الرئيسية
La cellule est l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice de tout être vivant. Chaque cellule est une unité vivante qui, chez les organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules identiques ou semblables sont réunies en tissus qui sont eux-mêmes réunis en organes qui eux, sont réunis en systèmes. Afin de maintenir l'homéostasie du milieu intérieur, la composition physico-chimique doit être régulée grâce à différentes protéines et différents organites.
Diversité des cellules
Dans le corps humain, il y a entre 50 et 100 millions de millions de cellules. Elles sont regroupées en environ 200 types différents dont voici quelques exemples :
Cellules sphériques
Cellules adipeuses
(http://www.pharmessen.co.za/images/fat_cell.JPG)
Cellules discoïdes
Érythrocyte (globule rouge)
(http://bio.m2osw.com/gcartable/hematiesimag.jpg)
Cellules ramifiées
Neurone
(http://faculty.ccri.edu/kamontgomery/neuron%20network.jpg)
Cellules cubiques
Épithélium cubique du tube digestif
(http://anatomy.iupui.edu/courses/histo_D502/D502f04/Labs.f04/epithelia%20lab/s90.100x.6.jpg)
Cellules flagellées
Spermatozoïde humain
(http://www.saxon.ch/ecoles/4pyves/ed-sex/spermatozoide.jpg)
Cellules allongées
Cellules musculaires
(http://www.theses.ulaval.ca/2004/21775/21775003.jpg)
Cytoplasme
Le cytoplasme désigne tout ce qui se trouve entre la membrane cellulaire et celle du noyau. C'est un colloïde nommé cytosol dans lequel baignent les organites, les inclusions et diverses molécules organiques.
Cellule
(http://www.ogm-info.com/cytoplasme.jpg)
Noyau
Seules les cellules eucaryotes possèdent un noyau. Celui-ci contient la majorité du matériel génétique de la cellule. Il a pour fonction de contrôler les réactions biochimiques du cytoplasme en régulant l'expression des gènes et de stocker l'information génétique nécessaire à la vie de la cellule et à sa division.
Où retrouve-t-on de l'ADN ailleurs que dans le noyau dans la cellule eucaryote?
Le noyau est entouré par une membrane double (enveloppe nucléaire) où l'on retrouve des pores nucléaires qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme comme la sortie des ARNm vers le cytoplasme. Elle protège également le matériel génétique précieux.
Quelles autres molécules peuvent passer à travers les pores nucléaires?
La membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique rugueux. La membrane interne est recouverte par la lamina (un réseau d'environ 2000 types de protéines) sur sa face nucléoplasmique qui joue un rôle de soutien et participerait à l'organisation des mouvements de la chromatine pendant les différentes phases du cycle cellulaire.
Noyau, nucléole et réticulum endoplasmique rugueux
(1) Enveloppe nucléaire (2) Ribosomes
(3) Pores nucléaires (4) Nucléole
(5) Chromatine (6) Noyau
(7) Réticulum endoplasmique granuleux
(
Nucléoplasme
(Wikipedia)
Nucléoplasme
Le nucléoplasme est un liquide contenu dans le noyau délimité par l'enveloppe nucléaire.
Nucléole
Le nucléole est une région du noyau impliquée dans la biosynthèse des ribosomes par la transcription des ARN ribosomiques.
Matériel génétique
Le noyau contient le matériel génétique (ADN) qui peut être sous deux formes : chromatine et chromosome.
Chromatine
La chromatine est la forme sous laquelle se présente l'ADN dans le noyau pendant l'interphase qui permet l'expression des gènes.
Chromosome
Le chromosome est une forme super enroulée de l'ADN présent pendant les divisions cellulaires.
Organites de la cellule
Les organites sont les sous-unités fonctionnelles de la cellule. La plupart d'entre eux sont entourés d'une ou de deux membranes afin de créer des sous-compartiments à l'intérieur de la cellule. D'autres sont libres dans le cytoplasme.
Réticulum endoplasmique
Le réticulum endoplasmique est présent dans les cellules eucaryotes. Il est attaché à la membrane extérieure du noyau dont il prolonge l'enveloppe nucléaire. Il est constitué d'un réseau d'espaces entourés de membranes contenant du liquide appelé citernes. On trouve deux types de réticulum endoplasmique : le lisse et le rugueux.
Réticulum endoplasmique rugueux
Une partie du réticulum endoplasmique est couverte de ribosomes qui fabriquent les protéines membranaires et celles destinées à être sécrétées, c'est le réticulum endoplasmique rugueux. Ces protéines sont fabriquées dans la lumière du réticulum endoplasmique rugueux. Elles y acquièrent leur structure tertiaire avant de se diriger vers le complexe golgien où elles subiront diverses transformations.
Réticulum endoplasmique et complexe golgien
(1) Noyau (2) Pore nucléaire (3) Réticulum endoplasmique rugueux
(4) Réticulum endoplasmique lisse (5) Ribosome
(6) Protéines transportées (7) Vésicule golgienne
( Complexe golgien (9) Face cis du complexe golgien
(10) Face trans du complexe golgien
(11) Citerne du complexe golgien
(Wikipedia)
Réticulum endoplasmique lisse
Le réticulum endoplasmique lisse ne contient pas de ribosomes à sa surface. Il participe à la biosynthèse des lipides (phospholipides membranaires, acides gras, stéroïdes...) qui engendrent le complexe golgien et les vésicules d'exocytose qui elles, régénèrent la membrane cytoplasmique. Il joue également un rôle important dans le métabolisme des glucides (dégradation du glycogène dans les cellules du foie), la détoxification des cellules (dans le foie et les reins) et le stockage du calcium.
