Fiches 2.2 La Cellule : Unité du Vivant PDF

FICHE 2.2 La cellule : unité du vivant L’essentiel à savoir La cellule est l’unité structurale du vivant. Une cellule est composée au minimum par une membrane plasmique qui délimite le milieu intracellulaire constitué d’un cytoplasme qui contient le support de l’information génétique, l’acide...

FICHE 2.2 La cellule : unité du vivant L’essentiel à savoir La cellule est l’unité structurale du vivant. Une cellule est composée au minimum par une membrane plasmique qui délimite le milieu intracellulaire constitué d’un cytoplasme qui contient le support de l’information génétique, l’acide désoxyribonucléique – ADN. La biologie cellulaire est le champ de la biologie qui s’intéresse à la structure et au fonctionnement des cellules. Il existe différents types de cellules : les procaryotes et les eucaryotes. A. Les procaryotes Le nom de ce type de cellule désigne également les organismes vivants unicellulaires qu’il constitue. Littéralement procaryote veut dire « noyau primitif » de pro- primitif et karyon noyau. Les procaryotes sont un vaste groupe d’organismes très diversifiés pouvant vivre dans des conditions extrêmes. Les procaryotes sont forcément unicellulaires mais de nombreuses espèces vivent en colonies. Deux groupes sont qualifiés de procaryotes : les eubactéries et les archéobactéries ou archées. Ces deux sortes de bactéries se distinguent notamment par la composition de leur paroi. Parmi les eubactéries on peut citer Escherichia coli, constituant essentiel de la flore intestinale. Les archéobactéries sont des organismes comportant des représentants dits extrémophiles dont le Pyrococcus abyssi qui prolifère au niveau des sources hydrothermales profondes. Structure de la cellule. Figure 3. Photographie au microscope électronique et schéma d’interprétation d’un Procaryote : Pseudomonas (Bordas, SVT 2de, 2000). Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 16 / 32 Les procaryotes possèdent tous une membrane plasmique délimitant un cytoplasme dans lequel se trouve l’ADN comme toute autre cellule. Ils ont pour particularités, d’une part, de posséder une paroi bactérienne – dont la composition est utilisée pour les classer – et, d’autre part, un seul chromosome circulaire comme support de l’information génétique. Les procaryotes possèdent aussi des structures appelées plasmides qui désignent des petites portions d’ADN circulaire dispersées dans le cytoplasme. Le cytoplasme bactérien contient également des ribosomes, indispensables dans la synthèse des protéines. B. Les eucaryotes : cellules animales et végétales Par opposition à procaryote, eucaryote désigne le « vrai noyau » de eu- vrai et karyon noyau. Ce nom est quelque peu réducteur et il est préférable de parler de cellule compartimentée que de réduire la spécificité à la seule présence du noyau. Il existe des eucaryotes unicellulaires – les protozoaires, les levures – composés d’une seule cellule et des eucaryotes pluricellulaires ou multicellulaires – les végétaux, les champignons, les animaux – composés de nombreuses cellules spécialisées qui peuvent être somatiques ou germinales. Sont approfondies dans cette fiche les structures des cellules animales et végétales somatiques. Structure de la cellule (figures 4 et 5) Figure 4. Photographies au microscope électronique à transmission et schémas d’interprétation de cellules eucaryotes animale (cellule ovarienne d’un embryon de souris) et végétale (cellule d’une feuille de tabac) (Bordas, SVT 2de, 2000). Les eucaryotes possèdent tous une membrane plasmique délimitant un cytoplasme dans lequel se trouvent des structures ayant des fonctions spécialisées : toute cellule eucaryote possède un cytosquelette, conférant sa forme aux cellules et intervenant à différents moments du cycle cellulaire, mais également des organites dont les fonctions sont expliquées dans le paragraphe suivant (3). L’ADN, sous forme de chromatine, est protégé par une enveloppe nucléaire formant le noyau. Les cellules végétales possèdent des structures que les cellules animales ne possèdent pas, notamment une paroi pectocellulosique rigide (ou membrane squelettique cellulosique sur la figure 5) – composée d’une association entre des pectines (protéines) et des fibres de cellulose (glucide complexe). Cette paroi participe au maintien de la forme des cellules végétales. Celles-ci possèdent aussi des organites spécifiques, les vacuoles et les plastes dont les fonctions sont détaillées dans le paragraphe (3) ci-après. