Chapitre 1 : le vivant, sa diversité et les fonctions qui ...
Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)
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Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)
Bernadette Féry Automne 2008
Chapitres 4, 5 et 6Campbell, 3 e édition
Cours 2
Glucose
LE VIVANT EST FAIT DE CARBONELES MACROMOLÉCULES LA CELLULE
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1. Le vivant est fait essentiellement de carbone2. Le vivant est fait de volumineuses molécules à base de
carbone qui servent de support structural aux êtres vivants3. Les propriétés des molécules organiques dépendent de leur
squelette carboné et de leurs groupements fonctionnels4. Les molécules organiques complexes du vivant s’édifient à
partir de molécules plus simples5. Les réactions de condensation et d’hydrolyse construisent et
démantèlent les polymères6. Le métabolisme
Partie 1 : Introduction aux molécules organiques
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1. Le vivant est fait de volumineuses molécules à base de carbone qui servent de support structural aux êtres vivants
Le carbone produit de grosses molécules parce qu’il établit quatre liaisons chimiques lorsqu'il réagit (4 électrons de valence). Il est comme un carrefour d'où une molécule peut se ramifier dans quatre directions. Cela produit de grandes chaînes carbonées, droites, ramifiées et ou cycliques, favorables à la structuration des êtres vivants.
D’une certaine façon, les molécules du vivant sont constituées d’un squelette de carbone auquel se greffent d’autres atomes comme l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le phosphore …
Campbell (3eéd.) — Figure 4.5 : 62
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2. Les molécules du carbone sont les molécules du vivant mais les molécules minérales sont essentielles à la vie
MOLÉCULES ORGANIQUES MOLÉCULES MINÉRALES
• Molécules ne contenant pas de carbone sauf certains composés du carbone comme le CO2 (p. 61) et les carbonates CO3
2- qui sont abondants dans l'environnement. Ces composés sont considérés à la fois comme organiques et inorganiques.
• Étudiées par la chimie inorganique
• Unies par liaisons ioniques• De petite taille, ces molécules
ne peuvent servir de support structural aux êtres vivants.
• Eau, sels minéraux, acides et bases
• Molécules à base de carbone• Étudiées par la chimie organique• Unies par liaisons covalentes• Les composés organiques peuvent être très petits ou
gigantesques et servir alors de molécules structurantes pour le vivant.
• Le méthane CH4 est minuscule alors que certaines protéines ont une masse moléculaire supérieure à 1 000 000 daltons. (1 dalton = la masse d'un proton ou d'un neutron c'est-à-dire 1, p. 33)
• Les molécules du carbone proviennent généralement de l'activité métabolique des «vivants» sauf les composés du carbone qui sont abondants dans l'environnement (CO2 et carbonates CO3
2- ) ainsi que les composés du carbone synthétisés par les chimistes (fibres textiles synthétiques à base de polyester : Tergal, Dacron...).
• Protéines, acides nucléiques (ADN et ARN), glucides, lipides et vitamines
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3. Les propriétés des molécules organiques (et donc leur rôle biologique) dépendent de leur squelette carboné et de leurs groupements fonctionnels
GlucoseSucre du pain, du riz, des patates…
GalactoseSucre du lait
Fructose Sucre des fruits
Leur squelette carboné Campbell (3eéd.)
— Figure 5.3 : 73Exemple des isomères
Les isomères sont des molécules qui ont la même formule moléculaire mais un arrangement distinct de leurs atomes.Ils n’ont pas les mêmes propriétés.
La cellule préfère le glucose.
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Leurs groupements fonctionnels
Un groupement fonctionnel est un regroupement d'atomes particulier que l'on retrouve fréquemment «accroché» aux squelettes carbonés des molécules en leur conférant une réactivité plus grande (la chaîne carbonée est peu réactive) et définie (même type de réaction d'une molécule à l'autre).
