Chapitre 1 Organisation Gnrale de la Cellule (1) PDF

Made with Xodo PDF Reader and Editor Université Cheikh Anta Diop Ecole Supérieure Polytechnique Département Génie Chimique et Biologie Appliquée Chapitre 1: Organisation générale de la Cellule Enseignan...

Made with Xodo PDF Reader and Editor Université Cheikh Anta Diop Ecole Supérieure Polytechnique Département Génie Chimique et Biologie Appliquée Chapitre 1: Organisation générale de la Cellule Enseignant: Mme DIAW 1  Made with Xodo PDF Reader and Editor Objectifs du Chapitre 1: ❑ Appréhender la diversité des organisms (cellulaires comme viraux) ❑ Connaître la structure générale de la cellule Eucaryote ❑ Connaître les principaux groupes de biomolécules contenus dans la cellule et pouvoir les classer. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 2 2  Made with Xodo PDF Reader and Editor Plan I. La Théorie cellulaire II. La cellule Procaryote III. La cellule eucaryote IV. Cas des virus 3 V. Composition Chimique des cellules 3  Made with Xodo PDF Reader and Editor I. La théorie Cellulaire I. 1. Historique L’étude de la diversité des êtres vivants a été réalisé au niveau des organismes et des organes, dès les débuts de la médecine jusqu’au XVIIe siècle. Ce n’est qu’à partir de l’étude de la constitution microscopique des êtres vivants qu’il a été possible de trouver une unite fondamentale au sein du monde vivant: la cellule. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 4 4  Made with Xodo PDF Reader and Editor Le point de départ de l’ensemble de la théorie cellulaire se trouve dans l’invention puis le perfectionnement des premiers microscopes… Van Leeuwenhoek (vers 1660) et Hooke (vers 1665) ont confectionné les premiers microscopes et les ont utilisés pour observer des tissus. 5 5 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM  Made with Xodo PDF Reader and Editor Robert Hooke (1635-1703) Hooke , en particulier, a observé de fines coupes de liège: ce tissu végétal est formé de cellules mortes présentant des parois végétales très épaisses, ce qui donne une impression de nombreuses petites cavités accolées. Hooke a nommé ces cavité cellula , c’est -à-dire «petite pièce» en latin. Cette dénomination a été conservée, donnant le terme de cellule utilisé depuis lors. 6 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 6  Made with Xodo PDF Reader and Editor D’autres scientifiques vont utiliser les microscopes pour étudier plus en avant les cellules mises en évidence par Hooke et van Leeuwenhoek. Vers 1838 : Schleiden , un botaniste allemand suggère que tous les tissus végétaux sont constitués de cellules. En 1839 : Théodore Schwann , un zoologiste allemand en arrive à la même hypothèse au sujet des animaux. En 1855 : Rudolf Virchow, suggère que toute cellule provient d’une autre cellule préexistante «omnis cellula e cellula». 7  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les contributions de ces trois scientifiques ont mené à la théorie cellulaire qui comporte trois principes: Principe 1: La cellule est la plus petite entité et l’unité fonctionnelle des organismes vivants. Principe 2: Tout être vivant est composé de cellules. Principe 3: Toute cellule provient d’une autre cellule. Dans les organismes pluricellulaires, les cellules sont organisées en tissus. Un Tissu est un ensemble de cellules caractérisées par: 1. Une structure 2. Une fonction commune 8 8 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMENT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM  Made with Xodo PDF Reader and Editor I. 2. Définitions La cellule est L’unité structurale, fonctionnelle et reproductrice constituant tout ou une partie d’un être vivant. Chaque cellule est une entité vivante qui, dans le cas d’organisms multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules de même type sont réunies en tissus, eux- mêmes réunis en organes. 