Cours Bio Cellulaire - Chapitres 1 & 2 PDF

C HAPITRE 1. GÉNÉRALITÉS SUR LA BIOLOGIE CELLULAIRE Cellule  C’est la plus petite unité capable de manifester les propriétés d’un être vivant : se nourrir, croître et se développer.  Elle est capable de fonctionner de manière autonome.  Une cellule totipotente (zygote et très jeune...

C HAPITRE 1. GÉNÉRALITÉS SUR LA BIOLOGIE CELLULAIRE Cellule  C’est la plus petite unité capable de manifester les propriétés d’un être vivant : se nourrir, croître et se développer.  Elle est capable de fonctionner de manière autonome.  Une cellule totipotente (zygote et très jeunes cellules embryonnaires) est capable de se différencier en tous types de cellules d’un organisme.  En plusieurs types de cellules : cellules pluripotentes ou cellules souches  Peut s’auto-renouveler  Cellule spécialisée : cellules souches hématopoïétiques, de l’épiderme … Introduction  Il existe 2 grands types d’organisme :  Procaryote :  Eubactérie : bactéries « vraies »  Archéobactérie : vivent dans des milieux extrêmes (T° élevée, milieu acide, milieu salé, T° très basse...)  Méthanogènes (Produisent du méthane)  Halophiles (croît dans le sel marin)  Thermophiles (Croît dans la chaleur et l’acidité)  Eucaryote : Cellule comportant un noyau  Unicellulaire et Pluricellulaire Niveaux de structuration du monde vivant  Caractères distinctifs entre procaryote et eucaryote 1) PROCARYOTES  ne possèdent pas de noyaux  possèdent un ADN circulaire ou linéaire, situé dans le cytoplasme  la réplication, la transcription et la traduction de l’ADN se fait directement dans le cytoplasme.  Les procaryotes n’ont pas de cloisonnement cytoplasmique  La membrane est doublée d’une couche de peptidoglycane formant la paroi cellulaire  La substance fondamentale du cytoplasme est appelé le cytosol qui est rigide chez les procaryotes, avec une absence de flux (ni exocytose, ni endocytose)  ne possèdent ni organites ni cytosquelette.  Caractères distinctifs entre procaryote et eucaryote 2) EUCARYOTES  Possèdent un noyau qui est l’organite le plus volumineux  Noyau est délimité par une double membrane appelée enveloppe nucléaire.  Dans le noyau se réalise la réplication et la transcription de l’ADN  la traduction se fait dans le cytoplasme de la cellule.  Présence d’organites (noyau, réticulum endoplasmique, appareil de golgi, lysosomes)  Ces organites nagent dans le cytosol (fluide)  Les membranes plasmiques ne sont pas doublées d’une paroi pour les animaux, mais doublées pour les végétaux (paroi pecto-cellulosique) et pour les champignons (paroi polysaccharidique) Différence entre la cellule animale et la cellule végétale  Caractéristiques des virus Virus sont des structures vivantes constituées par un matériel génétique (ADN ou ARN) et une coque protéique. Absence des structures cellulaires essentielles comme la membrane plasmique, l’hyaloplasme ou les ribosomes. La nécessité de la « machinerie cellulaire » d’une cellule hôte pour se reproduire. Hors des cellules hôtes c’est un simple assemblage de macromolécules. Ce ne sont pas des cellules : c’est un état dit acaryote C HAPITRE 2. COMPOSITION CHIMIQUE DE LA CELLULE COMPOSITION CHIMIQUE DE LA CELLULE Cellules sont en grande partie composées d’eau (90% de leur poids). Toutes les réactions chimiques qui ont lieu dans les cellules sont en phase aqueuse. L’eau et les sels minéraux sont les molécules minérales. En s’associant à H, O et N (et d’autres atomes en plus faible quantité) les atomes de C forment les 4 grandes familles de molécules qui composent les cellules: protéines, lipides, glucides et acides nucléiques (molécules organiques). MOLÉCULES MINÉRALES MOLÉCULES ORGANIQUES Ne contenant pas de carbone; Molécules à base de carbone sous Unies par des liaisons ioniques; forme de chaînes carbonées; De petite taille, peuvent servir de Unies par liaisons covalentes; support structural aux êtres vivants; Très petites ou grandes tailles et Appelées aussi molécules servent de molécules inorganiques. structurantes.  MOLÉCULES MINÉRALES EAU Structure : les atomes O et H occupent les sommets d’un triangle. Ils sont liés par des liaisons polaires. Molécule polaire : les électrons du nuage électronique sont inégalement répartis : défaut d’électrons au niveau de l’hydrogène et excès au niveau de l’oxygène. Cette électronégativité crée un dipôle électrique. Polarité conditionne les interactions avec les autres types de molécules : c’est le caractère hydrophile (affinité de l’eau pour les molécules polaires et les ions) ou hydrophobe (repousse les molécules apolaires). MOLÉCULES MINÉRALES EAU Loi d’osmose : Transport d’H2O est passif et obéit à la loi d’osmose. C’est le passage d’un solvant via une membrane hémiperméable (ex. membrane plasmique). Ce flux s’effectue d’une solution hypotonique (moins concentrée: diluée) vers une solution hypertonique (plus concentrée) jusqu’à l’équilibre osmotique ou isotonie. MOLÉCULES MINÉRALES SELS MINÉRAUX Ce sont des éléments ionisés chargés soit positivement (cations) ou négativement (anions). Ils sont divisés en 2 groupes: -les éléments principaux ou macroéléments: Ca, P, K, Cl, Na, Mg -les éléments