Pourquoi les cellules hépatiques d'un alcoolique
ont-elles un réticulum endoplasmique lisse très développé?
Complexe golgien (Appareil de Golgi)
Le complexe golgien (Camillo Golgi) est constitué d'un ou de plusieurs empilements de saccules membranaires de forme discoïdale (dictyosomes). Il participe au renouvellement membranaire en libérant des vésicules qui fusionneront avec la membrane cytoplasmique. C'est là que certaines protéines sont modifiées, triées, concentrées et emballées après leur synthèse dans le réticulum. Les protéines passant par le complexe golgien sont soit destinées à l'exportation, soit demeureront dans des vésicules à l'intérieur de la cellule.
Microphotographie d'un complexe golgien
(http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/TexteTD/5TDBioCellL1/1TD
ComparProEucar/3Figures/2Organites/3Figures/9golgi.gif)
Ribosome
Les ribosomes se retrouvent à la fois chez les cellules eucaryotes et procaryotes. Leur rôle est de synthétiser les protéines à l'aide de l'information contenue dans l'ARNm. Ils sont constitués d'ARN ribosomique (ARNr) et de protéines ribosomiques et sont fabriqués dans le nucléole chez les eucaryotes. Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités, une plus petite qui «lit» l'ARNm et où se fixent les ARNt et une plus grosse qui catalyse les liaisons peptidiques entre les acides aminés. Le ribosome se déplace le long de l'ARNm.
On les retrouve dans le cytoplasme, libres ou associés au réticulum endoplasmique ou à l'enveloppe nucléaire. Lorsque plusieurs ribosomes sont attachés à un ARNm, il est appelé polyribosome. On retrouve également des ribosomes dans les mitochondries et chloroplastes. Les ribosomes libres servent à fabriquer les protéines solubles qui demeureront dans le cytosol tandis que ceux attachés au réticulum endoplasmique fabriquent les protéines destinées aux membranes, aux vésicules ou qui seront exportées à l'extérieur de la cellule.
Ribosomes (S) Petite sous unité (L) Grande sous unité
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Mitochondrie
La fonction principale des mitochondries est de récupérer l'énergie fournie par les molécules organiques et de la stocker sous forme d'ATP par le processus de phosphorylation oxydative. Les mitochondries sont entourées de deux membranes de phospholipides. La membrane externe est lisse tandis que la membrane interne porte de nombreux replis (crêtes) qui augmentent la surface de membrane (là où se réalise la phosphorylation oxydative). L'espace entre les deux membranes se nomme espace intermembranaire et tout ce qui se trouve à l'intérieur de la membrane interne se nomme matrice.
Le nombre de mitochondries à l'intérieur d'une cellule varie selon les besoins physiologiques de la cellule. Les mitochondries ont la capacité de se reproduire de façon autonome. Elles sont aussi capables de se déplacer et de fusionner entre elles.
La mitochondrie possède son propre ADN (tous comme les chloroplastes). On pense qu'il s'agit d'une endosymbiose c’est-à-dire que des cellules primitives ont ingéré des bactéries (anaérobactérie) puis ont vécu en symbiose avec ces dernières. Ceci explique la présence des deux membranes (une provenant de l'anérobactérie et l'autre de la vésicule d'endocytose de la cellule hôte).
L'ADN mitochondrial se transmet toujours de la mère vers ses enfants. Il est utilisé dans des recherches phylogénétiques.
Pourquoi l'ADN mitochondrial du père ne se transmet-il généralement pas à sa descendance?
Schéma de la structure mitochondriale
(1) Membrane interne (2) Membrane externe
(3) Espace intermembranaire (4) Matrice
(Wikipedia)
Plastes
Les plastes sont un groupe d'organites retrouvés chez les végétaux qui comprend :
les amyloplastes, qui sont incolores et contiennent de l'amidon,
les chromoplastes, qui contiennent des pigments orangés et jaunes et
les chloroplastes, qui contiennent des pigments verts (chlorophylle).
Chloroplastes
Les chloroplastes se retrouvent dans les cellules végétales et chez les algues. Ils possèdent un pigment photosensible, la chlorophylle, qui leur permet de transférer l'énergie véhiculée par les photons à des molécules chimiques (eau et gaz carbonique) et de fabriquer des molécules organiques (sucres) grâce à un mécanisme nommé photosynthèse. La plupart des parties aériennes des végétaux contiennent des chloroplastes (surtout les feuilles).
Pourquoi les feuilles des
arbres du nord de
l'hémisphère changent-elles
de couleur à l'automne?
Chaque chloroplaste est entouré de deux membranes et contiens un réseau membraneux constitué de sacs aplatis (thylakoïdes) qui baignent dans un liquide (stroma). Un empilement de thylakoïdes se nomme granum (au pluriel : des grana). Les membranes des thylakoïdes contiennent des pigments verts (chlorophylle) et jaune-orangés (caroténoïdes). Les chloroplastes contiennent également de l'ADN, des ribosomes et des enzymes.