9  Made with Xodo PDF Reader and Editor Toutes les cellules contiennent certains composants fondamentaux communs, ce sont des éléments universels qui marquent leur presence dans n’importe quel organisme: Le génome, information génétique qui contient l'information permettant de coder les autres composants. Les ribosomes organites qui traduisent l’ARN en proteins Le cytosole ou hyaloplasme renfermant les proteins enzymatiques ou constitutives La membrane plasmique , qui isole la cellule de son environnement, agit comme un filtre ou un système de communication avec l'extérieur. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 10 10  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les cellules ont également en commun certaines capacitéstelles que: 1. La reproduction cellulaire, par division de la cellule. 2. Le métabolisme cellulaire, induisant un équilibre entre destruction (catabolisme) et synthèse (anabolisme) de macromolécules. 3. La synthèse des protéines par la transcription de l’ADN en ARN puis par la traduction. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 11 11  Made with Xodo PDF Reader and Editor Rappel: La notion du vivant Les caractéristiques de la vie peuvent se résumer à: La capacité de se reproduire. La croissance et le développement qui permet à l’organisme vivant de devenir apte à survivre et se perpétuer. La capacité d’ utiliser et donc de produire l’ énergie indispensable au maintien de son intégrité. L’extraordinaire capacité d’ adaptation et d’ évolution. La faculté d’ homéostasie, c’est -à-dire de se maintenir dans les limites raisonnables de survie. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 12 12  Made with Xodo PDF Reader and Editor I. 3. Différents types de cellule Le monde vivant est actuellement divisé en 5 règnes : Les procaryotes : bactéries (eubactéries) et archéobactéries Eucaryotes Les protistes : eucaryotes unicellulaires (parasite protozoaire) Les champignons : eucaryotes unicellulaires ou multicellulaires Les végétaux : eucaryotes multicellulaires Les animaux : eucaryotes multicellulaires 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 13 13  Made with Xodo PDF Reader and Editor Arbre phylogénétique universel montrant les trois domaines du vivant, basé sur l’analyse comparative des ARNr ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT 13/11/2017 14 14 GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM Photo : Carl R. Woese (1928–2012).  Made with Xodo PDF Reader and Editor Le monde des cellules est subdivisé en deux grands groups qui sont fondamentalement différents de part leur structure interne et leur organisation générale. Procaryotes et Eucaryotes 15  Made with Xodo PDF Reader and Editor II. La cellule procaryote La cellule procaryote présente une organization cellulaire ou ultrastructure simple (non compartimentée) du fait de l’absence de réelles structures intracellulaires différenciées (Organites). Les procaryotes ne forment pas d’organismes pluricellulaires: ils sont tous unicellulaires, même si dans certains cas plusieurs cellules procaryotes peuvent s’associer en colonies. Colonies bactériennes sur boite de Pétri 13/11/2017 16 16  Made with Xodo PDF Reader and Editor La cellule procaryote Microscopie électronique d’une coupe longitudinale d’une bactérie d’ E. coli 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 17 17  Made with Xodo PDF Reader and Editor Diversité structurale chez les organismes unicellulaires: exemple des Bactéries 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 18 18  Made with Xodo PDF Reader and Editor II.1. Caractères Généraux d’une bactérie Afin d’appréhender la nature d’une cellule procaryote, il est possible de prendre comme exemple la bactérie Escherichia coli (en abrégé E. coli ). E. Coli est une bacille, c’est -à-dire une bactérie en forme de bâtonnet. D’une très petite taille, comme toutes les bactéries, elle mesure environ 2 µm de long pour une largeur d’ 1 µm. Elle possède une membrane plasmique , qui délimite un milieu acqueux intracellulaire, le cytoplasme , contenant: 19  Made with Xodo PDF Reader and Editor II.1. Caractères Généraux d’une bactérie De l’ eau , des petites molécules organiques (glucose par exemple, des ions ) Des inclusions inertes : accumulation de molécules, qui peuvent former des granulations si elles sont suffisamment importantes; Des enzymes, qui permettent la réalisation des réactions du métabolisme cellulaire; Des ribosomes (constitués de protéines et d’ ARNr et des ARNt , éléments nécessaires à l’expression de l’information génétique; Pas de structure membranaire intracellulaire, et donc aucun organite. Pas d’information génétique dans un noyau. 