traces ou oligoéléments: Fe, Zn, Cu, Mn, I, Mo, etc. Outre le fait qu’ils font partie des os et des dents, ils interviennent dans divers mécanismes: - Contrôle de l'équilibre hydrique (pression osmotique); - Contrôle de l'équilibre acide-base (pH), en tant que catalyseurs de nombreuses réactions métaboliques; - Entrent dans la composition des enzymes, des hormones, etc. Une carence en sels minéraux chez les plantes peut entrainer des symptômes tels un ralentissement dans la croissance, des chloroses voir même des nécroses. MOLÉCULES MINÉRALES SELS MINÉRAUX Une carence en sels minéraux chez les plantes peut entrainer des symptômes tels un ralentissement dans la croissance, des chloroses (manque de chlorophylles) voir même des nécroses (mort non programmée d'une cellule ou d'un tissu).  MOLÉCULES MINÉRALES SELS MINÉRAUX Exemple : Importance dans la plante Carence Azote Dans les acides aminés et les Jaunissement, chute des feuilles protéines Phosphore Dans les acides nucléiques et Faible croissance, floraison retardée molécules énergétiques Potassium Régulation osmotique et ouverture Faible résistance au froid et à la des stomates sécheresse Calcium Cohésion de la paroi pectocellulosique Dommages sur les méristèmes Magnésium Constituant de la chlorophylle Dépérissement des feuilles Manganèse Constituant de nombreuses enzymes Dessèchement des feuilles Certaines de ces carences peuvent être corrigées par un apport d’engrais MOLÉCULES ORGANIQUES Ce sont des molécules constituées d’un squelette carboné sur lequel se greffent d’autres atomes comme H, O, N et le P… Elles sont classées en 4 groupes : protéines, glucides, lipides et acides nucléiques. PROTÉINES Ce sont des polymères d’acides aminés (les monomères) liés par une liaison peptidique, covalente CO-NH. La structure de base des AA est toujours la même : Un carbone central sur lequel se greffe un atome d’H, deux groupements: amine et carboxyle Une chaîne latérale qui varie selon les 20 AA. La succession d’AA varie d’une protéine à l’autre. On parle de séquence primaire. Différentes interactions au sein des chaînes peptidiques donnent une structure secondaire, tertiaire puis quaternaire aboutissant à une structure tridimensionnelle aboutissant à une protéine fonctionnelle.  MOLÉCULES ORGANIQUES PROTÉINES - Fabrication des protéines se fait par condensation d’AA; - Polymères se coupent souvent par des réactions d’hydrolyse (hydratation): Réaction chimique par laquelle une molécule est coupée par l’addition d’une molécule d’eau. C’est un processus qui libère de l’énergie; - Il existe deux grands groupes de protéines : Protéines de structure: dans les membranes, le cytosquelette … Protéines enzymatiques, nécessaires à divers processus métaboliques, ex : protéases, hydrolases, etc. - Séquence des AA d’une protéine est dictée par un « gène » de l’ADN.  MOLÉCULES ORGANIQUES GLUCIDES Ce sont des molécules hydrophiles, appelées aussi sucres, composées de C,H,O selon la formule brute (CH2O)n. -Selon l’arrangement des atomes, on distingue plusieurs isomères qui n’ont pas les mêmes propriétés. Glucose (C6H12O6) Fructose Galactose (pain, riz, …) (fruits) (lait) MOLÉCULES ORGANIQUES GLUCIDES En fonction du nombre de monosaccharides, on distingue les disaccharides: association de 2 monosaccharides (maltose) et les polysaccharides: association de +++ monosaccharides pour former des polymères (amidon, glycogène, cellulose). Amidon : polymère du glucose Rôle: réserve (graines), énergie pour la cellule, composants de la paroi pectocellulosique, des acides nucléiques et des membranes, etc. MOLÉCULES ORGANIQUES LIPIDES - Ce sont des macromolécules formées d’une molécule de glycérol (alcool) et de 3 molécules d’acides gras. Formule générale : CH3-(CH2)n-COOH. Hydrophobes ou amphiphiles, ils sont solubles dans l’éther. - Acides gras sont de longues chaînes carbonées à nombre pair de carbones et portant une fonction acide au niveau du carbone. - Lipides de réserve sont constitués d’acides gras (saturés ou insaturés) et de leurs associations en triglycérides et en phospholipides. MOLÉCULES ORGANIQUES LIPIDES - Les lipides membranaires sont constitués par un assemblage de 2 acides gras, de glycérol et de phosphate. Ils ont une manière particulière de s’organiser en présence d’eau : pôle hydrophobe et pôle hydrophile. Caractère hydrophobe des membranes. Rôle: Réserves d’énergie (graines oléagineuses chez les végétaux et tissus adipeux chez les animaux), constituant des membranes, source d’énergie pour la cellule. MOLÉCULES ORGANIQUES ACIDES NUCLÉIQUES - 2 types: acide désoxyribonucléique (ADN) : localisé dans le noyau des cellules et constitue le support de l’information génétique, et l’acide ribonucléique (ARN): participe à l’expression de l’information génétique. ADN et ARN sont des macromolécules et comportent des sous unités appelées nucléotides. - ADN est le support qui sert de base à la biosynthèse des protéines. - Il existe 3 types d’ARN qui jouent un rôle essentiel dans la transcription (ARNm) et la traduction (ARNt et ARNr) de l'information génétique qui aboutit à la biosynthèse des protéines. MOLÉCULES ORGANIQUES ACIDES NUCLÉIQUES