Chaîne carbonée
Groupement phosphate
Groupement hydroxyle
Groupement amine
Groupement carboxyle
Groupement carbonyle
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Groupement hydroxyle — OH1. Caractérise les alcools2. Groupement polaire capable
de se dissoudre dans l’eau, également polaire
Campbell (3eéd.) — Figure 4.10 : 65
Éthanol
Groupement carbonyle — CO
Caractérise les sucres
Acétone
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Groupement carboxyle — COOH
Groupement carboxyle dans sa «forme ionisée»
Proton : atome d’hydrogène sans son électron
1. Caractérise les acides aminés (dans les protéines).2. Se comporte comme un acide car libère des protons (H+) dans
la solution. (Rend les molécules acides)3. La forme ionisée (en solution) est :
—COOH — COO- + H+
Acide acétique
H+
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Glycine
1. Caractérise les acides aminés (dans les protéines).2. Se comporte comme une base car accepte des protons (H+)
de la solution. (Rend les molécules basiques.)3. La forme ionisée (en solution) est :
—NH2 + H+ —NH3+
Groupement amine — NH2
« FormeIonisée » du groupement amine
H+
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Glycérophosphate
Groupement phosphate (acide phosphorique)—OPO3H2 ou plus simplement : —PO4
1. Caractérise les acides du noyau : l'ADN et l'ARN2. La forme ionisée (en solution) est : —OPO3H2 —
OPO3 2- + 2H+
3. Groupement acide car libère 2 protons dans la solution4. Groupement capable de donner de l’énergie à d’autres
molécules par transfert des deux charges négatives et instables
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Campbell (3eéd.) — Figure 4.9 : 64
Exemple de propriétés différentes à cause d’un groupement fonctionnel distinct
Lionne
LionHormone mâle : testostérone
Hormone femelle : oestradiol
Groupement carbonyle
Groupement hydroxyle
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4. Les molécules organiques complexes du vivant s’édifient à partir de molécules plus simples
Les molécules organiques complexes du vivant se forment dans les cellules à partir de molécules organiques simples.
MacromoléculeMolécule géante constituée de milliers d'atomes
Les quatre principales classes de molécules organiques sont les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques.
Les molécules organiques sont souvent énormes et sont désignées par le terme général de macromolécules.
Les macromolécules, sauf les lipides, sont organisées en monomères et en polymères.
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Les polymères et les monomèresLes polymères sont de grosses molécules formées d’un grand nombre d’unités structurales identiques ou semblables (les monomères) rattachées par des liaisons covalentes.
Comme une chaîne de wagons, les wagons étant les monomères et le train, le polymère.
PolymèreGrosse molécule formée d’un grand nombre d’unités identiques ou semblables : les monomères
MonomèreUnité structurale d’un polymère.
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Trois exemples de polymères
Campbell (3eéd.) — Figure 5.6 : 75
Le glycogène. Petit polymère de glucose, fortement ramifié, situé dans le foie et les muscles des animaux.
Rôle du glycogèneRéserve de sucre chez les animaux
Glucose• Monomère du glycogène• Sucre à 6 carbones
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L’amidon. Gros polymère de glucose, formé de deux types de chaînes de glucose, situé dans les chloroplastes des plantes.
Le glucose produit lors de la photosynthèse peut être transformé en amidon. C'est sous cette forme qu'il est stocké dans le chloroplaste. Dans certains cas, la quantité d'amidon stockée peut devenir tellement grande qu'elle occupe tout le volume du chloroplaste. Celui-ci perd toute la chlorophylle qu'il contient et devient "amyloplaste". Les amyloplastes se trouvent essentiellement dans les racines, les tubercules et les graines.
AmylopectineChaîne ramifiée
AmyloseChaîne droite
Source
Rôle de l’amidonRéserve de sucre chez les plantes
Chloroplaste
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Une microfibrille de cellulose (environ 80 molécules de cellulose)
Une molécule de cellulose
La cellulose. Gros polymère de glucose, situé dans la paroi des cellules végétales.
Rôle de la celluloseNon digestible par les enzymes animaux, elle maintient le volume des selles et empêche la constipation
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5. Les réactions de condensation et d’hydrolyse construisent et démantèlent les polymères
Les polymères se construisent souvent par des réactions de condensation (déshydratation)
Campbell (3eéd.) — Figure 5.2 : 72
Court polymère Monomère « libre »
Polymère «allongé »
Condensation• Réaction chimique
par laquelle une molécule se lie à une autre en libérant une molécule d’eau.
• Processus qui requiert de l’énergie et l’aide d’un enzyme (catalyseur)
La fabrication des protéines se fait par condensation d’acides aminés.
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Les polymères se démantèlent souvent par des réactions d’hydrolyse (hydratation)
Campbell (3eéd.) — Figure 5.2 : 72
Polymère « raccourci » Monomère « libre »
Polymère
Hydrolyse• Réaction chimique par
laquelle une molécule est brisée par l’ajout d’une molécule d’eau.