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 17 / 32  A : cellule végétale B : cellule animale pluricellulaires. diversement différenciées, en rapport avec la division du travail, propre aux organismes et de Figure comme un système ouvert, empruntant constamment à travers sa membrane plasmique, de la matière matière, communications cellulaires...). La cellule n’apparaît pas comme un système isolé, mais compte des principaux processus biologiques (biosynthèses, production d’énergie, échanges de l’intérieur des cellules, permet une division du travail au sein de celles-ci, dont la connaissance rend 1-5742-TE-PA-01-14 l’énergie 1 : Ultrastructure En tant que système ouvert, la cellule échange matière, énergie et information. au milieu de extracellulaire, cellules eucaryotes. et échangeant des informations avec d’autres cellules Figure 5. Schémas d’interprétation légendés de cellules eucaryotes animale et végétale en interphase (Cned) B : cellule animale A : cellule végétale 23 C. Les structures cellulaires spécialisées des eucaryotes 1. La membrane plasmique La membrane plasmique (figure 6) délimite la cellule et maintient une différence de conditions entre le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire. Elle est imperméable à l’eau mais perméable à certaines molécules lipidiques, à l’urée et au dioxygène. Elle est principalement formée par une bicouche de phospholipides intercalés de molécules de cholestérol et de protéines membranaires. Les phospholipides et les protéines peuvent être associés à des sucres, on les nomme respectivement des glycolipides et des glycoprotéines. Les protéines membranaires peuvent constituer des récepteurs spécifiques, des canaux ioniques, des enzymes et des transporteurs. Il existe deux types de transports transmembranaires (figure 7) : le transport passif et le transport actif. Le transport passif est possible pour les molécules de dioxygène et d’urée. On dit que la membrane est perméable à ces molécules. La diffusion simple de certains ions grâce à des canaux protéiques peut également être qualifiée de transport passif : les ions se répartissant de part et d’autre en fonction de leurs concentrations dans les milieux intra- et extracellulaires. Une troisième catégorie de transport passif est la diffusion facilitée par des protéines porteuses spécifiques qui favorisent l’entrée de certaines molécules comme le glucose et les acides aminés dans la cellule. Le transport actif est possible grâce à des protéines porteuses utilisant de l’énergie. Ces protéines contribuent au maintien de la différence de concentration entre les milieux intra- et extracellulaires. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 18 / 32  Milieu extracellulaire Protéine transmembranaire Milieu intracellulaire Figure 6. Schéma de la membrane plasmique (Casteilla, 2008) Figure 7. Types de transport membranaire (Casteilla, 2008) Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 19 / 32 2. Les organites et leurs fonctions (figure 8) Un organite est une structure cellulaire – généralement un compartiment – qui remplit une fonction particulière. Figure 8. Les principaux organites cellulaires. Images en microscopie électronique et schémas d’interprétation (Bordas, SVT 2de, 2000) Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 20 / 32 Le noyau contient l’information génétique sous forme de chromatine. Il contient également le nucléole, une zone plus foncée au sein de laquelle sont fabriqués les ribosomes. Le noyau est délimité par l’enveloppe nucléaire. Celle-ci est une membrane double en continuité avec le réticulum endoplasmique qui peut être rugueux ou lisse. Lorsqu’il est rugueux, le réticulum endoplasmique est associé à des ribosomes et participe à la fabrication des protéines destinées à être exportées de la cellule. Lorsqu’il est