, mais plusieurs peuvent s'associer en colonies.
• Structure d'une cellule procaryote : capsule, paroi cellulaire, membrane plasmique, ribosomes, pili, flagelles, cytoplasme, et nucléoïde (contiennent l'ADN).
• Différentes formes bactériennes: coccus, bacilli, spirillum, vibrio, spirilla.

II.1 Caractères généraux d'une bactérie (Exemple E. coli)

• E. coli est une bactérie en forme de bâtonnet.
• Mesure environ 2 µm de long pour 1 µm de large.
• Possède une membrane plasmique délimitant le cytoplasme.
• Composants internes d'une cellule bactérienne: l'eau, les ions, les petites molécules organiques, des inclusions inertes, des enzymes, et des ribosomes.
• L'information génétique est essentiellement constituée d'un chromosome unique en forme d'ADN double brin circulaire.
• Le chromosome est regroupé au centre de la cellule, formant le nucléoïde.
• Une bactérie peut posséder un génome accessoire sous forme de plasmides, qui contient généralement des gène de résistances aux antibiotiques (caractéristique distinctive).

II.2 Caractères distinctifs des bactéries

• Une capsule polysaccharidique peut entourer certaines bactéries.
• Des inclusions (glycogène, lipides, soufre) pourraient être des réserves de substances.
• Des chromatophores pourraient être des lamelles membranaires porteuses de pigments chlorophylliens.
• Les mésosomes (chez les bactéries aérobies), pourraient avoir une fonction comparable aux mitochondries.
• Des pili (communs ou sexuels), ce sont des expansions courtes, rigides, et adhésives de la membrane plasmique.
• Un ou plusieurs flagelles, expansions motrices du cytoplasme.
• Les illustrations présentent différents types de flagelles (monotrichous, lophotrichous, amphitrichous, peritrichous).
• Le phénomène de conjugaison bactérienne implique le transfert d'ADN entre une bactérie donatrice et receptrice.

III. La cellule Eucaryote

• Les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes que les procaryotes (typiquement de 20 à 50 μm).
• Les cellules eucaryotes contiennent de nombreux organites internes entourés de membranes.
• Le matériel génétique est délimité par une membrane: le noyau.
• On distingue deux types de cellules eucaryotes : pluricellulaires (animaux, végétaux) et unicellulaires (levures, protistes, algues).

III.1 Membrane cellulaire ou plasmique

• Double couche de phospholipides associée à des protéines membranaires ou périphériques.
• Régulation des échanges entre la cellule et son environnement (perméabilité passive ou active).

III.2 Noyau

• Le plus gros des organites des cellules eucaryotes et le centre vital de la cellule.
• Contrôle la croissance et la reproduction cellulaire.
• Limité par l'enveloppe nucléaire.

III.3 Mitochondries : Respiration cellulaire

• Organites membranaires avec une semi-autonomie, contenant leur propre ADN.
• Fournissent l'énergie (ATP) cellulaire
• Centrales énergétiques de la cellule

III.4 Le système endomembranaire

• Composé du réticulum endoplasmique (granuleux et lisse), de l'appareil de Golgi, et de nombreuses vésicules (lysosomes, endosomes).
• Synthèse de protéines et de lipides destinés à l'exportation hors de la cellule.
• Transport et stockage à l'intérieur de la cellule.
• Le REG synthétise les protéines. et le REL les lipides.

III.4a Réticulum Endoplasmique

• Réseau membraneux et lieu de synthèses protéiques (REG, avec ribosomes) et lipidiques (REL, sans ribosomes).
• Site de glycosylation.
• Réseau de transport et stockage.

III.4b Ribosomes

• Sphères, libres ou associées au REG.
• Participent à la synthèse protéique (traduction).

III.4c Appareil de Golgi

• Organite cellulaire constitué d'un empilement de sacs membranaires.
• Rôle dans la ségrégation, la maturation, et la glycosylation des molécules (protéines) élaborées par la cellule.

III.5 Peroxysomes

• Organites avec une membrane simple.
• Produisent du peroxyde d'hydrogène (H2O2).
• Découpage des lipides, détoxication de l'alcool dans le foie.

III.6 Cytosquelette

• Composé des microtubules (MT), des microfilaments d'actine (MF), et des filaments intermédiaires.
• Intervient dans la morphologie cellulaire, le transport intracellulaire, la mobilité cellulaire, la mitose, et la méiose.

III.7 MTOC : Centre Organisateur des Microtubules

• Constitué de deux centrioles noyés dans une masse granuleuse.
• Contrôle l'organisation, la polymérisation, et la polarité des microtubules.

III.8 Cytosol

• Solution aqueuse (85% d'eau) et transparente.
• Site de nombreuses réactions catalysées par des enzymes solubles.
• Dégradation de molécules et synthèse de nouvelles molécules, indispensable pour la croissance et la survie de la cellule.

III:9 Organites spécifiques des cellules végétales

• La paroi cellulaire (structure rigides).
• Les vacuoles (plus volumineux).
• Les plasmodesmes (canaux traversant la paroi).
• Les plastes (chloroplastes, leucoplastes, chromoplastes).

IV. Le Cas des Virus

• Définition: agent infectieux constitué de 2 ou 3 éléments: génome, capside et/ou enveloppe.
• Les virus ne sont pas des cellules, ni des micro-organismes.
• Taille: inférieure aux plus petites bactéries, visible au microscope électronique.
• Principales propriétés:
  • ne contiennent qu'un seul type d'acide nucléique (ARN ou ADN)
  • inacapbles de croître ou de se diviser.
  • utilisent les cellules hôtes pour se reproduire
  • ne possède pas d'enzymes pour le métabolisme intermediaire

V. Composition Chimique des Cellules

• Composés inorganiques: eau, sels minéraux.
• Composés organiques: glucides, lipides, protéines, acides nucléiques.

Testez vos connaissances sur les types de cellules, leur organisation et leurs caractéristiques. Ce quiz aborde les eucaryotes, les procaryotes et les différences fondamentales entre les deux. Explorez également des questions sur des exemples spécifiques comme Escherichia coli.