• Processus qui libère de l’énergie et requiert l’aide d’un enzyme (catalyseur)
La digestion des aliments dans l’intestin se fait par hydrolyse.
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6. Le métabolisme. Ensemble des réactions cellulaires permettant de construire et de dégrader les macromolécules.
Métabolisme
Anabolisme• Voies métaboliques qui synthétisent
des molécules complexes en réunissant des molécules simples (souvent par condensation mais pas toujours).
• La formation des liaisons chimiques consomme de l'énergie.
Catabolisme• Voies métaboliques qui
décomposent des molécules complexes en molécules simples (souvent par hydrolyse mais pas toujours).
• Le bris des liaisons chimiques libère de l'énergie.
La synthèse des protéines et la synthèse de l'ADN sont deux processus anaboliques importants.
La respiration cellulaire est le processus catabolique qui dégrade le glucose dans les cellules.
Via des enzymes
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Partie 2 : Les molécules organiques
7. Les protéines8. Les acides nucléiques :
ADN (acide désoxyribonucléiqueARN (acide ribonucléique)
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Soutien(Protéines de structure)
Les protéines structurales représentent 50% de la masse sèche des cellules. Protéines des membranes cellulaires, des tendons, des muscles, de la peau (collagène, élastine), des ongles et des cheveux (kératine).
Catalyse Les milliers d'enzymes activent les réactions chimiques. Sans eux, le métabolisme serait d'une lenteur qui le rendrait inexistant.
Transport L’hémoglobine transporte l’oxygène et le gaz carbonique dans le sang. De nombreuses protéines membranaires font traverser les substances vers ou en dehors des cellules.
Mouvement L’actine et la myosine des muscles sont responsables des mouvements du corps.
Immunité Les anticorps dans le sang sont des protéines qui combattent les agents pathogènes.
Régulation Les hormones sont souvent des protéines. Elles contrôlent de nombreuses substances et processus dans le corps. Par exemple les protéines insuline et glucagon contrôlent le sucre sanguin.
Les protéines ont des rôles très importants
7. Les protéines
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Une protéine est un polymère d’acides aminés (les monomères)
acide aminé
La structure de base de l’acide aminé est toujours la mêmeUn carbone central sur lequel se greffe : un atome H, deux groupements, et une chaîne latérale qui varie selon l’acide aminés.
H R
H — N — C — C — OH H OGroupement amine
(basique)Groupement carboxyle (acide)
Chaîne latérale «variable» selon l’a.a.( R1 …R20)
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Vingt types d’acides aminés entrent dans la composition des protéines mais il existe aussi d’autres types d’acides aminés dans la cellule qui ont des fonctions particulières.
Campbell (3eéd.) — Figure 5.17 : 83
• Observez les groupements amine et carboxyle de ces acides aminés. Ils sont dans leur forme ionisée : NH3
+ et COO-
• Voyez les chaînes latérales. Elles varient d’un acide aminé à l’autre.
Quelques acides aminés
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Les acides aminés sont désignés par des abréviations
Alanine (Ala)Arginine (Arg)Acide asparagique (Asp)Asparagine (Asn) Cystéine (Cys)Acide glutamique (Glu)Glutamine (Gln)Glycine (Gly)Histidine (His)Isoleucine (Ile)
Leucine (Leu)Lysine (Lys) Méthionine (Met)Phénylalanine (Phe)Proline (Pro)Sérine (Ser) Thréonine (Thr)Tryptophane (Trp)Tyrosine (Tyr)Valine (Val)
À titre consultatif !
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Les polymères d'acides aminés2 a.a.reliés = dipeptide 3 a.a.reliés = tripeptide plusieurs a.a. reliés = polypeptide
• Par réaction de condensation• Requiert enzyme / énergie• Les acides aminés se
disposent côte à côte, avant leur liaison, en respectant une certaine polarité ; par convention : amine à gauche et carboxyle à droite.
• Le carboxyle de l'acide aminé de gauche perd — OH et l'amine de l'acide aminé de droite perd — H. Un lien se forme et une molécule d'eau est libérée.
• Le lien covalent qui est formé est appelé « peptidique ». Campbell (3eéd.) — Figure 5.18 : 84
Liaisonpeptidique
Le groupement carboxyle perd OH Le groupement
amine perd H
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Chaque chaîne polypeptidique spécifique possède une séquence unique d'acides aminés. La longueur de cette chaîne peut aller de quelques monomères (hormone ADH) à plus d'un millier de monomères.