lisse il participe à la biosynthèse des lipides. Les ribosomes libres interviennent dans la synthèse des protéines destinées à rester dans la cellule. Ils sont composés de deux sous-unités qui s’assemblent au moment de la traduction – étape de la synthèse des protéines. L’appareil de Golgi, formé de saccules aplatis, les dictyosomes, a pour fonction la maturation des protéines fabriquées par la cellule. Il libère les vésicules golgiennes et/ou les lysosomes. Ces derniers contiennent des enzymes digestives destinées à détruire des éléments extérieurs phagocytés par la cellule (voir figure 9). endocytose ou lysosome primaire phagocytose endosome ou phagosome noyau lysosome secondaire exocytose Figure 9. Schéma simplifié d’une séquence d’endocytose ou phagocytose, de digestion et d’exocytose (Parisi). Les vésicules golgiennes sont délimitées par une bicouche de phospholipides. Celles-ci proviennent des appareils de Golgi et migrent jusqu’à la membrane plasmique, fusionnent avec elle et déversent par exocytose leur contenu dans le milieu extracellulaire. Les lysosomes sont des structures qui ressemblent aux vésicules parce qu’ils ont la même forme et sont également fabriqués au niveau des dictyosomes de l’appareil de Golgi. Toutefois ils contiennent des enzymes digestives et s’associent avec des « vacuoles d’endocytose » qui prélèvent des molécules dans le milieu extracellulaire. La composition de la membrane de l’enveloppe nucléaire, du réticulum endoplasmique et de l’appareil de Golgi – ainsi que des vésicules – est très proche de celle de la membrane plasmique. Les mitochondries sont des organites énergétiques qui réalisent la respiration cellulaire. La membrane externe de la mitochondrie a une composition proche de celle de la membrane plasmique. Ces structures sont communes à toutes les cellules eucaryotes. Les cellules eucaryotes végétales possèdent en plus des vacuoles et des plastes. Les vacuoles participent au maintien de la forme des cellules. Elles contiennent des substances dissoutes et leur membrane – le tonoplaste – est perméable à l’eau, ainsi leur volume dépend des concentrations relatives intra- et extracellulaires. Elles peuvent contenir des pigments qui confèrent des couleurs particulières, c’est le cas des vacuoles des cellules de pétales des fleurs. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 21 / 32 Les plastes prennent différentes formes selon le type de cellule dans lequel ils se trouvent, par exemple, ils se développent en chloroplastes dans les cellules chlorophylliennes et réalisent la photosynthèse alors que dans des cellules de réserve – comme les cellules d’une pomme de terre – ils se développent en amyloplastes et servent d’organite de stockage d’amidon. La membrane externe du chloroplaste est de composition proche de la membrane plasmique. 3. Le cytoplasme Le cytoplasme est composé par une phase plus ou moins liquide nommée hyaloplasme ou cytosol dans laquelle baignent les organites, le cytosquelette et le centrosome. Le cytosquelette est un ensemble de protéines tubulaires formant des microfilaments et des microtubules, par exemple la tubuline et l’actine. Comme son nom l’indique, le cytosquelette est la structure de soutien de la cellule. Il est en constante réorganisation et participe aux mouvements intracellulaires mais aussi à la mobilité de certaines cellules en association avec des flagelles et/ou des cils constitués de protéines tubulaires. Le cytosquelette participe également aux divisions cellulaires en se réorganisant avec le centrosome – lequel est composé de deux centrioles – pour former des fuseaux de microtubules. D. Fonctionnement cellulaire : le métabolisme cellulaire Le métabolisme cellulaire est l’ensemble des réactions cellulaires productrices et utilisatrices d’énergie. C’est au cours de ces réactions que chaque cellule utilise les nutriments – molécules simples qui proviennent de l’alimentation suite à la digestion des molécules organiques – comme source d’énergie ou comme précurseurs pour la fabrication de nouvelles molécules organiques. Le métabolisme cellulaire se compose de l’anabolisme et du catabolisme. L’anabolisme est l’ensemble des réactions de synthèse moléculaire et le catabolisme est l’ensemble des réactions de dégradation moléculaire. 