Diapositives CH.1 - Biologie Cellulaire PDF

Mécanisme de la phagocytose (Phagocytes+bactéries absorbées) Thème 1 : La Terre, la Vie et l’évolution du vivant. Chapitre 1 : L’organisation fonctionnelle du vivant I/ L’organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées. 1) Les niveaux d’organisation d’un organism...

Mécanisme de la phagocytose (Phagocytes+bactéries absorbées) Thème 1 : La Terre, la Vie et l’évolution du vivant. Chapitre 1 : L’organisation fonctionnelle du vivant I/ L’organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées. 1) Les niveaux d’organisation d’un organisme (TP1) Calculs : (voir cours)  S’auto-évaluer lors du TP1 Capacités testées +/- Suivre un protocole (C2) Je respecte l'ordre du protocole Ma préparation microscopique est soignée Utiliser le microscope optique (C1) Utilisation des objectifs dans un ordre croissant. Eclairage suffisant Structure recherchée repérée et centrée. Choix de l’objectif le mieux adapté. Rangement du microscope. Représenter une observation par un dessin (D1) Représentation fidèle Mise en page correcte Proportions respectées Tracé net et continu Fléchage correct Légende scientifiquement correcte Titre en accord avec le dessin Grossissement indiqué  Photographies d’observations microscopiques (x400) de… : Cellule végétale non chlorophyllienne Cellule végétale chlorophyllienne (épiderme d’oignon) (feuille d’élodée) Cellules buccales (animale) Structure d’une cellule animale  Tableau comparatif des différentes échelles pour 2 organismes vivants Organismes Homme Elodée (animal) (végétal) Organes Tissus- Cellules Organites Molécules Tableau comparatif des différentes échelles pour 2 organismes vivants Premiers microscopes électroniques Le microscope électronique Notion : Les différentes échelles d'observation du vivant sont classées, par leur taille, du mètre au nm, avec le niveau d'organisation correspondant : organisme, organe, cellule, molécule, atomes. La cellule est un espace limité par une membrane plasmique qui délimite le cytoplasme (milieu intracellulaire). Elles possèdent des éléments organisés : les organites. 2/ Structures cellulaires et tissus spécialisés (TP2) Observation microscopique d’une coupe de moelle épinière (x600) Schéma d’interprétation des connections entre cellules nerveuses Elle est composée majoritairement de longues Elle est composée majoritairement de fibres de collagène, reliées entre elles par un longues fibres glucidiques de cellulose, réseau de protéines associées à des glucides. reliées entre elles par d'autres glucides L'ensemble est relié à la membrane de la cellule (hémicellulose, pectine). Ce réseau permet grâce à des protéines membranaires : les l'adhérence des cellules entre elles, mais fibronectines et les intégrines. Ce réseau permet aussi la protection des cellules contre les l'adhérence des cellules entre elles, mais il stress mécaniques ou hydriques. permet aussi la communication et la protection L'ensemble des parois donne au végétal sa des cellules. rigidité, jouant le rôle de « squelette ». Évolution du nombre et du type de cellules depuis la cellule- œuf jusqu’au nouveau-né. Expression des gènes dans les cellules spécialisées Notion : Chez les organismes unicellulaires, toutes les fonctions sont assurées par une seule cellule. Chez les organismes pluricellulaires, les organes sont constitués de cellules spécialisées formant des tissus et assurant des fonctions particulières. Chaque organe est constitué de plusieurs tissus dont les cellules ont la même structure et assurent une fonction commune. Les molécules constituant les jonctions et la matrice extracellulaire permettent l’adhérence cellulaire. Matrice cellulaire : ensemble de molécules situées à l’extérieur des cellules qui assurent l’adhérence au sein des tissus. Ces molécules jouent également un rôle clé dans la croissance des cellules. Végétaux : paroi pectocellulosique (soutien et protection) Peau : fibre de collagène