Tout comme les mitochondries, les chloroplastes sont le résultat d'une endosymbiose (ce sont des cyanobactéries dans le cas des chloroplastes) et sont capables de se déplacer et de se reproduire.
Schéma d'un chloroplaste
(http://www.vscht.cz/eds/knihy/uid_es-002/figures/chloroplast.01.jpg)
Vacuole
Une vacuole est un sac entouré d'une membrane. On en retrouve dans les cellules animales et végétales et chez certains organismes unicellulaires vivants généralement en eau douce.
Cellules animales
On peut retrouver chez certaines cellules animales des vésicules remplies d'enzymes digestives (cellules du pancréas) ou de neurotransmetteurs (neurones) par exemple. Ces vésicules sont produites par le complexe golgien.
Vésicules remplies de neurotransmetteurs
(http://www.food-info.net/nl/national/synaps.jpg)
Cellules végétales
La vacuole centrale des cellules végétales et des champignons permet d'assurer la turgescence cellulaire. Sa membrane se nomme tonoplaste et possède des pompes ioniques. La vacuole contient de l'eau, des glucides, des ions et des pigments. Certaines vacuoles centrales accumulent des réserves ou des substances particulières (parfois toxiques comme l'opium) ou des déchets ce qui leur permet de détoxifier la cellule. La vacuole représente la majorité du volume cellulaire de la cellule adulte (entre 80 et 90 %). Les réserves de saccharose chez la betterave et la canne à sucre sont accumulées en solution dans les vacuoles. Les vacuoles sont fabriquées par le réticulum endoplasmique lisse. Elles peuvent aussi protéger la plante contre les prédateurs, car elles renferment parfois des composés toxiques ou désagréables au goût.
Vacuole selon la turgescence cellulaire
Unicellulaires
Des vacuoles contractiles sont présentes chez certains protozoaires vivant en eau douce. Elles permettent d'évacuer l'eau en excès dans le cytoplasme et la locomotion. Des vacuoles de phagocytose (vacuoles digestives) se rencontrent chez les unicellulaires qui se nourrissent par endocytose. Ces vacuoles fusionnent avec des lysosomes et après digestion s'ouvrent à l'extérieur, rejetant les éléments non digérés.
Protozoaire
(http://science.kennesaw.edu/biophys/biodiversity/protista/pictures/paramecium.gif)
Lysosome
Les lysosomes sont présents dans le cytosol de toutes les cellules eucaryotes. Ils contiennent des enzymes digestives (hydrolases acides), qui fonctionnent à un pH voisin de 4,8. Ils sont formés par le complexe golgien.
Les lysozymes sont les enzymes du lysosome. Toutes ces enzymes sont produites par le réticulum endoplasmique et transportées et modifiées par le complexe golgien. On y retrouve des lipases (dégradent les lipides en acides gras), des carbohydrases (dégradent les sucres), des protéases (dégradent les protéines en peptide), des peptidases (dégradent les peptides en acides aminés) et des nucléases (dégradent les acides nucléiques en nucléosides). Les lysosomes sont en fait le " système digestif " des cellules en s'attaquant aux nutriments et " l'usine de démolition " en dégradant les vieux organites.
Qu'arriverait-il à la cellule advenant une rupture de la membrane des lysosomes remplis d'enzymes digestives?
Lysosome
(http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/e/lysosomes/lysozome.jpg)
Peroxysome
Les peroxysomes sont des sacs membraneux qui s'occupent de la détoxification grâce à leurs enzymes oxydases et catalases. Elles s'attaquent aux radicaux libres, à l'alcool et au formaldéhyde. Elles oxydent également certains acides gras. Les peroxysomes se reproduisent eux-mêmes en se coupant en deux.
Saviez-vous qu'un groupe de musique composé de biochimistes se nomme " Radicaux libres "?
Peroxysome
(http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/gbb.cel.fa.108.b3/
content/images/08_06_peroxisome.jpg)
Centrosome
Chez les cellules animales, le centrosome est le centre organisateur des microtubules. Il est composé d'une paire de centrioles, perpendiculaire l'une à l'autre. Les microtubules croissent à partir de ce centre pour former un réseau impliqué dans la division cellulaire.
Centrosome
(http://www.khayma.com/fatsvt/gen/centrosome.JPG)
Cytosquelette
Le cytosquelette est l'ensemble des polymères biologiques qui confèrent à la cellule l'essentiel de ses propriétés mécaniques et est à l'origine de la plupart des forces exercées par la cellule pour se déplacer et se nourrir.
Il est formé de microtubules qui aident à résister à la compression, de microfilaments d'actine qui aident à supporter la tension et de filaments intermédiaires qui supportent également la tension.
Cytosquelette : en bleu, le noyau, en vert, les
microtubules et en rouge, les filaments d'actine.
(Wikipedia)
Microtubules
Un microtubule est un tube dont la paroi est constituée de plusieurs filaments de tubuline (13 en général par microtubule). Chaque filament est constitué de deux tubulines (α et β).