1. Autotrophie et Hétérotrophie Autotrophe vient de auto- soi-même et trophe se nourrir. L’autotrophie est la propriété d’un être vivant qui fabrique sa matière organique à partir de matière minérale en présence d’une source d’énergie. Ainsi un organisme vivant est dit autotrophe lorsqu’il est en mesure de produire sa propre matière organique sans apport de matière organique exogène. La photosynthèse est la réaction métabolique réalisée par les organismes chlorophylliens – phototrophes – au cours de laquelle est fabriqué le glucose (C6H1206) en présence de lumière. Elle se déroule au niveau des chloroplastes. L’équation globale de la photosynthèse est la suivante : Lumière 6CO2 + 6H2O C6H1206 + 6O2 Chlorophylle La chimiosynthèse est la réaction métabolique réalisée par des organismes chimiotrophes au cours de laquelle est fabriqué le glucose en présence d’une source d’énergie chimique. La chimiosynthèse est réalisée par certaines bactéries extrémophiles. L’hétérotrophie est une propriété d’un être vivant opposée à l’autotrophie. Un organisme est dit hétérotrophe lorsqu’il a besoin d’un apport exogène de matière organique pour fabriquer sa propre matière organique en présence d’une source d’énergie fournie par la respiration cellulaire, l’ATP – adénosine triphosphate. La respiration cellulaire est réalisée par les mitochondries. L’équation globale de la respiration cellulaire est la suivante : C6H1206 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ATP Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 22 / 32 En conditions anaérobies – sans dioxygène – les cellules peuvent réaliser la fermentation, au cours de laquelle la molécule de glucose est dégradée avec fabrication d’éthanol et d’ATP. La fermentation produit moins d’ATP que la respiration. 2. Digestion cellulaire Chaque molécule a une durée de vie spécifique. Ainsi, toutes les cellules ont la capacité de recycler les constituants des molécules actives par hydrolyse grâce à des systèmes de régulation intracellulaires. Certaines cellules – les phagocytes du système immunitaire, par exemple – sont capables de réaliser l’endocytose ou la phagocytose d’éléments extérieurs. Elles partagent cette propriété avec les organismes eucaryotes unicellulaires – par exemple les amibes. La séquence des événements est présentée dans la figure 9 (p.21). L’endocytose est une invagination de la membrane plasmique qui intègre des particules extérieures à l’intérieur d’une vésicule nommée endosome. L’endocytose peut se dérouler d’une manière spécifique ou non. La phagocytose est une invagination de la membrane plasmique qui intègre une macromolécule ou un virus ou une bactérie à l’intérieur d’une vésicule nommée phagosome. La phagocytose peut se dérouler d’une manière spécifique ou non. L’endosome ou le phagosome fusionnent avec un ou plusieurs lysosomes primaires – libérés par l’appareil de Golgi – formant un lysosome secondaire dans lequel les particules – ou autre – sont digérés. Une des issues possibles de cette digestion est l’exocytose – la libération – du contenu dans le milieu extracellulaire. Lors de l’exocytose la membrane de la vésicule fusionne avec la membrane plasmique. 3. Mort cellulaire La nécrose est la mort de la cellule suite à une perturbation extérieure. L’apoptose est la mort programmée de la cellule. Elle peut être induite par une autre cellule au cours de la réponse immunitaire. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 23 / 32 Entraînement 1. Quels sont les constituants des membranes ? 2. Quels sont les organites énergétiques des cellules eucaryotes ? 3. Quel est le rôle du cytosquelette ? 4. Réaliser un tableau comparatif entre une cellule procaryote, une cellule eucaryote animale et une cellule eucaryote végétale. 