La répétition du processus forme la séquence répétitive du polypeptide : CCNCCNCCNCCN... à laquelle se greffe les chaînes latérales des acides aminés.
Une chaîne polypeptidique possède une polarité : N-terminale et C-terminale.
Une protéine
La plupart des protéines sont formées d’une seule chaîne polypeptidique mais plusieurs en contiennent, deux, voire trois ou quatre.
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La conformation native d'une protéine détermine sa fonction biologique
Ce faisant, elle prend une forme tridimensionnelle ou conformation native qui recèle un «site actif», c'est-à-dire un espace de forme spécifique capable de se lier à une autre molécule dont la forme est complémentaire. La réaction, conforme à la fonction de la protéine, se produit ensuite.
Campbell (3eéd.) — Figure 5.16 : 82
Insertion du saccharose dans le site actif de l’enzyme
La chaîne polypeptidique d'une protéine, en tant que séquence d'acides aminés linéaire, n'est pas fonctionnelle. Elle doit d'abord se replier. saccharose
(sucre de table)
glucose
fructose
Hydrolyse du saccharose
Repli de la protéine
Une protéine enzymatique : la saccharase
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La conformation native de la protéine est dictée par la séquence de ses acides aminés.
Comme chaque type de protéine contient une séquence unique d’acides aminés, chaque type possède également une forme tridimentionnelle unique et une fonction spécifique.
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Les protéines présentent un maximum de quatre niveaux d’organisation structurale
Source
Structure primaireSéquence primaire des a.a.
Structure secondairePremier repliement par des liaisons H à intervalle régulier
Structure tertiaireDeuxième repliement par des liaisons diverses à intervalle irrégulier.La molécule prend la forme d’une boule.
Structure quaternaireInteraction de diverses chaînes déjà en structure tertiaire.Par diverses liaisons à intervalle irrégulier.
La conformation native des protéines formées de plusieurs chaînes polypeptidiques est une structure quaternaire.
La conformation native des protéines formées d’une seule chaîne polypeptidique est une structure tertiaire.
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Campbell (3eéd.) — Figure 5.20 : 86
Détail du type de liaison de la structure secondaireLa structure secondaire est due au repliement de la structure primaire (la chaîne d’acides aminés) à cause de liaisons H à intervalle régulier.
Hélice alpha
+ -
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Campbell (3eéd.) — Figure 5.20 : 87
Détail du type de liaison de la structure tertiaire
La structure tertiaire est due au repliement de la structure secondaire à cause de liaisons de diverses natures : liaisons H , interaction hydrophobes, liaisons ioniques…
Interactions hydrophobes
Liaison H
Liaison ionique
Pont disulfure
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Exemples de structures tertiaire et quaternaire
Le lysosyme est formé d’1 seule chaîne d’acides aminés. Il atteint la structure tertiaire.
Campbell (3eéd.) — Figure 5.19 : 84 Campbell (3eéd.) — Figure 5.20 : 87
Le collagène et l’hémoglobine sont formées, respectivement, de 3 et de 4 chaînes d’acides aminés. Ils atteignent la structure quaternaire.
Collagène
HémoglobineLysosyme
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Les protéines peuvent se dénaturer (perdre leur conformation native) sous l’effet de la chaleur, d’un pH inadéquat ou d’une mauvaise concentration en sels. p. 85
• Une protéine dénaturée ne fonctionne pas car elle ne présente pas de site actif.
• Si elle reste dissoute, elle peut reprendre sa forme si le milieu redevient normal.
Protéine dénaturée
Protéine normale
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.22 : 88
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C’est la séquence d'acides aminés qui détermine la façon dont une protéine se replie et par conséquent, sa forme.
Si un changement survient dans cette séquence (structure primaire), le repliement est modifié et par conséquent la conformation native aussi.
Lorsque le changement de forme altère le site actif, la protéine devient généralement non fonctionnelle. Plus rarement elle peut être plus efficace ou acquérir une nouvelle fonction.
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Exemple de la maladie génétique : anémie falciforme
L’hémoglobine (Hb) est formée de 4 chaînes polypeptidiques : 2 alpha et 2 bêta. Il arrive que le sixième acide aminé de la chaîne bêta, la glutamine, soit remplacé par la valine. Ce changement modifie la conformation native de la chaîne bêta. L’hémoglobine a tendance alors à cristalliser ce qui déforme les globules «en faucille». La capacité de transport de l’oxygène est réduite et les globules déformés bouchent les petits vaisseaux en causant la mort.