et élastine (résistance et élasticité) Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme. Elles possèdent toutes la même information génétique organisée en gènes. Cependant, les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN. (Gènes actifs/inactifs) II/ L’ADN, support de l’information génétique 1) Structure de l’ADN (TP3) Modélisation de la molécule avec des bonbons. Modélisation de la molécule d’ADN avec LIBMOL présentant la suite de nucléotides pour chaque chaîne en rubans Représentations de la molécule d’ADN Structure détaillée de la molécule d’ADN  Rapports A/T C/G A+T / C+G Espèces Homme 1.05 1.01 1.52 Poule 0.98 1.02 1.37 Levure 0.95 1.09 1.79 Bactérie 1.05 1.01 0.93 Tableau présentant les calculs de rapports de nucléotides chez 4 espèces différentes. Les rapports A/T et C/G sont tous proches de 1 Les rapports (A+T)/(C+G) varient selon les espèces, certaines espèces possèdent davantage de couples A+T (Homme) ou moins (Bactéries) Les rapports A/T et C/G sont proches de 1 car il y a dans les extraits d’ADN autant de A que de T et autant de C que de G car ces bases sont complémentaires Les rapports (A+T)/(C+G) varient car les espèces n’ont pas les mêmes séquences de nucléotides et donc une information génétique différente 2/ Expression de l’information génétique dans les cellules spécialisées (TP3 - suite) Localisation de l’information génétique L’ADN, une molécule UNIVERSELLE  Découverte du logiciel ANAGENE Tableau comparatif des 4 gènes étudiés Gène rhonorm acod tyralba1 betacod Longueur (en 1047 1062 1590 444 bases) Fonction Fabrication de Détermine la Fabrication Production de la rhodopsine nature du d’une enzyme la béta (pigment groupe responsable globine par rétinien) sanguin (A) de la les globules Rappels Gène de la surdité Sourd Muet SM : allèle dominant sm : allèle récessif  Aucune différence sur les premières bases TP3 – Comparaisons de séquences de nucléotides d’allèles du gène groupe sanguin et bétaglobine Groupes sanguins : En comparant la suite de nucléotides des allèles A, B, O, ces 3 séquences différent car l’allèle A et l'allèle B possèdent une base de plus que l’allèle O. L’allèle B a 4 bases différentes par rapport à l’allèle A, ces séquences de nucléotides sont donc différentes. Or il existe des marqueurs différents sur les globules rouges (marqueurs A, B ou absence de marqueur O) , J’en déduis que cela s’explique par des séquences de nucléotides différentes au niveau des allèles. Les marqueurs différents vont donc entraîner des groupes sanguins différents au niveau des cellules sanguines. Pour aller plus loin : L'allèle O diffère des deux autres allèles par une délétion d'un nucléotide en position 258. Cela décale tout le cadre de lecture et entraîne donc un changement de la séquence d'AA dans l'enzyme à partir de cette position (c’est pour cela qu’il y a 100% d’identité avec l’allèle A).Ce décalage entraîne l'apparition précoce d'un codon stop ce qui explique que la protéine synthétisée soit plus courte (115 AA), et donc non fonctionnelle. Il serait apparu en premier en étant l’allèle ancestral avant A puis B. Pour la drépanocytose: Je vois qu’au niveau de la paire de nucléotide 20, il y a eu un changement (mutation). La base A a été remplacée par une base T. Or la forme du globule rouge est différente et provoque une maladie. J’en déduis qu’une séquence différente de nucléotide par rapport à l’allèle normal entraine un caractère différent (forme des globules rouges) et donc la maladie (anémie) Bilan : Lorsqu’un gène s’exprime dans une cellule, il permet la synthèse d’une ou plusieurs molécules qui participent au fonctionnement de la cellule. C’est le cas pour les marqueurs des groupes sanguins (molécules A et B) ou pour l’hémoglobine qui peut parfois être anormale suite à une mutation. L’expression génétique est la façon dont les cellules utilisent les informations portées par les gènes. Les allèles ont pour origine des mutations qui modifient