20  Made with Xodo PDF Reader and Editor II.1. Caractères Généraux d’une bactérie L’information génétique: essentiellement constituée d’un chromosome unique, formé d’ADN double brin circulaire. Ce chromosome porte tous les gènes indispensables au fonctionnement de la bactérie, regroupé dans une partie centrale de la bactérie, formant un nucléoïde. En plus de ce génome principal, une bactérie possède un génome accessoire, sous forme de plasmide, dont la présence n’est pas indispensable, très souvent porteur de gènes de résistance aux antibiotiques (Caractère distinctif) 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 21 21  Made with Xodo PDF Reader and Editor II.2. Caractères distinctifs Les bactéries peuvent posséder mais pas toujours: Une capsule de nature polysaccharidique, amorphe qui entoure parfois plusieurs bactéries; elle est souvent très mince 0,2 µm; dans quelques espèces, elle est très épaisse et noie la cellule dans une sorte de mucus (zooglie); Des inclusions (glycogène, lipides, soufre, etc.), qui sont des réserves de substances, des chromatophores qui sont des lamelles membranaires porteuses de pigments chlorophylliens; 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 22 22  Made with Xodo PDF Reader and Editor II.2. Caractères distinctifs Des mésosomes (chez les bactéries aérobies): il s’agit de complexes membranaires qui, pour certains auteurs, auraient la valeur fonctionnelle des mitochondries; les mésosomes sont des invaginations plus ou moins complexes de la membrane plasmique, qui pénètrent parfois profondément dans le cytoplasme bactérien et auxquelles s’attache l’ADN circulaire. Des pili , expansions courtes, rigides, adhésives de la membrane plasmique, 2 types: pilus commun et pilus sexuel Un ou plusieurs flagelles , expansions motrices du cytoplasme. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 23 23  Made with Xodo PDF Reader and Editor Différents types flagelles Capsules 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 24 24  Made with Xodo PDF Reader and Editor Mode d’action des pili sexuels: phénomène de conjugaison bactérienne La conjugaison = transfert d’ADN entre une bactérie donatrice et une bactérie réceptrice, qui nécessite le contact et l’appariement entre les bactéries. Ce transfert 13/11/2017 repose sur la présence dans la bactérie donatrice (ou mâle) d’un facteur de sexualité ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMENT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 25 25 ou de fertilité (facteur F). F permet la synthèse de pili sexuels et donne la polarité au chromosome.  Made with Xodo PDF Reader and Editor III. La cellule eucaryote Les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes que les procaryotes en général 20 à 50 µm. Ils contiennent de nombreux organites internes entourés de membranes. De plus le matériel génétique est délimité par une membrane: noyau 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 26 26  Made with Xodo PDF Reader and Editor On distingue 2 types de cellules eucaryotes: pluricellulaires et unicellulaires PLURICELLULAIRES Animaux Végétaux 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 27 27  Made with Xodo PDF Reader and Editor UNICELLULAIRE Levures Protistes Algues 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 28 28  Made with Xodo PDF Reader and Editor Diversité des cellules au sein d’un organisme pluricellulaire: exemple de l’Homme 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 29 29  Made with Xodo PDF Reader and Editor Comparaison de la taille de différents génomes Comparaison du nombre de paires de nucléotides des 13/11/2017 génome de différents organismes 30 30  Made with Xodo PDF Reader and Editor Ultrastructure de la cellule eucaryote Cytoplasme Noyau Centrosome Nucléole Vacuole Lysosome Ribosome Mitochondries Vésicule Réticulum