Biologie Cellulaire - 1 (1) PDF

# La Cellule ## I. Des & Eucaryotes: * & Eucaryotes: * Protiste * Champignons * Animale * Végétale * Unicellulaire * Pluri Cellulaire * @ Cellule animale * Noyase & est délimité par une double membrane appelée enveloppe nucléaire. * Membrane plasmique des &: dimitée...

# La Cellule ## I. Des & Eucaryotes: * & Eucaryotes: * Protiste * Champignons * Animale * Végétale * Unicellulaire * Pluri Cellulaire * @ Cellule animale * Noyase & est délimité par une double membrane appelée enveloppe nucléaire. * Membrane plasmique des &: dimitée par une membrane plasmique. C'est à la fois une barrière entre les Constituants Cellulaires et le milieu extérieur et une zone d'échange. * De Cytoplasmes: c'est l'ensemble des autres Constituants Cellulaires. Il est composé de deux composants: des Organites Cytoplasmique, de Cytosol. **Organites Cytoplasmique:** * **Reticulum endoplasmique:** * **Appareil de Golgy:** * **Des vésicules:** * **Lysosomes:** * **Mitochondries:** * **Peroxysomes:** * **Le Cytosol:** Il est constitué par une Solution aqueuse d'éléments minéraux et organiques qui contient un certain nombre de Complexes macromoléculaires comme des ribosomes. ## La Cellule végétale * Une grande Vacuole Centrale.. * Une paroi pecto - Cellulosique. * Des plasmadesmes. * Des plastes. * Chloroplaste * L'absence de Centrosomes qui sont présentes dans les & animales. ## II. Des & procaryotes: * Da & procaryote est limitée par une membrane plasmique. * Da & procaryote ne possède pas de noyau, l'ADN en un seul chromosome Circulaire ou Linéaire. * La transcription et la traduction de l'ADN se fait directement dans du cytoplasme. * Des procaryotes ne possèdent ni organites ni cytosquelette * Bactéries ## Composition chimique de la Cellule: ### Constituents minéraux * Ils sont Constitués par l'eau et les sels minéraux. * De l'eau: c'est la molécule la plus abondante dans les vivants. Elle dépasse les 60% de la matière vivante. * Sels minéraux: sont les Constituants qui restent après Calcination des tissus organiques. * Chimiquement, Ce sont des éléments ionises charge soit positivement (cations) ou négativement (anions) * Des Sels mineraux sont couramment divisés en 2 groupes: * Des éléments prcincipaux: Ca, p, K, Na, Mg... * Des éléments traces: Fe, Zn, Mn, Cu, Mo.. ### Substances organiques Ce sont des molécules dont l'atome principal est le Carbone. Il existe quatre types de molécules organiques: * Des glucides * Des Lipides * Des protéines * Des acides nucléiques ### ①- Glucides & * Des Glucides comprennent les sucres et leur polymére. * Des glucides comprennent le Carbone, l'oxygène et l'hydrogène. #### Les monosaccharides & Ce sont les glucides les plus simples, avec une formule chimique constituée d'un multiple de CH20. Exemples: Glucose, Fructose. #### Des disaccharides & C'est l'association de deux monosaccharides. Exemples: Saccharose, Maltose #### Des polysaccharides & C'est l'association d'un grand nombre de monosaccharides pour former des polymères. Exemples: Amidon et la Cellulose qui est le principal Constituent de la paroi végétale. ### ②- Les Lipides & Ce sont des molécules hydrophobes ou hydrophobes très diversifiées. Des acides gras sont de longues chaines carbonées à nombre pair de carbones et portant une fonction acide au niveau du carbone. - Ces acides gras peuvent être: * **Saturés:** ils ne comprennent que des simples liaisons. * **Insaturés:** ils portent au moins une double ou triple liaison. ### ③ des protéines Des protéines sont des chaines d'acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques (Co_NH) * Un acide aminé est une molécule carbonée comprenant un groupe carboxyle (_coot) , un groupe aminé (-NH2) et une chaine latérale variable (1-R) qui différe entre les 20 acides aminés. #### Interactions protéiques & Des interactions biochimiques (l'entre plusieurs protéines ou entre une protéine et une autre molécule) font très souvent intervenir des phénomènes de reconnaissance de surface. * **Les enzymes** peuvent catalyser certaines reactions