Ils aident à maintenir la forme des cellules en résistant à la compression. Ils assurent le mouvement des chromosomes lors de la division cellulaire. Ils participent au transport cytoplasmique en transportant diverses molécules et divers organites dans l'axone et les dendrites des neurones par exemple. On les retrouve autour du centrosome, dans le cytosquelette, les cils et les flagelles.
Microtubules
(http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/
gbb.cel.fa.104.b3/content/access.htm)
Microfilaments d'actine
Les microfilaments d'actine sont constitués de deux chaînes d'actine entortillées. Elles contribuent au maintien de la forme des cellules en supportant la tension. Elles sont impliquées dans la contraction musculaire (avec la myosine). Elles participent au transport intracellulaire et sont responsables de la formation du sillon lors de la division cellulaire.
Microfilaments d'actine
Animations sur le fonctionnement de l'actine et de la troponine
Filaments intermédiaires
Les filaments intermédiaires ont une taille intermédiaire entre les microtubules et les microfilaments d'actine (d'où leur nom!). Ce sont des filaments de kératine enroulés à la manière d'un gros câble. Ils contribuent au maintien de la forme des cellules en supportant la tension et servent à fixer le noyau et certains organites dans la cellule.
Filaments intermédiaires de kératine
(http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/gbb.cel.fa.104.b3/content/images/fig17.jpg)
Cytosquelette
(http://www.bio.espci.fr/scolarite/c_BIO/cell/cell21.jpg)
Cils et flagelles
Les cils et les flagelles permettent aux cellules de se déplacer ou de déplacer du liquide. Ils sont constitués de microtubules.
Cils
Les cils sont des structures filiformes situées à la surface de certaines cellules. Elles permettent soit un mouvement de la cellule (chez les procaryotes), soit une agitation du milieu extérieur (procaryotes et eucaryotes). Chez l'humain, ils peuvent contrôler le déplacement de l'ovocyte dans les trompes utérines, du mucus dans les voies respiratoires ou du liquide cérébrospinal dans la moelle épinière et l'encéphale.
Mouvements des cils
(http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/Image117.gif)
Flagelles
Le flagelle assure la mobilité des spermatozoïdes et de plusieurs procaryotes. C'est un prolongement cytoplasmique dont la structure est composée de protéines qui ondule à la manière d'un serpent.
Flagelles
(Wikipedia)
Mouvement des flagelles
(http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/Image117.gif)
Animation sur le mouvement des cils et des flagelles
Inclusions
Les inclusions sont des réserves qui ne se trouvent pas dans toutes les cellules. On trouve des inclusions de lipides dans les cellules adipeuses, des inclusions de glycogène dans les cellules musculaires et du foie et des inclusions de mélanine (pigment) dans les cellules de la peau.
inclusions cytoplasmiques
(http://path.upmc.edu/divisions/neuropath/bpath/cases/case37/images/figure3.jpg)
Paroi cellulaire
Les cellules végétales, les champignons et les bactéries possèdent une paroi qui les protège, maintient leur forme et prévient l'absorption excessive d'eau.
Paroi végétale
La paroi végétale évolue selon l'âge des tissus végétaux. La première paroi à apparaître est dite primaire puis évolue pour devenir la paroi secondaire.
Paroi primaire
La paroi primaire est composée de fibres de cellulose, d'hémicellulose et de chaînes peptidiques et d'eau (jusqu'à 80 % de la masse de la paroi). La paroi doit être rigide pour jouer son rôle de squelette et assurer une élasticité permettant la croissance et la division cellulaire.
Paroi secondaire
La paroi secondaire est constituée des mêmes éléments que la paroi primaire avec en plus de la lignine. Elle devient plus rigide que la paroi primaire et ne permet plus la croissance cellulaire. On y trouve une plus grande proportion de cellulose et elle se situe sous la paroi primaire puisqu'elle est synthétisée plus tard.
Lamelle moyenne
Une couche externe nommée lamelle moyenne est formée de pectines et d'autres éléments (polysaccharides adhésifs) assurent l'adhésion entre les cellules.
Paroi végétale
(http://taste.versailles.inra.fr/inapg/reactdef/images/intro/paroi.gif)
Constituants de la paroi végétale
(http://www.spectrosciences.com/spip.php?article51)
Paroi bactérienne
La paroi bactérienne donne la forme et protège les bactéries. Sa composition varie d'un groupe de bactéries à l'autre (Gram positif et Gram négatif).
Paroi bactérienne (Gram négatif)
(http://stl_bjb.ac-dijon.fr/microbio/mparoibacterienne.htm)
Paroi bactérienne (Gram positif)
(http://stl_bjb.ac-dijon.fr/microbio/mparoibacterienne.htm)
Exercice
Comparez les caractéristiques des cellules animales, végétales et bactériennes (voir figures suivantes) dans un tableau. Trouvez les différences et similitudes.