5. À l’aide des figure 3 (p.16) et 8 (p.20) proposez des légendes pour les structures représentées dans les schémas d’interprétation de la figure 4 (p.17) reproduits ci-dessous : 6. Les Euglènes sont des algues unicellulaires. Deux cultures sont réalisées dans de l’eau et des sels minéraux. La culture numéro 1 est placée à l’obscurité. La culture numéro 2 est placée à la lumière. On compte le nombre d’euglènes au temps 0 et au bout de 48 heures. On obtient les résultats du tableau ci-dessous. Tableau 8 : Évolution du nombre d’Euglènes dans deux cultures identiques placées à l’obscurité et à la lumière. Culture Nombre d’Euglènes à t=0 Nombre d’Euglènes à t=48h Numéro 1 – obscurité 6 3 Numéro 2 – lumière 6 48 En exploitant ces données, précisez quel est le type du métabolisme des Euglènes. Justifiez votre réponse à l’aide de vos connaissances. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 24 / 32 En résumé La cellule est l’unité structurale du vivant. Elle est composée au minimum par une membrane plasmique qui délimite le milieu intracellulaire constitué d’un cytoplasme qui contient le support de l’information génétique, l’acide désoxyribonucléique – ADN. Il existe différents types de cellules : les procaryotes et les eucaryotes. Les procaryotes ont pour particularités : une paroi bactérienne, un seul chromosome circulaire et des plasmides. Le cytoplasme bactérien contient également des ribosomes, indispensables dans la synthèse des protéines. Les eucaryotes sont unicellulaires ou pluricellulaires. Ces derniers possèdent des cellules spécialisées – somatiques ou germinales. Les cellules eucaryotes possèdent des structures ayant des fonctions spécialisées : un cytosquelette et des organites dans le cytoplasme et l’ADN, sous forme de chromatine, est protégé par une enveloppe nucléaire formant le noyau. La membrane plasmique – principalement formée par une bicouche de phospholipides – délimite la cellule et maintient une différence de conditions entre le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire. Un organite est une structure cellulaire – généralement un compartiment – qui remplit une fonction particulière. Les organites communs à toutes les cellules eucaryotes sont : le noyau, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi, les mitochondries, les ribosomes. Les cellules végétales possèdent en plus les vacuoles et les plastes. Elles possèdent aussi une paroi pectocellulosique rigide encadrant la cellule. Le métabolisme cellulaire est l’ensemble des réactions cellulaires productrices et utilisatrices d’énergie. Il se compose de l’anabolisme et du catabolisme. Certaines cellules sont autotrophes, elles fabriquent leur matière organique à partir de matière minérale et une source d’énergie – exemple, cellules photosynthétiques. D’autres cellules sont hétérotrophes, elles ont besoin d’un apport extérieur de matière organique pour en fabriquer. Toutes les cellules eucaryotes réalisent la respiration cellulaire. Chaque molécule a une durée de vie spécifique. Ainsi, toutes les cellules ont la capacité de recycler les constituants des molécules actives par hydrolyse grâce à des systèmes de régulation intracellulaires. Certaines cellules peuvent prélever des molécules par endocytose ou par phagocytose. Elles peuvent ainsi les digérer. Toute cellule a une durée de vie limitée. Elles meurent par nécrose ou par apoptose. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 25 / 32 FICHE 2.3 Organisation en tissus L’essentiel à savoir A. Les échelles du vivant Les organismes pluricellulaires sont nécessairement eucaryotes. Issus d’une cellule œuf qui a subi de nombreuses mitoses, ils sont constitués de cellules spécialisées assemblées en tissus eux-mêmes assemblés en organes qui forment les systèmes ou appareils capables de réaliser des fonctions vitales complémentaires au sein de l’organisme. Ceci est possible grâce à l’expression différente d’un même patrimoine génétique dans chaque type cellulaire et à la capacité de se coordonner par une communication codée entre les cellules. Les organismes pluricellulaires sont donc constitués par un ensemble d’appareils ou systèmes. Exemple : chez un être humain, l’organisme est composé par l’assemblage des : appareil locomoteur, système nerveux, appareil cardiovasculaire, appareil respiratoire, système digestif, appareil excréteur, appareil reproducteur, système immunitaire et le système endocrinien intimement associé à tous les autres. Les appareils