biochimiques. * **Les anticorps** sont aussi des protéines capables de reconnaitre spécifiquement d'autres molécules (Antigène) ### ④ Acides nucléiques & ## Méthode d'étude de la Cellules ### I - technique d'observation des Cellules & * Microscope photanique * Microscope électronique | | Microscopie photanique | Microscopie electronique | | ----------- | ----------- | ----------- | | Source d'énergie | Photons, lumière | Electrons | | Couleur | Couleur / rouge, lugal, neutre) | Noir et blanc | | Etat des & | Vivantes ou mortes en verre | & mortes car fixées | | Observation | Par d'GeiD de la Structure de & | Sur écran fluorescent d'Ultrastructure, image reçue de l'observation | #### Microscope 'electronique * Microscope électronique à Balayage: observation de la surface de l'echantillan. (8μm) * Microscopie electronique a transmission: observation de l'intérieur de l'echantillon (0.2nm) ### II - Technique de Fractionnement Cellulaires Des méthodes de Fractionnement Cellulaire consistent à séparer les différents composants cellulaires. * Par destruction de la membrane plasmique. * On obtient alors un homogénat (mélange de tous les constituants): * **Centrifugation**: * On distingue deux types de Centrifugation: * **Centrifugation différentielle**: en fonction de la taille et de densité des Consistuants * **Centrifugation Sur gradient de densité & Saccharose**: * ### III - technique de séparation et d'Analyse. * **Electrophorese**: méthode de séparation et caractérisation de molécules (protéines et acides nucléiques) a l'aide d'un champs électrique. * **Chromatographie**: c'est une méthode d'analyse physico-chimique qui sépare les Constituants d'un mélange (des solutés(, par entraînement au moyen d'un phose mobile (liquide ou Gaz) le long d'un phase Stationnaite (popier - Gielatine). ### Pa Culture Cellulaire Pa Culture permet l'étude d'une & particulière. * **Culture primaires**: correspond a des tissus directement des tissus d'un organisme. * **Culture secondaire:** culture établis à partir de prélèvements de & de la culture primaire. ## Membrane plasmique **Définition**: c'est la membrane qui limite la partie vivante de la cellule et la sépare du milieu externe. La membrane est impossible à observer au microscope optique. **Fonctions des membranes biologiques:** * **Compartimentation:** séparation de l'extérieur et d'intérieur. * **Des échanges d'information** avec d'autres cellules. (Récepteur hormonaux, jonctions gap...) * **La régulation du transport** des ions, des protéines, sucres, graisses... * **Des phénomènes de reconnaissance** (Antigène de Surface) * **La régulation du métabolisme.** **Structures**: * Deux feuillets visibles au microscope électronique Epaisseur 7 & 8 nm. **Compositions des membranes** * Le **modèle de la mosaïque fluide'' de singer et Nicholson** (1970) * Deux Couches de phospholipides (~49%) forment le squelette des membranes. * **Cholestérol** entre les phospholipides. * **Protéines** à la surface et/ou à travers (~43%) attachées plus ou moins aux phospholipides. * **Polysaccharides** attachés aux lipides ou aux protéines (glycoprotéines.) **Des dipides:** * **Les glycolipides** * **Le cholestérol** * **Des phospholipides** Ces lipides sont amphiphiles, ils présentent 2 pôles : * **Un pôle hydrophobe:** acides gras, qui n'aime pas l'eau. * **Un pôle hydrophile:** groupement phosphated glycol, qui aime l'eau. * **Tête Hydrophile:** * **Chaines hydrophobes** * **Des acides gras:** * Saturés * Insaturés ## Les Glycolipides membranaires Des glucides n'existent pas à d'état libre, ils sont liés à: * Des protéines: glycoprotéines * Des lipides: glycolipides L'ensemble des glucides forme un manteau appelé: **Glycocalyx** ## Rôles du Glycocalyx * **Un rôle de protection mécanique:** par épaississement des membranes plasmiques. * **Une protection chimique:** Contre les dommages éventuels Causés par les enzymes digestives... * **Da reconnaissance de &** ## Fludité de la membrane Des mouvements des phospholipides déterminent la fluidité d'une membrane dépendant