endoplasmique rugueux (RER) Appareil de Golgi Réticulum endoplasmique Microtubules lisse (REL) 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 31 31  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.1. Membrane cellulaire ou plasmique Double couche de phospholipides associée à des protéines intra- membranaires ou périphérique Règle les échanges entre la cellule et le milieu extérieur. Perméabilité passive ou active sélective 32  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.2. Noyau Le noyau est le plus gros des organites des cellules eucaryotes et le centre vital de la cellule. Centre de contrôle de la croissance et de la reproduction cellulaire. Visible dans la cellule pendant l’interphase, il est limité par la Mb nucléaire 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 33 33  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.3. Mitochondries: la respiration de la cellule ▪ Organites membranaires doués d’une semi-autonomie sont formées d'une membrane externe et interne avec de nombreux crêtes. L'ensemble des réactions se déroulant dans les mitochondries fournit de l’énergie (ATP) cellulaire. ▪ Centrale énergétique de la cellule 34 34  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.4. Le système endomembranaire: Il est formé: Du Réticulum Endoplasmique (RE) De l’Appareil de Golgi (AG) De nombreuses vésicules (lysosomes, endosomes, etc.) Il permet en particulier la synthèse de protéines et de lipides destinées à l’exportation hors de la cellule ou à destination de certains organites 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 35 35  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.4. Le système endomembranaire: a. Réticulum Endoplasmique Un réseau membraneux et lieu de synthèses protéiques (REG, pourvu de ribosome) et lipidiques (REL, sans ribosome), site de glycosylation , réseau de transport et stockage. 36 36  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.4. Le système endomembranaire: b. Les Ribosomes Ces sphères, libres ou associées au REG, participent à la synthèse protéique à partir d'ARN ( traduction ). Leur fonction est de synthétiser les molécules de protéines à partir des acides aminés. Ils utilisent les ordres donnés par le noyau. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 37 37  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.4. Le système endomembranaire: c. Appareil de Golgi Structure décrite par Camillo Golgi en 1898. Organite cellulaire constitué d’un empilement de petit sac membranaire de forme discoïdale (4 à 6 généralement) avec une localisation péri-nucléaire dans de nombreuses cellules Rôle dans la ségrégation, maturation et glycosylation de diverses molécules (protéines) élaborées par la cellule 38  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.5. Peroxysomes 1. membrane simple 2. produit du peroxyde d'hydrogène H 2 O 2 3. découpage des lipides, détoxication de l'alcool dans le foie 4. grand nombre dans les graines en germination (lipides => glucides) 39 39  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.6. cytosquelette Constitué par l’ensemble des microtubules (MT), des microfilaments d’actine (MF) et des filaments intermédiaires Intervient dans: Morphologie cellulaire Transport intracellulaire Mobilité cellulaire La mitose et la méiose 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 40 40  Made with Xodo PDF Reader and Editor III. 7. MTOC: centre organisateur des microtubules Constitué de deux centrioles noyés dans une masse finement granuleuse. Existe dans toutes les cellules susceptibles de se diviser. Occupe le centre de la cellule Contrôle l’organisation des microtubules: polymérisation et polarité 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 41 41  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.8. Cytosol Solution aqueuse ( 85% d’eau ) de pH 7, homogène, transparente. Site de très nombreuses réactions catalysées par des enzymes solubles: Dégradation des molécules protéiques, lipidiques et glucidiques ( catabolisme ) Synthèse ( anabolisme ) de molécules organiques destinées aux membranes des organites 