Cellule animale
(http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/fencmed/targets/illus/ilt/T059292A.gif)
Cellule animale
(http://www.peres-fondateurs.com/zarathoustra/docs/Cellanim.jpg)
Cellule végétale
(http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/fencmed/targets/illus/ilt/T059293A.gif)
Cellule végétale
(http://www.infovisual.info/01/001_fr.html)
Cellule bactérienne
(http://www.respectdugolfe.org/news/bacterie.jpg)
Cellule bactérienne
(Wikipedia)
Diversité des cellules
Dans le corps humain, il y a entre 50 et 100 millions de millions de cellules. Elles sont regroupées en environ 200 types différents dont voici quelques exemples :
Cellules sphériques
Cellules adipeuses
(http://www.pharmessen.co.za/images/fat_cell.JPG)
Cellules discoïdes
Érythrocyte (globule rouge)
(http://bio.m2osw.com/gcartable/hematiesimag.jpg)
Cellules ramifiées
Neurone
(http://faculty.ccri.edu/kamontgomery/neuron%20network.jpg)
Cellules cubiques
Épithélium cubique du tube digestif
(http://anatomy.iupui.edu/courses/histo_D502/D502f04/Labs.f04/epithelia%20lab/s90.100x.6.jpg)
Cellules flagellées
Spermatozoïde humain
(http://www.saxon.ch/ecoles/4pyves/ed-sex/spermatozoide.jpg)
Cellules allongées
Cellules musculaires
(http://www.theses.ulaval.ca/2004/21775/21775003.jpg)
Cytoplasme
Le cytoplasme désigne tout ce qui se trouve entre la membrane cellulaire et celle du noyau. C'est un colloïde nommé cytosol dans lequel baignent les organites, les inclusions et diverses molécules organiques.
Cellule
(http://www.ogm-info.com/cytoplasme.jpg)
Noyau
Seules les cellules eucaryotes possèdent un noyau. Celui-ci contient la majorité du matériel génétique de la cellule. Il a pour fonction de contrôler les réactions biochimiques du cytoplasme en régulant l'expression des gènes et de stocker l'information génétique nécessaire à la vie de la cellule et à sa division.
Où retrouve-t-on de l'ADN ailleurs que dans le noyau dans la cellule eucaryote?
Le noyau est entouré par une membrane double (enveloppe nucléaire) où l'on retrouve des pores nucléaires qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme comme la sortie des ARNm vers le cytoplasme. Elle protège également le matériel génétique précieux.
Quelles autres molécules peuvent passer à travers les pores nucléaires?
La membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique rugueux. La membrane interne est recouverte par la lamina (un réseau d'environ 2000 types de protéines) sur sa face nucléoplasmique qui joue un rôle de soutien et participerait à l'organisation des mouvements de la chromatine pendant les différentes phases du cycle cellulaire.
Noyau, nucléole et réticulum endoplasmique rugueux
(1) Enveloppe nucléaire (2) Ribosomes
(3) Pores nucléaires (4) Nucléole
(5) Chromatine (6) Noyau
(7) Réticulum endoplasmique granuleux
(
Nucléoplasme(Wikipedia)
Nucléoplasme
Le nucléoplasme est un liquide contenu dans le noyau délimité par l'enveloppe nucléaire.
Nucléole
Le nucléole est une région du noyau impliquée dans la biosynthèse des ribosomes par la transcription des ARN ribosomiques.
Matériel génétique
Le noyau contient le matériel génétique (ADN) qui peut être sous deux formes : chromatine et chromosome.
Chromatine
La chromatine est la forme sous laquelle se présente l'ADN dans le noyau pendant l'interphase qui permet l'expression des gènes.
Chromosome
Le chromosome est une forme super enroulée de l'ADN présent pendant les divisions cellulaires.
Organites de la cellule
Les organites sont les sous-unités fonctionnelles de la cellule. La plupart d'entre eux sont entourés d'une ou de deux membranes afin de créer des sous-compartiments à l'intérieur de la cellule. D'autres sont libres dans le cytoplasme.
Réticulum endoplasmique
Le réticulum endoplasmique est présent dans les cellules eucaryotes. Il est attaché à la membrane extérieure du noyau dont il prolonge l'enveloppe nucléaire. Il est constitué d'un réseau d'espaces entourés de membranes contenant du liquide appelé citernes. On trouve deux types de réticulum endoplasmique : le lisse et le rugueux.
Réticulum endoplasmique rugueux
Une partie du réticulum endoplasmique est couverte de ribosomes qui fabriquent les protéines membranaires et celles destinées à être sécrétées, c'est le réticulum endoplasmique rugueux. Ces protéines sont fabriquées dans la lumière du réticulum endoplasmique rugueux. Elles y acquièrent leur structure tertiaire avant de se diriger vers le complexe golgien où elles subiront diverses transformations.
Réticulum endoplasmique et complexe golgien
(1) Noyau (2) Pore nucléaire (3) Réticulum endoplasmique rugueux
(4) Réticulum endoplasmique lisse (5) Ribosome
(6) Protéines transportées (7) Vésicule golgienne
(
Complexe golgien (9) Face cis du complexe golgien(10) Face trans du complexe golgien
(11) Citerne du complexe golgien
(Wikipedia)
Réticulum endoplasmique lisse
Le réticulum endoplasmique lisse ne contient pas de ribosomes à sa surface. Il participe à la biosynthèse des lipides (phospholipides membranaires, acides gras, stéroïdes...) qui engendrent le complexe golgien et les vésicules d'exocytose qui elles, régénèrent la membrane cytoplasmique. Il joue également un rôle important dans le métabolisme des glucides (dégradation du glycogène dans les cellules du foie), la détoxification des cellules (dans le foie et les reins) et le stockage du calcium.