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.21 : 88
2 chaînes bêta
2 chaînes alpha
Globule rouge contenant Hb normale
Globule rouge déformé par Hb anormale
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Si une mutation génétique survient (changement dans un gène), la protéine qui découle de ce gène sera modifiée également.
La séquence des acides aminés d’une protéine est dictée par un « gène » de l’ADN (acide désoxyribonucléique)
Protéine normale
Gène normal
Protéine mutée
Gène muté
![Page 37: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/37.jpg)
Deux types d'acides nucléiques ADN : acide désoxyribonucléique et ARN : acide ribonucléique
8. Les acides nucléiques sont les acides du noyau
ADN = matériel héréditaire transmis par les parents
3 rôlesProduire de l’ARN quand la cellule a besoin de protéines. (Un gène est copié en ARN m et celui-ci est traduit en polypeptide.)
Campbell (3eéd. ) — Figure 12.4 : 237
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.25 : 90
Produire de l’ADN avant la division cellulaire. (Nos 46 molécules ADN se répliquent «avec leurs protéines associées» puis se répartissent dans 2 cellules «filles».)
Dépositaire du matériel héréditaire
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Structure des acides nucléiquesPolymères = nucléotides (monomères) Polynucléotides
= ensemble
ADN (2 chaînes)ARN (1 chaîne)
Structure d’un nucléotide
1 pentose 1 groupement phosphate 1 base azotée Un sucre à 5 C :
un pentose
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.26 : 91
Une base azotéeUn groupement phosphate
S
B
1’2’3’
4’
5’
![Page 39: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/39.jpg)
OH
B
S2’3’
4’
5’
1’
Observez l’endroit précis où se lient la base et le phosphate !
Observez également le groupement hydroxyle lié au carbone 3’ du sucre. Ce groupement est impliqué lors de la liaison des nucléotides entre eux.
Base azotée au carbone 1’ du sucre Groupement phosphate au carbone 5’ du sucre
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Un peu de terminologie essentielle !
Nucléoside tri-P
Nucléoside mono-P NUCLÉOTIDE
Nucléoside
Nucléoside di-P
![Page 41: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/41.jpg)
Détail des nucléotides (monomères de l'ADN ou de l'ARN)
Il y a 4 types de nucléotides d’ADN mais aussi 4 types de nucléotides d’ARN car il existe 4 types de bases azotées dans les deux cas.
![Page 42: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/42.jpg)
Bases azotées à un cycle carboné : les pyrimidines
Bases azotées à 2 cycles carbonés : les purines
Cytosine C Thymine T Uracile U
Adénine A Guanine G
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.26 : 91
Les sucres des nucléotides
Bases azotées des nucléotides
Désoxyribose D Ribose R
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Les nucléotides sont liés par des liaisons phosphodiester (liens covalents) .
Lien phosphodiester (Entre P d’un nucléotide et S du nucléotide voisin.)
Nucléotide
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.26 : 91
Extrémité 5’ de la chaîne.Se termine par un groupe phosphate.
Extrémité 3’ de la chaîne.Se termine par un sucre
S
PPPP
SS S
![Page 44: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/44.jpg)
La double hélice d’ADN
Les 2 chaînes s’enroulent à cause des liaisons H.
Campbell (3eéd. ) — Figure 16.7 : 324
liaison hydrogène
• 2 chaînes de nucléotides ADN retenues face à face par des liaisons hydrogène
• Alternance des sucre / phosphate = squelette S-P de l’ADN (Partie identique d'un ADN à l'autre, non spécifique et structural.)
• Les paires de bases azotées «appariées par liens H» sont au centre des 2 chaînes. (La séquence des bases est spécifique à chaque gène.)
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Campbell (3eéd. ) — Figure 16.8 : 324
Adénine établit 2 liens H avec Thymine (A = T )
Guanine établit 3 liens H avec cytosine (G = C)
G C
A T
Les règles de complémentarité des bases découlent de leur structure physique.
Règles d'appariement des bases dans l’ADN
Les règles de Chargaff selon lesquelles il y a autant de "A" que de "T" et de "G" que de "C" dans l'ADN, peu importe l'espèce, correspondent à ces données.
