Cellules animales et végétales - 1A5 - PDF

## II.7 Les caractéristiques communes des cellules Les cellules présentent une grande diversité de tailles et de formes, mais partagent également plusieurs caractéristiques communes. Cette incroyable diversité des cellules, mais aussi leur étonnante unité, suggère que les êtres vivants se sont déve...

## II.7 Les caractéristiques communes des cellules Les cellules présentent une grande diversité de tailles et de formes, mais partagent également plusieurs caractéristiques communes. Cette incroyable diversité des cellules, mais aussi leur étonnante unité, suggère que les êtres vivants se sont développés à partir d'une même cellule ancestrale. 1) Toutes les cellules présentent la même composition moléculaire Les cellules sont composées essentiellement d'eau (70 à 80%), de sels minéraux dissouts et de molécules organiques (glucides, lipides, protides et acides nucléiques). 2) Toutes les cellules sont entourées d'une membrane appelée membrane cytoplasmique La membrane cytoplasmique est formée principalement d'un assemblage de lipides. Elle délimite l'intérieur de la cellule qui porte le nom de cytoplasme. Un grand nombre de réactions chimiques indispensables à l'activité cellulaire s'y déroulent en permanence. On dit que le cytoplasme est le siège du métabolisme. Dans les cellules, les réactions chimiques sont contrôlées par des protéines nommées enzymes. 3) Toutes les cellules renferment dans leur cytoplasme leur matériel génétique (ADN) et des ribosomes Le matériel génétique consiste en une ou plusieurs molécules d'ADN qui contiennent toutes les informations nécessaires à la synthèse des protéines : les enzymes (protéines contrôlant le métabolisme) et les protéines dites de structure (protéines qui entrent dans la composition de nombreux édifices cellulaires). Cette synthèse des protéines est assurée par de minuscules organites (petits grains) nommés ribosomes. ## II.8 L'ultrastructure des cellules Les éléments des cellules visibles en microscopie électronique constituent leur ultrastructure. ### Les constituants des cellules eucaryotes animale et végétale **La membrane cellulaire** * entoure le cytoplasme; * est poreuse et semi-perméable. **Rôles:** * sélectionne les substances qui peuvent entrer ou sortir de la cellule ; * permet ainsi les échanges entre la cellule et le milieu dans lequel elle se trouve. **Le cytoplasme** * désigne le contenu d'une cellule vivante compris entre la membrane plasmique et le noyau d'une cellule eucaryote; * contient le cytosol et des organites : petites structures délimitées par une membrane. **Rôle :** * est impliqué dans les échanges dans la cellule. Les substances peuvent voyager entre le cytoplasme et le noyau et entre le cytoplasme et l'extérieur de la cellule. ### Le réticulum endoplasmique * est un ensemble de tubes et de canaux reliés au noyau ; * on en distingue deux types: - le réticulum endoplasmique lisse (REL) qui ne porte pas à ses membranes les ribosomes ; - le réticulum endoplasmique rugueux (RER) qui porte à ses membranes les ribosomes. **Rôle :** * synthétise - des lipides au niveau du réticulum endoplasmique lisse ; - des protéines au niveau du réticulum endoplasmique rugueux. ### Les ribosomes * sont - soit attachés en petit groupe au réticulum endoplasmique rugueux ; - soit sous forme libre dans le cytosol. * sont composés de deux sous-unités : une plus grande que l'autre. **tôle :** permettent la synthèse des protéines. ### L'appareil de Golgi * empilement de saccules membraneux aplatis sans continuité entre eux. **Rôles :** * transforme les produits synthétisés par le réticulum endoplasmique ; * stocke les produits synthétisés et transformés ; * transfert les produits pour être utilisés par la cellule. ### Les mitochondries * sont des organites membraneux en forme de haricot. **Rôles :** * Convertissent l'énergie qui provient des sucres contenus dans la nourriture (glucose) pour la rendre utilisable par la cellule, c'est donc le lieu de la respiration cellulaire. ### Les lysosomes * petite vésicule contenant des enzymes qui permettent la décomposition des matières alimentaires et des corps étrangers. **Rôles :** * digère les micro-organismes capturés par la cellule ; * assure la destruction des protéines, des lipides, des glucides et des acides nucléiques (ADN et ARN). ### Le cytosquelette * le cytosquelette est un réseau de filaments qui fait partie du cytoplasme. **Rôles :** * est le soutien mécanique de la cellule ; * permet les mouvements cellulaires, la motilité et la régulation des processus biochimiques dans la cellule ### Le centrosome * est situé près du noyau cellulaire. **Dans les cellules animales, le centrosome est constitué de deux centrioles, structures composées de microtubules. Ces centrioles sont d'une grande importance, car ils contribuent à la formation du fuseau mitotique (voir chapitre suivant sur la mitose).