Pourquoi les cellules hépatiques d'un alcoolique
ont-elles un réticulum endoplasmique lisse très développé?
Complexe golgien (Appareil de Golgi)
Le complexe golgien (Camillo Golgi) est constitué d'un ou de plusieurs empilements de saccules membranaires de forme discoïdale (dictyosomes). Il participe au renouvellement membranaire en libérant des vésicules qui fusionneront avec la membrane cytoplasmique. C'est là que certaines protéines sont modifiées, triées, concentrées et emballées après leur synthèse dans le réticulum. Les protéines passant par le complexe golgien sont soit destinées à l'exportation, soit demeureront dans des vésicules à l'intérieur de la cellule.
Microphotographie d'un complexe golgien
(http://ead.univ-angers.fr/~jaspard/Page2/TexteTD/5TDBioCellL1/1TD
ComparProEucar/3Figures/2Organites/3Figures/9golgi.gif)
Ribosome
Les ribosomes se retrouvent à la fois chez les cellules eucaryotes et procaryotes. Leur rôle est de synthétiser les protéines à l'aide de l'information contenue dans l'ARNm. Ils sont constitués d'ARN ribosomique (ARNr) et de protéines ribosomiques et sont fabriqués dans le nucléole chez les eucaryotes. Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités, une plus petite qui «lit» l'ARNm et où se fixent les ARNt et une plus grosse qui catalyse les liaisons peptidiques entre les acides aminés. Le ribosome se déplace le long de l'ARNm.
On les retrouve dans le cytoplasme, libres ou associés au réticulum endoplasmique ou à l'enveloppe nucléaire. Lorsque plusieurs ribosomes sont attachés à un ARNm, il est appelé polyribosome. On retrouve également des ribosomes dans les mitochondries et chloroplastes. Les ribosomes libres servent à fabriquer les protéines solubles qui demeureront dans le cytosol tandis que ceux attachés au réticulum endoplasmique fabriquent les protéines destinées aux membranes, aux vésicules ou qui seront exportées à l'extérieur de la cellule.
Ribosomes (S) Petite sous unité (L) Grande sous unité
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Mitochondrie
La fonction principale des mitochondries est de récupérer l'énergie fournie par les molécules organiques et de la stocker sous forme d'ATP par le processus de phosphorylation oxydative. Les mitochondries sont entourées de deux membranes de phospholipides. La membrane externe est lisse tandis que la membrane interne porte de nombreux replis (crêtes) qui augmentent la surface de membrane (là où se réalise la phosphorylation oxydative). L'espace entre les deux membranes se nomme espace intermembranaire et tout ce qui se trouve à l'intérieur de la membrane interne se nomme matrice.
Le nombre de mitochondries à l'intérieur d'une cellule varie selon les besoins physiologiques de la cellule. Les mitochondries ont la capacité de se reproduire de façon autonome. Elles sont aussi capables de se déplacer et de fusionner entre elles.
La mitochondrie possède son propre ADN (tous comme les chloroplastes). On pense qu'il s'agit d'une endosymbiose c’est-à-dire que des cellules primitives ont ingéré des bactéries (anaérobactérie) puis ont vécu en symbiose avec ces dernières. Ceci explique la présence des deux membranes (une provenant de l'anérobactérie et l'autre de la vésicule d'endocytose de la cellule hôte).
L'ADN mitochondrial se transmet toujours de la mère vers ses enfants. Il est utilisé dans des recherches phylogénétiques.
Pourquoi l'ADN mitochondrial du père ne se transmet-il généralement pas à sa descendance?
Schéma de la structure mitochondriale
(1) Membrane interne (2) Membrane externe
(3) Espace intermembranaire (4) Matrice
(Wikipedia)
Plastes
Les plastes sont un groupe d'organites retrouvés chez les végétaux qui comprend :
les amyloplastes, qui sont incolores et contiennent de l'amidon,
les chromoplastes, qui contiennent des pigments orangés et jaunes et
les chloroplastes, qui contiennent des pigments verts (chlorophylle).
Chloroplastes
Les chloroplastes se retrouvent dans les cellules végétales et chez les algues. Ils possèdent un pigment photosensible, la chlorophylle, qui leur permet de transférer l'énergie véhiculée par les photons à des molécules chimiques (eau et gaz carbonique) et de fabriquer des molécules organiques (sucres) grâce à un mécanisme nommé photosynthèse. La plupart des parties aériennes des végétaux contiennent des chloroplastes (surtout les feuilles).
Pourquoi les feuilles des
arbres du nord de
l'hémisphère changent-elles
de couleur à l'automne?
Chaque chloroplaste est entouré de deux membranes et contiens un réseau membraneux constitué de sacs aplatis (thylakoïdes) qui baignent dans un liquide (stroma). Un empilement de thylakoïdes se nomme granum (au pluriel : des grana). Les membranes des thylakoïdes contiennent des pigments verts (chlorophylle) et jaune-orangés (caroténoïdes). Les chloroplastes contiennent également de l'ADN, des ribosomes et des enzymes.
Tout comme les mitochondries, les chloroplastes sont le résultat d'une endosymbiose (ce sont des cyanobactéries dans le cas des chloroplastes) et sont capables de se déplacer et de se reproduire.