sont des ensembles d’organes qui remplissent des fonctions vitales complémentaires de l’organisme. Ils sont nommés systèmes lorsqu’ils sont formés par un même tissu. Exemple : le système nerveux est composé par le cerveau, le cervelet, le bulbe rachidien, la moelle épinière, les nerfs et les organes des sens. Chaque organe est un ensemble de tissus qui sont eux-mêmes constitués de cellules remplissant la même fonction. Exemple : le cerveau est composé du tissu nerveux comportant des cellules de nature différente mais indissociables, les neurones et la névroglie. Chaque cellule contient des organites spécialisés ainsi que des molécules de structure et des molécules actives. Exemple : le neurone est une cellule spécialisée qui comporte les composants de toute cellule eucaryote animale. Enfin, les molécules sont constituées d’atomes. Exemple : l’ADN est une macromolécule constituée de nucléotides eux-mêmes constitués d’atomes. Ainsi on peut classer les échelles du vivant du plus grand au plus petit comme suit : organisme – système/appareil – organe –tissu – cellule – organite – molécule – atome. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 26 / 32 Tableau 9 : Ordres de grandeur et méthodes d’observation des différentes échelles du vivant (nm = nanomètre, µm = micromètre, mm = millimètre, cm = centimètre, m = mètre). Echelles d’observation Un organisme du vivantun être représente Ordre de grandeur vivant. Méthodes Nous avons vu dans d’observation le chapitre précédent que les Atomecellules sont les unités fonctionnelles de0,1l’organisme. nm Il existe : - des organismes constitués d’une seule cellule : organismes unicellulaires, c’est le cas de tous Petites molécules 1 nm eucaryotes. les êtres vivants procaryotes et quelques Molécule - ou d’ADN des organismes à plusieurs2cellules nm d’épaisseur : organismes pluricellulaires. Ils sont tous formés de Lipides cellules eucaryotes. 2 à 5 nm Microscope Nous allons voir comment s’organisent les cellules entre électronique elles pour former un être vivant Membrane plasmique organisé. 5 nm d’épaisseur Protéines 5 à 10 nm d’épaisseur Ribosomes 3.1 - L e s c e l l u l e s 30enm t de l ediamètre s tissus Mitochondries 2 µm 3.1.1 - Les types cellulaires Bactéries 1 à 10 µm Microscope optique NoyauSicellulaire 5 à 8 µm sont constitués de cellules, construites sur le même tous les êtres vivants animaux et végétaux modèle de base – la cellule eucaryote – comportant noyau et cytoplasme avec compartimentation en Hématie 7 à 8 µm de multiples organites, il n’existe pas cependant un modèle unique de cellule vivante (comme les Chloroplaste observations microscopiques du chapitre 28 l’indiquent). µm Cellules eucaryotes Certaines cellules mènent une vie 10totalement à 100 µm indépendante et sont des êtres unicellulaires (Paramécies, amibes, euglènes…). Ces cellules uniques, apparues primitivement, sont cependant très Drosophile 1 à 2 mm complexes du fait qu’elles accomplissent l’ensemble des fonctionsÀ vitales, l’œil nu et très diverses dans leur Œuf de poule forme et leur comportement. 5 cm de longueur Cellules nerveuses Jusqu’à 1m20 3.1.2 - Les tissus Être humain 1m80 L’évolution s’est poursuivie avec l’apparition d’organismes pluricellulaires composés de cellules identiques (certaines algues) ou à l’inverse extrêmement différentes chez les organismes supérieurs. Les tissus B. Ainsi, le corps humain contient plus de 200 types cellulaires différents réunis dans de moins nombreux Un tissu est un types de ensemble de cellulesdes tissus accomplissant de même structure fonctions ou de même origine et remplissant une fonction spécialisées commune. Il existe plus de 200 types cellulaires différents assemblés en tissus spécialisés chez l’être humain. Figure 10. Schéma d’une coupe de peau fine de mammifère montrant des cellules regroupées en tissus (Cned) Figure 1 : Coupe de peau fine de mammifère montrant différentes cellules constituant un même tissu : l’épiderme qui protège l’organisme. 