les séquences de nucléotides dans l’ADN. Cela introduit une variabilité de la molécule d’ADN à l’origine de la diversité des caractères. III/ Métabolisme et transferts d’énergie Les cellules sont le siège de très nombreuses réactions chimiques, l’ensemble de ces réactions est appelé le métabolisme. Certaines cellules produisent de la matière et de l’énergie à partir de matières organiques : elles sont hétérotrophes. D’autres à partir de matières minérales et de lumière : elles sont autotrophes. Observons des êtres vivants unicellulaires autotrophes et hétérotrophes 1.Déposez une goutte de suspension d’Euglènes ou de levure sur la lame de verre. 2.Recouvrez le tout d’une lamelle. 3. Placez la préparation sur la platine puis observer à chaque grossissement Les levures sont des organismes eucaryotes (possédant un noyau) unicellulaires. Elles appartiennent à la “famille” des mycètes aussi appelés champignons. Ce sont des êtres vivants aux multiples propriétés dont celle de faire lever le pain Observation microscopique x400 Une euglène est un micro-organisme unicellulaire qui possède des chloroplastes leur permettant de réaliser leur photosynthèse. Les euglènes sont des algues vertes, capables de se déplacer grâce à un flagelle, qui vivent dans les eaux douces et claires des bassins. Observation microscopique x400 2 types de métabolisme chez les euglènes? Equation bilan de la respiration cellulaire C6H12O6+6O2 => 6 CO2 +6 H2O + Energie C6H12O6+6O2 => 6 CO2 +6 H2O (respiration cellulaire à l’obscurité) 6CO2+6H2O+LUMIERE=>C6H12O6+ 6O2 (photosynthèse à la lumière) 1) Les voies métaboliques Bilan : La cellule échange de la matière et de l’énergie avec son environnement. Elles puisent de la Matière Minérale et/ou Matière Organique dans leur milieu de vie. On distingue 2 types de métabolisme : Hétérotrophe : avec les organites spécialisés : les mitochondries = siège de la respiration cellulaire. La MO est transformé en énergie grâce à des enzymes spécifiques. Autotrophe : avec les organites spécialisés : les chloroplastes. C’est la photosynthèse : production de MO à partir de MM et d’énergie lumineuse, grâce à des enzymes spécifiques. Elles possèdent également des mitochondries pour la respiration cellulaire. C’est une complémentarité des métabolismes Chaque voie métabolique est une succession de transformations biochimiques grâce aux enzymes (macromolécules qui agissent comme accélérateurs des réactions) Les molécules intermédiaires subissent des transformations chimiques 2) Les échanges de matière et d’énergie dans l’organisme et avec l’environnement Quels sont les principaux flux de matière au sein d’un organisme et entre un organisme et son environnement ? P40-41 Un flux de matière et d’énergie existe entre les organes, les tissus et les cellules d’un organisme : exemple de la sève élaborée riche en molécules organiques transportée par les vaisseaux conducteurs. Au sein d’une chaine alimentaire, des transferts d’énergie et de matière sont réalisés lors d’un passage d’un maillon à l’autre. L’énergie solaire est convertie en énergie chimique par les autotrophes (premier maillon) afin de fabriquer la matière organique. Les organismes pluricellulaires hétérotrophes consomment de la matière organique d’autres être vivants. Des relations symbiotiques comme les mycorhizes (champignons/racines de végétaux) permettent des échanges de matière entre être vivants. Notion du III: Pour assurer les besoins fonctionnels d’une cellule, de nombreuses transformations biochimiques s’y déroulent : c’est le métabolisme. Une voie métabolique est une succession de réactions biochimiques transformant une molécule en une autre. Le métabolisme dépend de l’équipement spécialisé de chaque cellule (organites et macromolécules dont les enzymes). Les molécules produites par le métabolisme peuvent ensuite circuler au sein des organismes et d’un organisme à l’autre ; il existe des flux de matière à différentes échelles.