de: * **Température:** * **La quantite de Cholestérol** de la quantite' est petite, il y a de mouvement). * **Composition en acides gras:** (Saturée ou insaturée) ## Transports à Travers la Membrane plasmique. ### **Transports passifs:** Ce sont des échanges qui se font en fonction du gradient de concentration (du milieu plus concentré vers le milieu mais concentre) sans apport d'énergie. #### **Diffusion Simple**: Des molécules (Solubles/petite taille) diffusent directement à travers la bicouche de la membrane en fonction du gradient de concentration. - **Caractéristiques:** * Absence de saturation, la vitesse augmente en fonction de la concentration. * Absence de spécificité : il n'est pas regulé. #### **Diffusion facilitée**: - **De passage du molécule** (Grosse taille et non liposoluble) - Se fait toujours en suivant de gradient de concentration par des protéines de transport, pas dépense d'énergie. - **Transport spécifique et saturable.** * **Diffusion facilitée par Canal**: * Canal est une protéine qui est toujours ouvert. * **Diffusion facilitée par protéine porteuse ou perméase**: * Perméases sont des protéines qui se lient spécifiquement à la molécule à transporter.. #### Osmose L'eau se déplace, selon la loi de l'osmose du compartiment de mois concentre **(hypotonique)** vers compartiment le plus concentre **(hypertonique)**. * **Ce transport se fait selon deux processus:** * Une diffusion dente à travers la bicouche lipidique * Une diffusion rapide à travers un canal protéique permettant le passage spécifique des molécules d'eau - des aquaporines. #### **Transports Actifs** Ces échanges se font contre le gradient électrochimique (du milieu moin concentré vers le milieu plus concentré). * **Transport primaire & pompes** * Ce sont des transporteurs actifs qui assurent le passage contre le gradient et donc la consommation d'ATP (hydrolysee d'ATP) * La Pompe de sodium Kat et potassuim K+: une sortie de 3K+ et entree de 2K+ #### Transport Secondaire L'énergie fournie par le co-transport d'un solute suivant son gradient de concentration. * **Symport**: qui transportent deux molecules dans le même sens. * **Antiport**: qui transportent chaque molécule dans une direction opposée. ### Transport Cytotique * Transports vésiculaires #### L'Exocytose Une sécrétion des molécules présentes dans la & des vésicules de transport ou de sécrétion fusionnement avec la membrane plasmique et déversent leur contenu (déchets, mucus....) dans le milieu extra cellulaire. #### L'Endocytose: Processus par lequel une & absorbe des particules au des solutés en les englobant dans vésicules par invagination de la membrane plasmique. * **Phagocytose**: est un phénomène qui est déclenché par le contact avec la particule, la membrane plasmique se déforme et la & êmet des prolongement, appelé **pseudopades** qui englobent progressivement la particule. * **Fx & phagocytose de bactéries par les macrophages:** * Adhésion * Absorption * Digestion. * Explusion. * **Pinocytose** ## Systeme Endomembranaire * **SE** est un ensemble de compartiments intracellulaires limites par une membrane. * **Communiquant entre eux et avec la membrane plasmique par des Vésicules.** * Il regroupes: * L'enveloppe nucléaire * Le reticulum endoplasmique * L'appareil de galgi * Des dérivés de AG & Vésicules de sécrétion, Lysosomes, endosomes. ## Le Reticulum Endoplasmique la composition biochimique de sa membrane est proche de celle de la MP. La forme de ces cavités est très variable. * **Le RE est un ensemble de cavités communicantes entre elles.** * **Le RER est en continuité avec d'enveloppe nucleaire.