Schéma d'un chloroplaste
(http://www.vscht.cz/eds/knihy/uid_es-002/figures/chloroplast.01.jpg)
Vacuole
Une vacuole est un sac entouré d'une membrane. On en retrouve dans les cellules animales et végétales et chez certains organismes unicellulaires vivants généralement en eau douce.
Cellules animales
On peut retrouver chez certaines cellules animales des vésicules remplies d'enzymes digestives (cellules du pancréas) ou de neurotransmetteurs (neurones) par exemple. Ces vésicules sont produites par le complexe golgien.
Vésicules remplies de neurotransmetteurs
(http://www.food-info.net/nl/national/synaps.jpg)
Cellules végétales
La vacuole centrale des cellules végétales et des champignons permet d'assurer la turgescence cellulaire. Sa membrane se nomme tonoplaste et possède des pompes ioniques. La vacuole contient de l'eau, des glucides, des ions et des pigments. Certaines vacuoles centrales accumulent des réserves ou des substances particulières (parfois toxiques comme l'opium) ou des déchets ce qui leur permet de détoxifier la cellule. La vacuole représente la majorité du volume cellulaire de la cellule adulte (entre 80 et 90 %). Les réserves de saccharose chez la betterave et la canne à sucre sont accumulées en solution dans les vacuoles. Les vacuoles sont fabriquées par le réticulum endoplasmique lisse. Elles peuvent aussi protéger la plante contre les prédateurs, car elles renferment parfois des composés toxiques ou désagréables au goût.
Vacuole selon la turgescence cellulaire
Unicellulaires
Des vacuoles contractiles sont présentes chez certains protozoaires vivant en eau douce. Elles permettent d'évacuer l'eau en excès dans le cytoplasme et la locomotion. Des vacuoles de phagocytose (vacuoles digestives) se rencontrent chez les unicellulaires qui se nourrissent par endocytose. Ces vacuoles fusionnent avec des lysosomes et après digestion s'ouvrent à l'extérieur, rejetant les éléments non digérés.
Protozoaire
(http://science.kennesaw.edu/biophys/biodiversity/protista/pictures/paramecium.gif)
Lysosome
Les lysosomes sont présents dans le cytosol de toutes les cellules eucaryotes. Ils contiennent des enzymes digestives (hydrolases acides), qui fonctionnent à un pH voisin de 4,8. Ils sont formés par le complexe golgien.
Les lysozymes sont les enzymes du lysosome. Toutes ces enzymes sont produites par le réticulum endoplasmique et transportées et modifiées par le complexe golgien. On y retrouve des lipases (dégradent les lipides en acides gras), des carbohydrases (dégradent les sucres), des protéases (dégradent les protéines en peptide), des peptidases (dégradent les peptides en acides aminés) et des nucléases (dégradent les acides nucléiques en nucléosides). Les lysosomes sont en fait le " système digestif " des cellules en s'attaquant aux nutriments et " l'usine de démolition " en dégradant les vieux organites.
Qu'arriverait-il à la cellule advenant une rupture de la membrane des lysosomes remplis d'enzymes digestives?
Lysosome
(http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/e/lysosomes/lysozome.jpg)
Peroxysome
Les peroxysomes sont des sacs membraneux qui s'occupent de la détoxification grâce à leurs enzymes oxydases et catalases. Elles s'attaquent aux radicaux libres, à l'alcool et au formaldéhyde. Elles oxydent également certains acides gras. Les peroxysomes se reproduisent eux-mêmes en se coupant en deux.
Saviez-vous qu'un groupe de musique composé de biochimistes se nomme " Radicaux libres "?
Peroxysome
(http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/gbb.cel.fa.108.b3/
content/images/08_06_peroxisome.jpg)
Centrosome
Chez les cellules animales, le centrosome est le centre organisateur des microtubules. Il est composé d'une paire de centrioles, perpendiculaire l'une à l'autre. Les microtubules croissent à partir de ce centre pour former un réseau impliqué dans la division cellulaire.
Centrosome
(http://www.khayma.com/fatsvt/gen/centrosome.JPG)
Cytosquelette
Le cytosquelette est l'ensemble des polymères biologiques qui confèrent à la cellule l'essentiel de ses propriétés mécaniques et est à l'origine de la plupart des forces exercées par la cellule pour se déplacer et se nourrir.
Il est formé de microtubules qui aident à résister à la compression, de microfilaments d'actine qui aident à supporter la tension et de filaments intermédiaires qui supportent également la tension.
Cytosquelette : en bleu, le noyau, en vert, les
microtubules et en rouge, les filaments d'actine.
(Wikipedia)
Microtubules
Un microtubule est un tube dont la paroi est constituée de plusieurs filaments de tubuline (13 en général par microtubule). Chaque filament est constitué de deux tubulines (α et β).
Ils aident à maintenir la forme des cellules en résistant à la compression. Ils assurent le mouvement des chromosomes lors de la division cellulaire. Ils participent au transport cytoplasmique en transportant diverses molécules et divers organites dans l'axone et les dendrites des neurones par exemple. On les retrouve autour du centrosome, dans le cytosquelette, les cils et les flagelles.
