Organites cellulaires et fonctions

Organites cellulaires

• Les organites sont des structures distinctes au sein d'une cellule, adaptées pour remplir des fonctions spécifiques.
• La paroi cellulaire, le cytosquelette et le cytoplasme ne sont pas considérés comme des organites.
• Le noyau, les vésicules, les ribosomes et la membrane plasmique sont des exemples d'organites.
• Le développement de l'ultracentrifugeuse a permis de fractionner les cellules et d'étudier la fonction des organites.
• Les organites peuvent être solides ou entourés d'une seule membrane ou d'une double membrane.

Séparation du noyau et du cytoplasme

• La séparation du noyau et du cytoplasme permet de séparer les processus de transcription et de traduction.
• La modification post-transcriptionnelle de l'ARNm peut avoir lieu avant que l'ARNm ne rencontre les ribosomes dans le cytoplasme.
• Chez les procaryotes, l'ARNm peut immédiatement rencontrer les ribosomes car il n'y a pas de noyau.

Bicouches lipidiques

• Les phospholipides et autres lipides amphipathiques forment naturellement des bicouches continues dans l'eau, ressemblant à des feuillets.
• Les bicouches lipidiques se trouvent dans les membranes cellulaires et les organites cellulaires.

Fonctions de la membrane cellulaire

• Les membranes cellulaires agissent comme des barrières efficaces entre les solutions aqueuses.
• Le cœur hydrophobe d'une bicouche lipidique forme une barrière aux particules hydrophiles en raison de sa nature hydrophobe.

Composants de la membrane cellulaire

• Les bicouches phospholipidiques ont des queues hydrophobes tournées vers l'intérieur et des têtes hydrophiles tournées vers l'extérieur.
• Les protéines intégrales sont intégrées dans la membrane.
• Les protéines périphériques sont situées à la surface de la membrane ou ancrées à une protéine intégrale.
• Les glycoprotéines ont une chaîne latérale glucidique orientée vers l'extérieur de la cellule.
• Les glycolipides ont une chaîne latérale glucidique orientée vers l'extérieur de la cellule.
• Le cholestérol est intégré entre les phospholipides dans la région hydrophobe.

Diffusion simple

• La diffusion simple est le mouvement de molécules à travers une membrane, du secteur de forte concentration vers le secteur de faible concentration, sans nécessiter d'énergie.
• Le gradient de concentration, la taille des particules et la polarité ou la charge des molécules influent sur le taux de diffusion.
• Le dioxygène et le dioxyde de carbone se déplacent à travers les membranes cellulaires par diffusion simple.

Osmose

• L'osmose est le mouvement net de l'eau à travers une membrane semi-perméable, du secteur de forte concentration en eau vers le secteur de faible concentration en eau.
• L'osmose est influencée par la différence de concentration des solutés.

Diffusion facilitée

• La diffusion facilitée est le déplacement de molécules à travers une membrane, du secteur de forte concentration vers le secteur de faible concentration, via des protéines de transport.
• Les protéines canaux sont des protéines de transport qui forment des pores dans la membrane et permettent le passage de petites molécules polaires et d'ions.
• Les protéines de canal possèdent une spécificité pour certains ions.
• Les protéines canaux possèdent des portes qui peuvent s'ouvrir ou se fermer, régulant le flux d'ions.

Transport actif

• Le transport actif est le mouvement de molécules à travers une membrane, du secteur de faible concentration vers le secteur de forte concentration, à l'aide d'énergie.
• Les protéines de pompe utilisent l'ATP pour transporter des particules spécifiques à travers la membrane contre un gradient de concentration.
• Les protéines de pompe possèdent une spécificité pour certains substrats et changent de conformation pour transporter des molécules.

Perméabilité sélective

• La perméabilité sélective est la propriété d'une membrane à permettre le passage de certaines molécules tout en empêchant le passage d'autres.
• La diffusion simple n'est pas sélective et dépend uniquement du gradient de concentration, de la taille et des propriétés hydrophiles ou hydrophobes des particules.
• Les petites molécules non polaires ont une haute perméabilité membranaire, tandis que les grandes molécules polaires et les ions ont une faible perméabilité membranaire.
• Les canaux et les pompes de la membrane contribuent à la perméabilité sélective.

Osmolarité

• L'osmolarité est la concentration totale des solutés dans une solution.
• L'unité de concentration d'un soluté dans un volume de solution est le mole par litre (mol/L).
• Une solution hypotonique a une osmolarité plus faible qu'une autre solution.
• Une solution hypertonique a une osmolarité plus élevée qu'une autre solution.
• Une solution isotonique a la même osmolarité qu'une autre solution.
• L'eau se déplace d'une solution hypotonique vers une solution hypertonique.

Effets de l'osmose sur les cellules

• La membrane plasmique est plus perméable à l'eau qu'aux solutés.
• L'osmose est une forme de transport passif.
• Les parois cellulaires sont résistantes et imperméables.
• Dans une solution hypotonique, les cellules à paroi cellulaire subissent la turgescence (gonflement).
• Dans une solution hypertonique, les cellules à paroi cellulaire subissent la plasmolyse (rétrécissement).

Applications médicales des solutions isotoniques

• Les solutions isotoniques sont utilisées dans les traitements médicaux, comme les solutions intraveineuses, et pour conserver les organes prêts à être transplantés.
• Une solution saline normale est une solution isotonique utilisée en milieu médical.

Cellules non spécialisées

• Un zygote est une cellule non spécialisée produite par la fécondation.
• Les gradients influencent l'expression génétique dans un embryon au stade précoce.

Cellules souches

• Les cellules souches peuvent se diviser indéfiniment.
• Les cellules souches peuvent se différencier en différents types de cellules.

Niches de cellules souches

• Une niche de cellules souches est un microenvironnement qui soutient les cellules souches.
• Les niches de cellules souches maintiennent les cellules à l'état indifférencié ou favorisent leur prolifération et leur différenciation.
• La moelle osseuse et les follicules pileux sont des exemples de niches de cellules souches.

Types de cellules souches

• Les cellules souches totipotentes peuvent se différencier en tous les types de cellules, y compris les cellules du placenta.
• Les cellules souches pluripotentes peuvent se différencier en tous les types de cellules d'un organisme.
• Les cellules souches multipotentes peuvent se différencier en un nombre limité de types de cellules.

Taille des cellules

• La taille des cellules est un aspect de la spécialisation cellulaire.
• Les spermatozoïdes sont de petites cellules mobiles adaptées à la fécondation.
• Les ovules sont de grandes cellules non mobiles contenant des réserves nutritives pour l'embryon.
• Les globules rouges sont de petites cellules sans noyau, optimisées pour transporter l'oxygène.
• Les globules blancs sont de grandes cellules mobiles impliquées dans le système immunitaire.
• Les neurones sont de grandes cellules allongées qui transmettent des signaux nerveux.
• Les fibres musculaires striées sont de longues cellules multicellulaires qui permettent le mouvement.

Rapport surface-volume

• Le rapport surface-volume est le rapport entre la surface d'une cellule et son volume.
• Le rapport SA:V est important pour les échanges de matière et d'énergie entre la cellule et son environnement.
• La taille des cellules est souvent limitée par le rapport SA:V.
• Pour un cube, la surface est proportionnelle au carré de la longueur de ses côtés, tandis que le volume est proportionnel au cube de la longueur de ses côtés.
• Plus la cellule est grande, plus le rapport SA:V est faible.