** ### **Reticulum endoplasmique rugueux ou granuleux (avec ribosomes):** * **Rôles:** * **Synthèse et translocation** de protéine sécrétées * **Glycosyler les protéines** puis les **emballer dans des vésicules de hansition** * **Adressage des protéines** solubles (Signaux d'adressage). * **Produire des membranes** pour lui-même et pour les autres organites. ### **Reticulum endoplasmique lisse (sans ribosomes):** * **Rôles** * **Synthétiser des lipides:** acides gras, phospholipides * **Détoxiquer les pesticides, les médicaments et les autres drogues** dans de foie des personnes. * **Hibérer le glucose vers du sang** (hépatiques) * **Stacker les ions Ca** (musculaire) ## Appareil de Golgi C'est un ensemble de structures membranaires appelées le **dictyosomes** qui constitués de **saccules ou citernes**. * La forme et la taille de (AG) diffèrent d'une & à d'autres et dans une même & selon son état fonctionnel. * **Face de formation (face cis):** * Vesicules de transition * en rapport avec RE * Elles sont constituées de saccules très aplatis avec une membrane fine. * La membrane est pauvre en cholestérol et riche en protéines. * **Face de maturation (face trans):** * Vesicules de sécrétion * En liaison avec la membrane plasmique * Constituée de saccules un peu dilatés qui donne naissance au bourgeonnement des vésicules de sécrétion * La membrane est riche en cholestérol et moins riches en protéines. ## Rôles de l'Appareil de Golgy 1. **Glycosylation des protéines et des dipides:** * Les protéines synthétisèes dans le RER sont transportées vers l'AG, dans les vésicales de transition. * Ces vésicules fusionnent avec le saccule cis de l'AG... * Le transport des protéines se poursuit de saccule en saccule jusqu'à la face trans. * Ensuite exportées vers la membrane par des vésicules d'exocytose (vésicules de sécrétion) * Les lipides synthétisés dans le REL sont également glycolysés pour former les glycolipides. 2. **Proteolyses:** * De transformation de protéines inactives en protéines actives par l'action des endopeptidases ou proteases. 3. **Biosynthèse des glycolipides:** * La synthèse de la partie glucidique des glycolipides. 4. **Transfert et tri des protéines:** * Une vésicule golgienne contenant des protéines qui seront sécrétées par la cellule. Se fusionne avec celle ci. * **Une vésicule golgienne contenant des hydrolases acides se transforme en lysosome** * Un lysosome fusionne avec un phagosome. ## Les Lysosomes * Les Lysosomes sont des organites membranaires contenant des enzymes lytiques (hydrolases) qui dégradent les substances organites. * **Les enzymes lytiques sont acides car elles sont actives au phl acide (entre 3 et 5).** #### Exemples * **Des lipases:** dégradent les lipides en acides gras. * **Des glycosidases:** dégradent les glucides. * **Des protéases:** dégradent les protéines en peptides. **Rôles:** * **Dégradation des substances endocellulaires:** les organites endommagés ou non fonctionnels et les déchets du métabolisme. * **Dégradation de matériel extracellulaire:** par libération d'hydrolases dans le milieu environnent. * **Défense de l'organisme:** grâce à leur participation dans la destruction des microorganismes étrangers. * **Lysosome primaire:** des vésicules de petite taille. Hydrolase non active. * **Dysosome:** * **Lysosome secondaire:** organites grande taille. Lysosome enactive. * **Des phagolysosomes:** fusion des lysosomes primaires avec des vacuoles d'endocytose (phagosomes). * **Des cytolysosomes:** fusion des lysosomes I et d'un organite ou d'une partie de & (Mitochondrax). ## Les mitochondries * Les mitochondries sont des organites granulaires présents dans tout les eucaryotes (sauf GR). * L'ensemble des mitochondries présents d'une & est la chondriome. **La Mitochondrie est un organite semi-autonome.** (M possède son propre genome donc elle est capable de synthétiser ses protéines). * Mitochondrie contient un seul chromosome. **Ultrastructure de la mitochondrie:** * Membrane externe * Membrane interne * Matrice * Espace intermembranaire * MitoRibosomes * ADN * ATP Synthase * Crête mitochondriale ## Rôles de la mitochondrie: ### Le Métabolisme: * **Anabolismes:** ensemble de reactions enzymatique de biosynthesis qui forment des macromolécules (Grosse molécule) * **De catabolismes:** ensemble de reactions enzymaliques de degradation de macromolécules qui convergent en molécules de petite taille. ## La Respiration cellulaire * Produire de l'énergie en présence d'oxygène et