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMENT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 42 42  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.9. Les organites spécifiques des cellules végétales En plus des organites que l’on trouve chez la cellule animale, les cellules végétales possèdent: Une Paroi Un vacuole plus volumineux Un Plasmodesme Et des Plastes 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 43 43  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.9. Les organites spécifiques des cellules végétales a.Paroi cellulaire A l’inverse des cellules animales, les cellules végétales sont des cellules « revêteuses », leur membrane est doublée par une enveloppe continue et solide: la paroi. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 44 44  Made with Xodo PDF Reader and Editor III.9. Les organites spécifiques des cellules végétales b.Vacuole Très importante chez les végétaux ( 80 à 90% du volume cellulaire). Plusieurs petites vacuoles chez les cellules jeunes, une chez la cellule adulte R ôle de stockage de l'eau, de solutés, Pigments, etc. Rôle majeur dans la régulation des grandes fonctions physiologiques de la cellule végétale ( pression osmotique...). 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 45 45  Made with Xodo PDF Reader and Editor c.Plasmodesme Canal traversant la paroi cellulaire végétale. S'ouvre grâce à une action de l‘actine, de la myosine, et de la tubuline. Son diamètre fait environ 20 à 40 nm. Il relie les membranes plasmiques et les cytoplasmes des cellules adjacentes. Le centre du plasmodesme est parfois occupé par le plasmotubule. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 46 46  Made with Xodo PDF Reader and Editor d. Plastes Le plaste est un organite cellulaire des cellules végétales et des algues possédant un double membrane externe et un ADN propre. 3 types de plastes 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 47 47  Made with Xodo PDF Reader and Editor Leucoplastes: les plastes sans couleur Fonction de réserve: Amyloplastes: stockage de l’amidon (amylose) Elaioplastes: stockage de lipides Proteinoplastes: stockage de protéines Impliqué dans la synthèse de monoterpènes. Composés volatiles contenus dans les huiles essentiels des fleurs, feuilles etc… qui souvent possèdent une fragrance particulière. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 48 48  Made with Xodo PDF Reader and Editor Amyloplastes: plastes qui stockent l’amidon Les amyloplastes ressemblent aux proplastes mais sont plus grands et contiennent des grains d’amidon. Présents dans les organes de réserve. les réserves de carbohydrates les plus grandes sont contenus chez les amyloplastes dans les grains ou les tubercules (les chloroplastes aussi peuvent stocker des granules d’amidon). Le système de membranes internes n’est pas présent. Granule d’amidon: réserve de glucose 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 49 49  Made with Xodo PDF Reader and Editor Chromoplastes: les plastes colorés Ils sont des corpuscules colorés en jaune, orange ou rouge. La couleur dépend de la combinaison de caroténoïdes contenus. Présents dans les fruits (tomates, oranges, citrons), les fleurs , les racines (carotte, pomme de terre) aux quels ils donnent la pigmentation. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 50 50  Made with Xodo PDF Reader and Editor Le chloroplaste Le chloroplaste est un organite remarquable qui assure la photosynthèse et permet la vie des végétaux (et par conséquence de toutes les espèces vivantes). 