Biologie Chapitre 1 : Organisation de la Cellule

Chapitre 1 : Organisation générale de la Cellule

• Objectifs du chapitre 1 :

  • Comprendre la diversité des organismes (cellulaires et viraux).
  • Connaître la structure générale de la cellule eucaryote.
  • Savoir identifier et classer les principaux groupes de biomolécules contenus dans la cellule.

• Plan du chapitre 1 :

  • La Théorie cellulaire
  • La cellule procaryote
  • La cellule eucaryote
  • Les virus
  • Composition chimique des cellules

I. La théorie cellulaire : Historique

• L'étude de la diversité des êtres vivants, des organismes et des organes, a débuté dès les débuts de la médecine jusqu'au XVIIe siècle.
• L'étude de la constitution microscopique des êtres vivants a permis de découvrir l'unité fondamentale du monde vivant : la cellule.
• Les premières observations microscopiques, grâce aux travaux de Van Leeuwenhoek (vers 1660) et Hooke (vers 1665), ont permis de révéler les structures cellulaires.
• Robert Hooke (1635-1703) a observé des fines coupes de liège et a nommé les cavités qu'il a observées « cellules ».
• D'autres scientifiques, comme Schleiden (vers 1838) et Schwann (vers 1839), ont proposé que tous les tissus végétaux et animaux sont constitués de cellules.
• Rudolf Virchow (en 1855) a énoncé le principe crucial que toute cellule provient d'une autre cellule existante (« omnis cellula e cellula »).
• Ces contributions ont mené à la théorie cellulaire, qui comporte trois principes clefs :
  • La cellule est l'unité fondamentale et fonctionnelle des organismes vivants.
  • Tout être vivant est composé de cellules.
  • Toute cellule provient d'une autre cellule.

II. La cellule procaryote

• Les cellules procaryotes possèdent une structure cellulaire simple, sans compartimentations internes complexes (organites).
• Elles sont unicellulaires, mais peuvent s'associer en colonies.
• Structure d'une cellule procaryote :
  • Capsule
  • Paroi cellulaire
  • Membrane cytoplasmique
  • Cytoplasme
  • Nucléoïde (contenant l'ADN)
  • Ribosomes
  • Pili
  • Flagelles

II.1. Caractéristiques générales d'une bactérie (exemple E. coli)

• Forme de bâtonnet (bacille).
• Taille : 2 µm de long x 1 µm de large.
• Membrane plasmique délimitant le cytoplasme.
• Composants internes: eau, petites molécules organiques, inclusions inertes, enzymes, ribosomes.
• Absence de noyau.
• ADN circulaire dans le nucléoïde.
• Possibilité de présence de plasmides (gènes supplémentaires).

II.2. Caractères distinctifs d'une bactérie

• Capsule: Enveloppe polysaccharidique souvent mince ou épaisse, entourant la paroi cellulaire.
• Inclusions: Réserves de substances (glycogène, lipides, soufre...).
• Mésosomes: Replis internes de membrane plasmique. (valeur fonctionnelle possible des mitochondries)
• Pili: Projections courtes, rigides à la surface de la membrane plasmique (pili communs, pili sexuels).
• Flagelles: Projections plus longues servant à une locomotion.
• (Différents types de flagelles - voir illustrations dans le document)*

III. La cellule eucaryote

• Les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes que les procaryotes (20 à 50 µm).
• Elles possèdent de nombreux organites internes entourés de membranes.
• Le matériel génétique (ADN) est contenu dans un noyau.

III.2. Noyau

• Le noyau est un organite important qui contrôle la croissance et la reproduction cellulaires.
• Il est limité par une membrane nucléaire.
• Il contient la chromatine (ADN).

III.3. Mitochondries

• Organites doués d'une semi-autonomie et ayant une structure membranaire interne et externe (crêtes).
• Centrales énergétiques de la cellule, elles fournissent l'énergie (ATP) nécessaire aux activités cellulaires. (via la respiration cellulaire).

III.4. Le système endomembranaire

• Réticulum endoplasmique (RE): Réseau de membranes qui produit des protéines et des lipides. (REG rugueux - ribossomes; REL lisse)
• Appareil de Golgi: Empilement de sacs membranaires impliqué dans la modification, le tri et le transport des protéines et des lipides.
• Ribosomes: Organites impliqués dans la synthèse des protéines.

III.5. Peroxysomes

• Organites membranaires impliqués dans la dégradation des lipides, la détoxication et autres fonctions.

III.6. Cytosquelette

• Structure de soutien et de mouvement de la cellule (microtubules, microfilaments d'actine, filaments intermédiaires).

III.7. Centre organisateur des microtubules (MTOC)

• Structure importante pour l'organisation et la croissance des microtubules (en particulier dans la division cellulaire). (composé de centrioles).

III.8. Cytosol

• Substance liquide qui remplit l'espace entre les organites.
• Site de nombreuses réactions chimiques importantes.

III.9. Organites spécifiques des cellules végétales

• Paroi cellulaire: Enveloppe rigide qui entoure la membrane cellulaire des cellules végétales.
• Vacuole: Organite qui stocke l'eau, les nutriments et les déchets dans les cellules végétales. (généralement une vacuole majeure)
• Plasmodesmes: Canaux qui relient les cytoplasmes de cellules voisines dans les cellules végétales.
• Plastes: Groupes d'organites qui jouent un rôle important dans la fotosynthèse (chloroplastes), le stockage de nutriments (amyloplastes), et la couleur (chromoplastes).

IV. Le cas des virus

• Définition: Ce ne sont pas des cellules, mais bien des agents infectieux formés d'un génome (ADN ou ARN) enveloppé ou non d'une capside protéique.
• Caractéristiques:
  • Taille très petite (visible au microscope électronique).
  • Pas de métabolisme propre, mais se multiplient au sein de cellules hôtes.
  • Parasites à l'intérieur de cellules.

V. Composition chimique des cellules

• Composés inorganiques:
  • Eau (solvant, milieu de réactions)
  • Sels minéraux (ions tels que Na+, K+, Ca2+, Cl-, etc.)
• Composés organiques:
  • Glucides (sucre)
  • Lipides (graisses, hormones, etc.)
  • Protéines (enzymes, hormones, etc.)
  • Acides nucléiques (ADN, ARN)