1-5742-TE-PA-01-14 35 Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 27 / 32 La science qui s’intéresse aux tissus et aux cellules qui les composent est l’histologie. Le tableau 9 propose un récapitulatif non exhaustif des tissus, de leurs constituants ainsi que de leurs rôles. Tableau 10 : Les tissus, leurs composants et leurs rôles. Tissus et exemples de cellules Composants Rôle Tissu conjonctif – fibroblastes, adipocytes et matrice – Cellules non jointives entre elles Soutien et emballage des autres extracellulaire – Macromolécules : protéines tissus. – collagène, élastine, fibrine Tissu sanguin Transport de dioxygène – globules rouges Cellules spécialisées circulantes Défenses immunitaires – lymphocytes Épithélia de revêtement Cellules spécialisées fortement jointives – épiderme Protection entre elles – endothélium des cavités cardiovasculaires Epithélium intestinal Cellules spécialisées jointives Protection, absorption et sécrétion Epithélia glandulaires – glandes endocrines (ex : îlots de Langherans) Cellules spécialisées jointives Sécrétion – glandes exocrines (ex : cellules des glandes salivaires) Tissus squelettiques – tissu cartilagineux Cellules spécialisées jointives Soutien – tissu osseux Tissus musculaires Tissu excitable : contraction – tissu musculaire strié et lisse, Cellules spécialisées jointives volontaire ou involontaire. – tissu myocardique Tissus nerveux Tissu excitable : Perception, – neurones moteurs Cellules spécialisées très différentes les transmission, genèse de messages – neurones sensitifs unes des autres nerveux. – photorécepteurs Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 28 / 32 Entraînement 1. Classer dans l’ordre croissant – du plus petit au plus grand – les échelles du vivant suivantes, et intercaler celles qui manquent : organe, molécule, système, cellule. 2. Donner deux exemples de tissus, leur localisation et leur fonction. 3. Compléter le tableau suivant en effectuant une recherche personnelle : Appareil / Système Fonction Liste des organes Système nerveux Respiration Poumons Appareil cardiovasculaire Intestin grêle Système locomoteur En résumé Les organismes pluricellulaires sont nécessairement eucaryotes. On peut classer les échelles du vivant du plus grand au plus petit comme suit : organisme – système/appareil – organe –tissu – cellule – organite – molécule – atome. Un système ou appareil est un ensemble d’organes assurant des fonctions physiologiques vitales au sein de l’organisme. Un organe est un ensemble de tissus participant spécifiquement à une fonction vitale – ou plusieurs – en association avec d’autres organes. Un tissu est un ensemble de cellules ayant la même origine, la même structure et/ou la même fonction au sein d’un organe. Un même tissu peut s’observer au niveau de plusieurs organes différents. Le tableau 9 rassemble les informations utiles concernant les tissus. Une cellule est un ensemble d’organites et de macromolécules. Les organites sont des ensembles de macromolécules et de molécules simples. Les molécules sont des ensembles d’atomes. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 29 / 32  CORRIGÉS DES ENTRAÎNEMENTS DE LA SÉQUENCE FICHE 2.1 Les principaux constituants de la matière vivante 1. Un atome ou une molécule qui a gagné un électron est une sorte d’ion nommée anion. 2. La molécule libérée lors d’une réaction de synthèse est l’eau H2O. 3. Les éléments les plus fréquents chez les êtres humains sont C, H, O et N, comme pour tous les êtres vivants. 4. Vous pouvez citer une des particularités qui permettent de distinguer la matière minérale de la matière organique parmi les suivantes : – Le carbone et l’hydrogène sont associés dans les molécules organiques et jamais dans les molécules minérales. – La matière organique est combustible. – La matière organique est productrice d’énergie. 5. La structure tertiaire d’un polypeptide est le deuxième niveau de son repliement lui conférant une fonction si la protéine est formée par un seul polypeptide. 