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 51 51  Made with Xodo PDF Reader and Editor Le jeu des 7 différences 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 52 52  Made with Xodo PDF Reader and Editor IV. Le cas des virus 1. Définition Les virus sont des agents infectieux très simples constitués de 2 ou 3 éléments: Génome capside +/ – enveloppe Bactérie et parasite sont des cellules, ce que ne sont pas les virus. En effet le scientifique André Lwoff a décrit le virus en 1957 comme suit: Le virus n’est pas un être vivant (animal et végétal), Ni un micro-organisme (bactéries, levures, algues) « Un virus est un virus » 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 53 53  Made with Xodo PDF Reader and Editor Taille: Inférieure aux plus petites bactéries (rickettsies), uniquement visible au microscope électronique. Très gros virus: variole (Poxvirus: 200 à 300 nm) à la limite du visible en microscopie optique 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 54 54  Made with Xodo PDF Reader and Editor 2. Principales propriétés des Virus (Lwoff, 1957) Ne contiennent qu’un seul type d’acide nucléiques (ARN ou ADN) Se multiplient à partir de leur seul génome. Incapable de croitre ou de se diviser. Ne possèdent pas d’enzymes de métabolisme intermédiare (système de Lipmann: enzyme de l’appareil respiratoire) Les virus sont des parasites intracellulaires obligatoire. 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 55 55  Made with Xodo PDF Reader and Editor 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 56 56  Made with Xodo PDF Reader and Editor 3. Propriétés des Structures virales (Lwoff, 1957) Génome: constitué d’ARN (10 - 20kb) ou d’ADN (3 à 300 kpb) (génome humain ~ 10 9 kpb), capacité de codage limitée simple ou double brin Unique ou segmenté 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 57 57  Made with Xodo PDF Reader and Editor 3. Propriétés des Structures virales (Lwoff, 1957) Capside: peut être tubulaire ou icosaèdrique contient des polymères de protéines virales forme une structure de protection du génome (capsa = boite) 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 58 58  Made with Xodo PDF Reader and Editor 3. Propriétés des Structures virales (Lwoff, 1957) Enveloppe: pas toujours présente compartiment le plus externe de certains virus composée de phospholipides et de protéines, les phospholipides sont d’origine cellulaire, empruntés au compartiment cellulaire où s’effectue la maturation du virion (enveloppe*cytoplasmique; membrane nucléaire). 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 59 59  Made with Xodo PDF Reader and Editor 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 60 60  Made with Xodo PDF Reader and Editor Schéma de la réplication virale 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 61 61  Made with Xodo PDF Reader and Editor V. Composition chimique des cellules 1. Généralités Composés organiques: Composés inorganiques: ▪ Glucides ▪ Eau ▪ Lipides ▪ Sels ▪ Protéines ▪ Acides nucléiques 13/11/2017 ECOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE/DÉPARTEMEMNT GCBA_COURS BIOCELL MME F. THIAM 53 62  Made with Xodo PDF Reader and Editor I. Généralités Le globe terrestre est composé surtout de fer, d'oxygène, de silicium et de magnésium (matière inerte). Tous les êtres vivants sont composés principalement de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et d'azote ( c'est pourquoi on parle d'une unité chimique des êtres vivants). Ces éléments chimiques s'organisent pour former des molécules (= assemblage de plusieurs atomes) plus ou moins complexes. 63  Made with Xodo PDF Reader and Editor I. Généralités Les êtres vivants se caractérisent par leur matière carbonée et leur richesse en eau. L’unité chimique des êtres vivants est un indice de leur parenté. 64  Made with Xodo PDF Reader and Editor La Cellule procaryote est ainsi constituée de: 70% d'eau 1% ions inorganiques 29% molécules organiques de tailles diverses : petites (~ 5%) et macromolécules (~ 30 %): ce sont les biomolécules 65 Made with Xodo PDF Reader and Editor Organisation des molécules de la Vie 66  Made with Xodo PDF Reader and Editor II. Constituants biochimiques de la cellule eucaryote les principaux constituants moléculaires de la cellule sont: ▪ Molécules inorganiques ▪ L'eau et ▪ sels minéraux ▪ Molécules organiques ▪ Les glucides ▪ Les lipides ▪ Les protides ▪ Les acides nucléiques 67  Made with Xodo PDF Reader and Editor II. 1. L’eau L'eau (H2O) est de loin la molécule la plus abondante dans les cellules : la plupart des êtres vivants contiennent en masse plus de 60% d'eau. Elle intervient dans un grand nombre de réactions chimiques cellulaires (hydrolyses par exemple). D’un point de vue chimique, l’eau est caractérisée par son moment dipolaire, qui lui permet d’établir des liaisons électrostatiques avec les molécules chargées, et sa forte capacité d’établir des liaisons hydrogènes. 