Microtubules
(http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/
gbb.cel.fa.104.b3/content/access.htm)
Microfilaments d'actine
Les microfilaments d'actine sont constitués de deux chaînes d'actine entortillées. Elles contribuent au maintien de la forme des cellules en supportant la tension. Elles sont impliquées dans la contraction musculaire (avec la myosine). Elles participent au transport intracellulaire et sont responsables de la formation du sillon lors de la division cellulaire.
Microfilaments d'actine
Animations sur le fonctionnement de l'actine et de la troponine
Filaments intermédiaires
Les filaments intermédiaires ont une taille intermédiaire entre les microtubules et les microfilaments d'actine (d'où leur nom!). Ce sont des filaments de kératine enroulés à la manière d'un gros câble. Ils contribuent au maintien de la forme des cellules en supportant la tension et servent à fixer le noyau et certains organites dans la cellule.
Filaments intermédiaires de kératine
(http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/atelier/ikramer/biocell_diffusion/gbb.cel.fa.104.b3/content/images/fig17.jpg)
Cytosquelette
(http://www.bio.espci.fr/scolarite/c_BIO/cell/cell21.jpg)
Cils et flagelles
Les cils et les flagelles permettent aux cellules de se déplacer ou de déplacer du liquide. Ils sont constitués de microtubules.
Cils
Les cils sont des structures filiformes situées à la surface de certaines cellules. Elles permettent soit un mouvement de la cellule (chez les procaryotes), soit une agitation du milieu extérieur (procaryotes et eucaryotes). Chez l'humain, ils peuvent contrôler le déplacement de l'ovocyte dans les trompes utérines, du mucus dans les voies respiratoires ou du liquide cérébrospinal dans la moelle épinière et l'encéphale.
Mouvements des cils
(http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/Image117.gif)
Flagelles
Le flagelle assure la mobilité des spermatozoïdes et de plusieurs procaryotes. C'est un prolongement cytoplasmique dont la structure est composée de protéines qui ondule à la manière d'un serpent.
Flagelles
(Wikipedia)
Mouvement des flagelles
(http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/cm1504/Image117.gif)
Animation sur le mouvement des cils et des flagelles
Inclusions
Les inclusions sont des réserves qui ne se trouvent pas dans toutes les cellules. On trouve des inclusions de lipides dans les cellules adipeuses, des inclusions de glycogène dans les cellules musculaires et du foie et des inclusions de mélanine (pigment) dans les cellules de la peau.
inclusions cytoplasmiques
(http://path.upmc.edu/divisions/neuropath/bpath/cases/case37/images/figure3.jpg)
Paroi cellulaire
Les cellules végétales, les champignons et les bactéries possèdent une paroi qui les protège, maintient leur forme et prévient l'absorption excessive d'eau.
Paroi végétale
La paroi végétale évolue selon l'âge des tissus végétaux. La première paroi à apparaître est dite primaire puis évolue pour devenir la paroi secondaire.
Paroi primaire
La paroi primaire est composée de fibres de cellulose, d'hémicellulose et de chaînes peptidiques et d'eau (jusqu'à 80 % de la masse de la paroi). La paroi doit être rigide pour jouer son rôle de squelette et assurer une élasticité permettant la croissance et la division cellulaire.
Paroi secondaire
La paroi secondaire est constituée des mêmes éléments que la paroi primaire avec en plus de la lignine. Elle devient plus rigide que la paroi primaire et ne permet plus la croissance cellulaire. On y trouve une plus grande proportion de cellulose et elle se situe sous la paroi primaire puisqu'elle est synthétisée plus tard.
Lamelle moyenne
Une couche externe nommée lamelle moyenne est formée de pectines et d'autres éléments (polysaccharides adhésifs) assurent l'adhésion entre les cellules.
Paroi végétale
(http://taste.versailles.inra.fr/inapg/reactdef/images/intro/paroi.gif)
Constituants de la paroi végétale
(http://www.spectrosciences.com/spip.php?article51)
Paroi bactérienne
La paroi bactérienne donne la forme et protège les bactéries. Sa composition varie d'un groupe de bactéries à l'autre (Gram positif et Gram négatif).
Paroi bactérienne (Gram négatif)
(http://stl_bjb.ac-dijon.fr/microbio/mparoibacterienne.htm)
Paroi bactérienne (Gram positif)
(http://stl_bjb.ac-dijon.fr/microbio/mparoibacterienne.htm)
Exercice
Comparez les caractéristiques des cellules animales, végétales et bactériennes (voir figures suivantes) dans un tableau. Trouvez les différences et similitudes.
Cellule animale
(http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/fencmed/targets/illus/ilt/T059292A.gif)
Cellule animale
(http://www.peres-fondateurs.com/zarathoustra/docs/Cellanim.jpg)
Cellule végétale
(http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/fencmed/targets/illus/ilt/T059293A.gif)
Cellule végétale
(http://www.infovisual.info/01/001_fr.html)
Cellule bactérienne
(http://www.respectdugolfe.org/news/bacterie.jpg)
Cellule bactérienne
(Wikipedia)
» إختبار الثلاثي الثالث مادة العلوم الطبيعية
» دلیل بناء اختبار مادة علوم الطبیعة والحیاة في امتحان شھادة البكالوریا – أكتوبر 2017
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