** **Rôle :** * est important lors de la division cellulaire. ## Les constituants spécifiques de la cellule végétale ### La paroi cellulaire * membrane extérieure rigide faite de cellulose, ce qui rend la cellule rigide. **Rôles :** * sert de squelette à la cellule végétale; * l'empêche de se déformer et lui donne une forme plus définie. ### La vacuole * ne contient qu'une seule et grande vacuole ; * est un sac situé dans le cytoplasme servant à entreposer des substances. **Rôle :** * permet la croissance de la cellule végétale en y emmagasinant l'eau par un phénomène d'osmose. ### Les chloroplastes * sont de petites bulles vertes situées dans le cytoplasme ; * leur couleur verte est attribuable aux pigments qu'ils contiennent : la chlorophylle. **Rôle :** * participent au processus de la photosynthèse. ## A l'aide des données ci-dessus, légende les cellules ci-dessous : - **Image 1 :** shows an animal cell with labelled components including: ribosomes, cytoplasm, membrane cellulaire, lysosomes, cytosquelette, nucleus (chromatin), nucleolus, (RER) reticulum endoplasmique, apparatus of Golgi, centrosome and mitochondria. - **Image 2 :** shows a plant cell with labelled components including: cytoplasm, chloroplast, nucleus/chromatin, nucleolus, reticulum endoplasmique, mitochondria, lysosomes, apparatus of Golgi, (amyloplast) cytosquelette, ribosomes, membrane cellulaire, paroi cellulaire and vacuole. ## La cellule procaryote Analyse les documents suivants et réponds aux questions qui s'y rapportent. ### Document 1: Du point de vue de l'histoire de l'évolution des organismes vivants, les cellules procaryotes sont les plus diverses, ainsi que les plus simples et les plus anciennes. L'origine de leur nom, qui provient du grec pro signifiant "avant", fait référence à leur existence avant l'apparition des cellules eucaryotes. Les cellules procaryotes ne dépassent pas les 10 micromètres et ont une structure plus simple que les cellules eucaryotes qui ont une taille de plus de 10 micromètres. Les cellules procaryotes ont une morphologie variable (sphérique, en spirale ou en bâtonnet, etc.). Elles peuvent se diviser rapidement par reproduction asexuée. ### Document 2: | | Eucaryote | Procaryote | |-----------------|-----------|-------------| | Taille | <10µm | >10µm | | Forme | Ronde | Pas de forme| | Noyau | Oui | Non | | Organites | Mitochondrie, noyaux, reticulum endoplasmique, appareil de Golgi, chloroplastes | Capsules, flagelles, membrane plasmique, ribosomes | | Structure cellulaire| Pluricellulaire (majorité) | Unicellulaire | | Mode de division | Lente - mitose| Rapide - scissiparité (asexuée) | ## Compléter 3. Réalisez un tableau comparatif des 3 sortes de cellules vues en classe | | Animale | Végétale | Procaryote | |-----------------------------|---------|-----------|-------------| | Taille | 1 à 20 µm | +100 µm | | | Noyau | Oui | Oui | Pas de noyau | | Structure cellulaire | Uni ou pluri cell | Uni ou pluri cell | Unicellulaire | | Mode de division | Mitose | Mitose | Scissiparité | | Membrane | Oui | Oui | | | Paroi cellulaire | Non | Oui | Oui | ## Types de glucides | Types de glucides | Représentation de la molécule | Exemples | Localisation | |------------------------------|------------------------------|-------------|----------------| | Monosaccharides | | Glucose | Abondants dans les fruits | | | | Fructose | | | | | Galactose | Présent dans le lactose du lait | | | | Ribose | Présents dans les acides nucléiques | | | | Désoxyribose | | | Disaccharides | | Saccharose | Sucre de betterave | | | | Maltose | Sucre d'orge germé (malt ; entre dans la fabrication de la bière) | | | | Lactose | Sucre du lait | | Polysaccharides | | Amidon | Réserve de glucose chez les végétaux | | | | Glycogène | Réserve de glucose chez les animaux | | | | Cellulose | Constituent la paroi des cellules végétales | ## Recherche : Trouve les fonctions du glycogène, de la cellulose et de l'amidon. ## Acides gras saturés et insaturés - **Acide gras saturés :** Acide laurique, acide stéarique - **Acide gras insaturés :** Acide palmitique, acide cérotique, acide oléique ## Triglycérides - **Tristéarine** ## Phospholipides - **Phosphatidylcholine** ## Stéroïdes - **Cholestérol :** présent dans les membranes des cellules animales et le sang. - **Estrogène, progestérone et testostérone :** hormones sexuelles ## Conclusion Les protéines sont des macromolécules qui jouent un rôle de catalyseur (déclencheur) des réactions biochimiques, un contrôle du métabolisme de l'organisme. ## Document 2: | Types de protides | Représentation schématique de la molécule | Exemples | |--------------------|-------------------------------------------|----------| | Acides aminés | | Glutamate | ## Polypeptides et Protéines - **Protéines partiellement digérées :** Myosine, Lipase ## Document 3: - **Enzymes :** enzymes qui catalysent les réactions métaboliques, sans lesquelles les réactions chimiques du corps ne se réaliseraient pas. - **Certaines enzymes permettent les réactions de synthèse, d'anabolisme.