68  Made with Xodo PDF Reader and Editor L’eau L’eau a une importance multiple dans les cellules. En premier lieu, le contenu cellulaire est essentiellement aqueux, l’eau jouant un rôle de solvant des molécules organiques et minérales (comme les ions minéraux) présents dans les compartiments intracellulaires. Ce rôle de solvant est permis par les liaisons que peut établir la molécule d’eau avec les molécules solubles. De même, d’autres molécules ne peuvent pas établir de liaisons avec l’eau: ces molécules hydrophobes ont tendance à se regrouper entre elles, « échappant » ainsi à l’eau. Structure atomique de la molécule d'eau 69 Made with Xodo PDF Reader and Editor Moins favorable énergétiquement Mauvais solvant des molécules HYDROPHOBES (car apolaires) dans l’eau, ces molécules se regroupent entre elles par interaction hydrophobe Plus favorable énergétiquement 70  Made with Xodo PDF Reader and Editor Paradoxalement, la forte présence d’eau permet donc l’organisation de structures basées sur des molécules hydrophobes (ou partiellement hydrophobes), comme la membranes plasmique 71  Made with Xodo PDF Reader and Editor II. 2. Les minéraux Les sels minéraux: Calcium (Ca), Phosphore (P), Potassium (K), Sodium (Na), Chlore (Cl), Magnésium (Mg). Ces sels minéraux sont présents dans l’alimentation sous forme de sels (Chlorure de sodium, phosphate de calcium), ils sont essentiels au bon fonctionnement de l’organisme et à son développement Les oligo-éléments: Fer (Fe), Fluor (F), Zinc (Zn), Cuivre (Cu), Sélénium (Se), Iode (Id), Chrome (Cr). Ils sont présents dans les éléments en très petites quantités et interviennent (teneur inférieure à 1 mg/kg de poids corporel) dans de nombreuses réactions chimiques. 72 Made with Xodo PDF Reader and Editor 73  Made with Xodo PDF Reader and Editor II. 3. Les molécules organiques Les molécules organiques peuvent présenter des structures complexes toutes constituées à l’origine de petites molécules simples, que l’on peut qualifier d’éléments unitaires. 74  Made with Xodo PDF Reader and Editor a. Les Glucides (sucres) Comme les autres molécules organiques étudiées par la suite (lipides, protides, acides nucléiques), les glucides ou sucres sont des assemblages plus ou moins longs et linéaires formés par polymérisation de molécules élémentaires. Ces "sucres élémentaires" sont appelés oses et contiennent trois types d'atomes : C, H et O 2 catégories de sucres: sucres simples et sucres complexes 75 Made with Xodo PDF Reader and Editor 76  Made with Xodo PDF Reader and Editor Des sucres simples (sucres «rapides») sont de petites molécules: glucose, fructose, galactose, saccharose. Ce sont des molécules énergétiques Des sucres complexes (sucres «lents») sont de grosses molécules constituées de plusieurs sucres simples assemblés, se sont souvent des formes de mise en réserve du sucre: amidon chez les végétaux, glycogène chez les animaux, ce sont aussi les «fibres»: cellulose 77  Made with Xodo PDF Reader and Editor b. Les Lipides Les lipides se définissent essentiellement par leurs caractéristiques physiques: faible solubilité dans l’eau (voire nulle), et solubilité dans les solvants organiques apolaires (éther, acétone, cyclohexane…). Il existe deux types de lipides: les lipides vrais (lipides simples et lipides complexes) les lipoïdes 78  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les lipides simples ou homolipides: ce sont des esters d'acides gras et d'alcools. Pour former un lipide simple: l’acide gras (saturés ou insaturés) s’estérifie avec un alcool formant ainsi des esters d’acide gras Acides Gras 79  Made with Xodo PDF Reader and Editor L’alcool qui permet l’estérification des AGs peut être le glycérol 80  Made with Xodo PDF Reader and Editor Importance des lipides simples dans les cellules: fonction de réserve (Triglycérides) Tissu adipeux blanc : 1 = «vacuole» lipidique au sein de l'adipocyte 2 = cytoplasme (très mince) et noyau 3 = vaisseau sanguin (artériole) 4 = collagène 81  Made with Xodo PDF Reader and Editor Triglycérides dans les tissus adipeux brun 82  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les lipides complexes ou hétérolipides, constituants des membranes biologiques s'organisant en bicouche. 