6. Tableau comparatif de l’ADN et de l’ARN : ADN ARN Polymère de désoxyribonucléotides Polymère de ribonucléotides Sucre : désoxyribose Sucre : ribose Bases : A, C, G et T Bases : A, C, G et U 2 brins complémentaires, antiparallèles en double hélice 1 brin Dans le noyau des cellules eucaryotes Dans le noyau et le cytoplasme Circulaire chez les procaryotes et certains organites des eucaryotes (mitochondries et plastes) Linéaire ou replié sur lui-même selon la catégorie – ARNm, ARNt et ARNr Linéaire chez les eucaryotes Porte l’information de plusieurs gènes Porte l’information d’un seul gène Molécule de grande taille dont la durée de vie est longue Molécule de petite taille dont la durée de vie est courte 7. Il y a 20 x 20 = 400 dipeptides différents possibles à partir des 20 acides aminés qui constituent les protides. L’ordre des acides aminés est important, en effet un dipeptide A-B est différent du dipeptide B-A. 8. Séquence de la molécule d’ADN complète : A T G C T T A T T G G C C T T A G A C G G T A G T A C G A A T A A C C G G A A T C T G C C A T C 9. Tableau résumant les manipulations, les résultats et votre interprétation de l’expérience : Manipulation Résultat Interprétation A + eau iodée A devient bleu foncé Il y a de l’amidon dans A A frotté sur papier Trace translucide sur le papier Il y a des lipides dans A Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 30 / 32 FICHE 2.2 La cellule : unité du vivant 1. Les constituants des membranes sont les phospholipides, le cholestérol et les protéines. Les lipides et les protéines peuvent être associés à des glucides, on les appelle alors des glycolipides et des glycoprotéines. 2. Les organites énergétiques des cellules eucaryotes sont les mitochondries et les chloroplastes. 3. Le cytosquelette a un rôle de soutien pendant l’interphase et participe aux divisions cellulaires. 4. Tableau comparatif entre une cellule procaryote, une cellule eucaryote animale et une cellule eucaryote végétale. Cellule eucaryote Cellule eucaryote Caractéristique Cellule procaryote animale végétale ADN X X X Membrane plasmique X X X Cytoplasme X X X Ribosomes X X X Paroi cellulaire Paroi bactérienne Paroi pectocellulosique Mitochondries X X Réticulum X X endoplasmique Appareil de Golgi X X Cytosquelette X X Plastes X Vacuole X 5. À l’aide des figures 5 et 8 voici les légendes pour les structures représentées dans les schémas d’interprétation de la figure 4 : 1. Membrane plasmique ; 2. Cytoplasme ; 3. Enveloppe nucléaire ; 4. Pore nucléaire ; 5. Mitochondrie ; 6. Réticulum endoplasmique rugueux ; 7. Ribosomes ; 8. Nucléole ; 9. Nucléoplasme ou chromatine ; 10. Paroi pectocellulosique ; 11. Cytoplasme ; 12. Nucléole ; 13. Pore nucléaire ; 15. Chloroplaste ; 16. Mitochondrie ; 17. Vacuole ; 18. Ribosomes. 6. Le tableau nous permet de comparer la survie et le développement des Euglènes dans des conditions équivalentes à l’exception de la lumière. À l’obscurité le nombre d’Euglènes diminue de moitié. Il y a une forte mortalité. À la lumière le nombre d’Euglènes est huit fois plus important qu’au début de l’expérience. On conclut que la lumière est un facteur favorisant leur développement. On en déduit que les Euglènes sont des organismes autotrophes qui réalisent la photosynthèse. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 31 / 32 FICHE 2.3 Organisation en tissus 1. Du plus petit au plus grand en intercalant les niveaux d’organisation qui manquent en gras : Atome – molécule – organite – cellule – tissu – organe – système – organisme. 2. Pour donner les exemples de tissus, leur localisation et leur fonction voir le tableau 9. 3. Tableau regroupant les systèmes, leurs fonctions et les organes qui les constituent : Appareil / Système Fonction Liste des organes Cerveau, cervelet, bulbe rachidien, moelle Perception – interprétation – Système nerveux épinière, nerfs, organes des sens et capteurs genèse de réponses adaptées sensoriels. Système respiratoire Respiration Poumons, bronches, trachée, nez/bouche Appareil cardiovasculaire Circulation sanguine Cœur, artères, veines, capillaires Intestin grêle, gros intestin, estomac, œsophage, pharynx, bouche, mais aussi les glandes Système digestif Digestion salivaires, gastriques et intestinales, le pancréas, le foie, la vésicule biliaire Système locomoteur Déplacement Squelette – os et articulations – et muscles Remarque : ceci est un exemple, vous pouvez réaliser un tableau exhaustif pour votre apprentissage. Cned / Cours / Biologie cellulaire et biochimie / DAEU A et B 32 / 32