** - **Protéines de structure :** à la base de la formation de certains tissus comme la kératine des ongles, le collagène de la peau ou des os, etc. - **Les enzymes assurent le catabolisme :** la dégradation des substances en leurs divers composants et par là, le recyclage de la matière. - **Hormones :** qui régulent de manière très précise les fonctions cellulaires. - **Récepteurs membranaires :** qui reçoivent à l'entrée de la cellule différents types de molécules comme les hormones ou les neurotransmetteurs. - **Protéines du cytosquelette :** qui étirent leur réseau de fibres au travers des cellules. Ces fibres contractiles sont développées à l'extrême dans les muscles. - **Neurotransmetteurs :** qui transmettent les ordres du système nerveux à toutes les parties du corps. - **Anticorps :** qui appartiennent au système de défense de l'organisme, s'attachent aux molécules étrangères afin de permettre leur destruction (ex: certains venins d'insectes ou de serpents). - **Toxines :** ex: certains venins d'insectes ou de serpents. - **Protéines transportrices :** comme l'hémoglobine qui apporte l'oxygène dans tout le corps. ## Les acides nucléiques On retrouve deux macromolécules impliquées dans l'hérédité : l'ADN et l'ARN. ### a) L'ADN (acide désoxyribonucléique) * L'ADN est une molécule universelle : elle est présente chez tous les êtres vivants et forme les chromosomes. Elle contient une information génétique propre à chaque individu, portée par toutes les cellules de l'organisme. ### Document 2: La composition de l'ADN L'acide désoxyribonucléique est une macromolécule formée de nucléotides où chaque nucléotide est composé d'un groupement phosphate lié au désoxyribose (un sucre) qui est lié à une base (A - T - C - G). ### Document 3: Le modèle de la double hélice d'ADN La molécule d'ADN est schématisée comme une échelle de corde enroulée autour d'un cylindre. Les montants (les brins de l'ADN) sont constitués d'une alternance de désoxyribose et de phosphate et les barreaux de l'appariement de deux bases azotées. La guanine « G » est reliée à la cytosine « C » et l'adénine « A » est reliée à la thymine « T ». On dit que Get C sont complémentaires, comme A et T. ### Exploitation des documents : * **a) Explique ce que veut dire ADN.** - Acide désoxyribonucléique * **b) Cite les éléments qui composent cette macromolécule.** - Groupement phosphate - Desoxyribose - Base azotée ### Synthèse : L'ADN est composé d'unités structurales appelées nucléotides. Chaque sorte de nucléotides est formée de trois unités : une base azotée, un sucre et un groupement phosphate. Il existe quatre sortes de nucléotides formant l'ADN : l'adénine (A), la guanine (G), la thymine (T) et la cytosine (C). Les deux brins d'ADN sont reliés entre eux par les nucléotides qui forment des paires complémentaires : l'adénine avec la thymine (A-T ou T-A) et la guanine avec la cytosine (G-C ou C-G). L'ADN est le code qui permet la synthèse des protéines. ### b) L'ARN (acide ribonucléique) L'ARN est un acide nucléique présent chez pratiquement tous les êtres vivants, et aussi chez certains virus. Contrairement à l'ADN, l'acide ribonucléique (ARN) est généralement un simple brin. Dans une chaîne d'ARN, un nucléotide contiendra un ribose (sucre à cinq carbones) et l'une des quatre bases azotées (A, U, G ou C) et un groupement phosphate. L'ARN est une "copie" de l'ADN qui est impliqué dans la synthèse protéique et la régulation de l'expression des gènes; porteur de l'information génétique chez certains virus. ### c) La comparaison ADN/ ARN - **ADN :** acide désoxyribonucléique, double brin, thymine, désoxyribose, base (A,C,G,T) - **ARN :** acide ribonucléique, simple brin, uracile, ribose, base (A,C,G,U). **ADN :** Information génétique, produit protéines, transmet les caractères génétiques, produit et détermine toutes les cellules des organismes, matériel génétique formant les gènes. **ARN :** Information génétique, synthétise les protéines, régule l'expression des gènes. ## Document 1: The image shows an animal cell with labelled components including: * **Cellule** * **Noyau** * **Chromosome** * **Centromère** * **Chromatides jumelles** * **ADN** * **Chaine de désoxyribose et de phosphate** * **Gène** * **Cytosine** * **Guanine** * **Adénine** * **Thymine** ## Définitions * **Chromosome :** forme de condensat de l'ADN en bâtonnets. L'ADN est enroulé autour des histones. Il n'est visible que lors de la multiplication cellulaire. * **Gène :** séquence d'ADN bien précise qui renferme les instructions qui permettent de synthétiser une caractéristique à l'organisme et les ordres qui permettent de déterminer l'ordre des protéines. * **Chromatine :** forme de condensat de l'ADN, long filaments per condensés. Elle correspond à l'association de l'ADN et de protéines d'accompagnement. * **Chromatide :** cela correspond à chacune des deux parties d'un chromosome, copie identique d'une molécule d'ADN et reliées au niveau du centromère. ## Exploitation des documents : Repère les différents rôles de la mitose. * **Cicatrisation de tissus et de particules** - Dev. embryonnaire - Reproduction asexuée d'organismes unicellulaires - Régénération d'organes et de membres. ## Durant la mitose, on distingue 4 phases : la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase. **Après avoir visualisé la vidéo, décris ce qu'il se passe à chaque étape de la mitose.** * **Prophase :** L'ADN se condense et les chromosomes deviennent visibles (chacun est formé de 2 chromatides sœurs). Les fibres du fuseau mitotique se forment entre les deux centrosomes de la cellule. L'enveloppe nucléaire se désagrège. Les centrosomes se déplacent vers les pôles opposés de la cellule. * **Métaphase :** Les chromosomes sont localisés au milieu de la cellule, formant la plaque métaphasique. Les chromatides sœurs sont attachées à des microtubules différents venant de pôles opposés. * **Anaphase :** Le centromère de chaque chromosome est coupé en deux. Les chromatides sœurs s'éloignent l'une de l'autre, tirée chacune vers l'un des pôles de la cellule. Elles sont maintenant appelées chromosomes des cellules filles. Les fibres du fuseau mitotique s'étirent et allonguent la cellule. * **Télophase :** Les chromosomes arrivent aux pôles de la cellule et leur ADN commence à se décondenser. Des membranes nucléaires s'organisent autour de chaque groupe de chromosomes. Les microtubules reliés aux kinétochores se désagrègent. Les fibres du fuseau mitotique continuent à écarter les pôles l'un de l'autre. * **Cytocinèse :** Pour les cellules animales, un sillon de clivage se forme pour séparer les deux cellules filles. Pour les cellules végétales, une nouvelle paroi se forme au milieu de la cellule mère et elle finit par être divisée en deux. ## Sur base du schéma explique comment se passe la transmission génétique lors de la reproduction sexuée. **L'image montre deux cellules haploïdes qui fusionnent pour former un zygote diploïde.** **Étape 1 : Méiose** Un premier temps, il y a la formation des gamètes par méiose (processus de division cellulaire). Cette division réduit de moitié le nombre de chromosomes. **Étape 2 : Fécondation** Lors de la fécondation, il y a formation d'un zygote avec combinaison de gènes provenant des deux parents. On retrouve une quantité de chromosomes double. ## Meiose **Il faut comprendre le schéma de la méiose :** - **Répartition 1** : Chaque cellule fille contient un seul chromosome de chaque paire, composé de deux chromatides. - **Répartition 2 :** Chaque chromatide se sépare et chaque gamète possède un chromosome composé d'une seule chromatide. ## Document 7 : Les groupes sanguins **L'image montre 6 individus avec différents groupes sanguins.** **Explication des documents:** **a) Donne les phénotypes possibles pour les groupes sanguins.** - **A :** possède le gène A et le gène A - **B :** possède le gène B et le gène B - **AB :** possède le gène A et le gène B - **O :** possède le gène O et le gène O ## Définitions * **Mutation :** Il s'agit d'un changement dans la séquence d'ADN d'un organisme qui peut avoir des effets négatifs, neutres ou bénéfiques pour l'organisme. * **Allèle :** Forme que peut présenter un gène. Chaque chromosome d'une paire de chromosome peuvent être identiques (homozygote) ou différents (hétérozygote) (ex: un individu peut posséder deux allèles identiques sur chaque chromosome de la même paire). * **Homozygote :** Se dit d'un individu qui possède 2 gènes identiques sur chaque chromosome de la même paire (ex: possède l'allèle A sur les chromosomes 1 et 2). * **Hétérozygote :** Se dit d'un individu qui possède 2 gènes différents sur chaque chromosome de la même paire (ex: possède l'allèle A sur le chromosome 1 et l'allèle B sur le chromosome 2). * **Allèle dominant :** Un allele est dominant lorsque la caractéristique qu'il code s'exprime, même s'il n'est présent qu'en un seul exemplaire. * **Allèle récessif:** Un allèle est récessif si son expression nécessite sa présence sur les deux chromosomes homologues.