83  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. a) Les terpènes. 84  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. b) Les stéroïdes (cholesterol). Formule Représentation Liaisons avec les phospholipides au sein développée schématique de la bicouche lipidique 85  Made with Xodo PDF Reader and Editor Exemples de stéroïdes 86  Made with Xodo PDF Reader and Editor c. Les protéines Les protéines sont le principal composant des cellules, représentant plus de 50% de leur poids sec. La forme des protéines est très variable : elle va des longues fibres présentes dans les tissus conjonctifs et les cheveux aux globules compacts et solubles capables de traverser la membrane des cellules. Les protéines sont des macromolécules dont le poids moléculaire varie de quelques milliers à plus d'un million d'unités. Elles sont spécifiques à chaque espèce vivante et à chaque organe. On estime qu'il existe environ trente mille protéines différentes chez l'Homme, dont 2% seulement ont été décrites. Les protéines servent à construire et à entretenir les cellules, et leur dégradation chimique fournit de l'énergie, produisant près de 4 kilocalories par gramme. 87  Made with Xodo PDF Reader and Editor c. Les protéines Les acides aminés sont les constituants de base des protéines 88  Made with Xodo PDF Reader and Editor Les protéines se composent d'un enchaînement linéaire d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques. Cet enchaînement possède une organisation tridimensionnelle (ou repliement) qui lui est propre. De la séquence au repliement, il existe quatre niveaux de structuration de la protéine. 89  Made with Xodo PDF Reader and Editor Structure primaire Il y a 22 acides aminés. On peut donc représenter la structure chimique d’une protéine comme un texte sur un alphabet de 22 lettres. Exemple: l’insuline: FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKA 90  Made with Xodo PDF Reader and Editor Structure secondaire Les feuillets beta (β-sheet en anglais) se forment quand des parties de la Une hélice alpha résulte de la longue chaîne polypeptidique se replient et se longent l'une l'autre, côte succession d'angles φ de -57o et à côte, en formant des pont hydrogènes avec la voisine. On parle de d'angles ψ de -47o. feuillets beta parallèles quand les chaînes vont dans le même sens et d'antiparallèles quand elles vont dans des directions opposées. 91  Made with Xodo PDF Reader and Editor Structure tertiaire 92 Organisation supérieure aux hélices α ou aux feuillets β en sous-unités  Made with Xodo PDF Reader and Editor Structure quaternaire La structure quaternaire d'une protéine multimérique est la manière dont sont agencées les différentes chaînes protéiques, ou sous-unités, à l'état 93 natif les unes par rapport aux autres.  Made with Xodo PDF Reader and Editor d. Les acides nucléiques L’ensemble formé d’un ose et d’une base azotée est un nucléoside. L’ose est soit un ribose (un pentose à 5C), soit un désoxyribose. Les cinq carbones de l’ose sont numérotés de 1 ’ (relié à la base azotée) à 5’; le désoxyribose présente un hydrogène (H) sur son carbone 2’. La base azotée est une petite molécule organique comprenant un cycle double (bases puriques: A et G) ou simple (base pyrimidique: C, T, U) comprenant plusieurs atones d’azote. Elle est fixée sur le C1’ par une liaison N-osidique. Un nucléotide est ainsi un nucléoside phosphorylé par un phosphate, sur le 5e carbone de l’ose (Ex.AMP:Adénosine MonoPhosphate). 94  Made with Xodo PDF Reader and Editor Nucléosides et nucléotides Base + sucre: liaison N-osidique 95  Made with Xodo PDF Reader and Editor Nomenclature des unites nucléotidiques 96  Made with Xodo PDF Reader and Editor Structure Secondaire ADN : repliements dans l’espace 97 Structure Primaire ADN: séquence Made with Xodo PDF Reader and Editor Fin… 98