en rejetant du gaz carbonique. CH206+02 -> CO2 + H2O + énergie (ATP) 1. **Pe Glycolyse:** C'est le stade initial du métabolisme du glucose (qui a lieu dans le cytosal). * Glucose -> 2 pyruvate + ATP + 2NADH 2. **Cycle de Krebs**: Pyruvate entre dans la mitochondrie. Il se transforme en Acetyl CoA par condensation avec le Coenzyme A. * Réactions de décarboxylations 3. **Chaine respiratoire:** chaîne de transport d'électrons. <start_of_image> Schematic of the electron transport chain. <start_of_image> **** * **Membrane mitochondriale externe:** * **Espace Intermembranaire:** * **Membrane Interne:** * **Complexe I:** * **Complexe II:** * **Complexe III:** * **Complexe IV:** * **ATP synthase** * **Matrice mitochondriale:** * **Chaine de transport d'e':** phosphorylation oxydative. ## Le Noyau * L'organite le plus important de la cellule eucaryote. * Da majeure partie de l'ADN d'une & eucaryote est contenue dans le noyau. * Il est délimité par une enveloppe nucléaire. * Le siège de la replication (Synthèse de l'ADN) et la transcription (Synthèse d'ARN). * **La matrice nucléaire ou substance fondamentale de noyau est appelée le nucléoplasme**. * ADN et protéines associées (chromatine) * Nucléole * Lamina nucléaire * Centrosome * Microtubule * Pore nucléaire * Eléments intermédiaires * Membrane nucléaire interne * Membrane nucléaire externe * Enveloppe nucléaire ## La chromatine * Euchromatine (Fibres repliées sur elles mêmes) * Hétérochromatine (Fibres sont déployées (despiralisees) * La chromatine est formée d'ADN et de protéines. * **Nucléosome**: c'est un organite nucléaire sphérique ou ovoïde non limité par une membrane et incomplètement créme par la chromatine.. #### Organisation d'un nucléole * Zone granuleuse * Zone fibillaire dense * Centre fibriliaire claire * Chromatine associée * PNP ou pré ribosomes * ADN nucléolaire en cours de transcription. * ADN nucléotake inactif. ## Cycle cellulaire La Vie d'une & depuis sa formation par division d'une & mère, jusqu'au moment ou cette & finit par se diviser en deux & filles. * **GA:** première phase de croissance et de la préparation de la replication d'ADN. * **G2:** seconde phase de croissance et la préparation de la mitose. * **S:** pour la replication de l'ADN. * **M:** mitose. * **Interphase** ## La Mitose * La Mitose est un mode de division cellulaire qui permet à une cellule mère de produire deux cellules filles identiques à elle-même. 1. **Prophase:** * Les chromosomes se condensent en structures ordonnées (Pas chromosomes) * L'enveloppe nucléaire se dégrade. 2. **Prométaphase:** * Les fibres du fuseau s'attachent aux chromosomes et les alignent à la plaque équatoriale de la & * Les chromosomes sont condensés au maximum. 3. **Anaphase:** * Les chromatides sœurs se séparent brutalement. * Elles sont tirées par les microtubules en direction d'un pôle. 4. **Télaphase:** (cytocinèse) * Les chromosomes se décondensent. * L'enveloppe nucléaire se reforme autour de chaque groupe de chromosomes. * Le cytoplasme se divise, formant deux cellules filles identiques. ## La Meiose (Mitose réductionnelle) * La méiose est un mode de division cellulaire qui permet à une cellule mère de produire quatre cellules filles haploïdes, c'est-à-dire avec la moitié du nombre de chromosomes de la cellule mère. #### Meiose I: 1. **Prophase I** * Leptotene * Zygatene * Pachytene * Diplotene * Diacinese 2. **Metaphase I:** * Les chromosomes homologues se déplacent de part et d'autres du plan équatorial de la & 3. **Anaphase I:** * Les chromosomes homologues se séparent. * Ils migrent chacun vers un pôle. * Les centromères ne se divisent pas. 4. **Télaphase I:** * La & se divise en deux formations de deux cellules haploïdes à chromosomes à deux chromatides. #### Meiose II (Mitose équationnelle) * prophase Ⅱ * MetaphaseⅡ * Anophase II * Telophase Ⅱ ## Evolution de la quantité d'ADN dans une & pendant le cycle cellulaire <start_of_image> FREQUENCY TABLE | Phase | Quantité d'ADN | | ----------- | ----------- | | G1 |  2n | | S |  4n | | G2 |  4n | | M |  4n à 2n |