![Page 46: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/46.jpg)
Les 2 chaînes ADN sont antiparallèles (inversées).
Campbell (3eéd. ) — Figure 5.27 : 92
3’— ATCGAA—5’5’— TAGCTT—3’
Les 2 chaînes ADN sont recopiées —servent de matrice— quand une cellule s’apprête à se diviser. (Comme les 2 brins sont complémentaires, si on en connaît un, on déduit l'autre.)
3’— ATCGAA—5’5’— TAGCTT—3’
3’— ATCGAA—5’5’— TAGCTT—3’
1’
3’
Campbell (3eéd. ) — Figure 16.7 : 324
5’
2’4’ 1’
2’ 3’4’ 5’
3’ 5’
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La molécule d’ARN
• 1 chaîne de nucléotides ARN• Par copie d’un des deux brins d’un gène à l’aide de nucléotides
complémentaires (un gène est une petite partie sur une molécule d’ADN)
• Règles d’appariement des bases dans l’ARN : (A = Uracile U ) (G = C) «Pas de thymine dans l’ARN.»
3’— ATCGAA—5’5’— TAGCTT—3’
5’— UAGCUU—3’
ADN
ARN
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Partie 3 : Exploration de la cellule
9. L’intervalle «viable » de la taille des cellules10. La découverte de la cellule11. La théorie cellulaire12. Les constituants de la cellule eucaryote13. Importance des membranes internes et réseau
intracellulaire de membranes 14. Différences entre les cellules végétales et
animales15. Le revêtement cellulaire16. Les jonctions cellulaires
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La taille des cellules ne doit pas être trop petite ni trop grosse.
Limite inférieure :Déterminée par la quantité minimale d’ADN et de protéines que la cellule doit posséder pour assurer sa survie.
Limite supérieure :Déterminée par la vitesse des échanges avec le monde extérieur en lien avec le rapport surface-volume de la cellule.
Taille d’une cellule
• Le volume d’un objet augmente plus rapidement que sa surface.
• Une cellule qui grossirait un peu trop verrait son volume augmenter trop vite par rapport à sa surface.
• La diffusion au travers de la membrane ne suffirait plus à la demande cellulaire.
9. L’intervalle «viable » de la taille des cellules
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10. La découverte de la cellule
Robert Hooke observe des petits trous dans l’écorce du chêne (liège) qui lui font penser aux cellules d'une prison. Il les nomme « cellules » et croit que seul le liège présente ces structures.
Antonie Van Leeuwenhoek a été le premier à décrire des unicellulaires qu’il voyait dans des gouttes d’eau, mais aussi, des globules rouges sanguins et des spermatozoïdes.
Robert Hooke (1665) a inventé le mot cellule mais Antonie Van Leeuwenhoek a été le premier à observer réellement des cellules.
Microscope rudimentaire de Hooke Cellules dans l’écorce du liège
Source
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11. La théorie cellulaire
Ces scientifiques ont mené à la théorie cellulaire :
1. La cellule est la plus petite entité vivante.
2. Tout être vivant est composé de cellules.
3. Toute cellule provient d'une autre cellule.
Un an plus tard, le zoologiste Théodore Schwann en arrive à la même hypothèse au sujet des animaux.
En 1838, Matthias Schleiden, un botaniste, suggère que tous les tissus végétaux sont faits de cellules.
En 1855, Rudolf Virchow suggère que toute cellule provient d'une autre cellule, préexistante.
Source
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12. Les constituants de la cellule eucaryote
Campbell (3eéd.) — Figure 6.9 : 104
I- Le noyau (à peu près au centre de la cellule)
II- Le cytoplasme (entre le noyau et la membrane plasmique)
III- La membrane plasmique ou cytoplasmiqueLe contour de la cellule
![Page 53: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/53.jpg)
I- Le noyauLe plus gros des organites de la cellule Rôle général : Contrôle général de la cellule via l’ADN
Contient :1. Le nucléoplasme (milieu
semi- liquide « semi- visqueux » contenant sels, protéines solubles, sucres... et qui fournit un milieu favorable à l'activité nucléaire)
2. Le matériel génétique (ADN et protéines associées)
3. Le ou les nucléole(s)4. L’enveloppe nucléaire :
double, percée de pores et recouverte de petits organites non membraneux «les ribosomes»
Nucléole
Matériel génétique
Pores nucléaires
RibosomesEnveloppe nucléaire
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Coupe d’une racine d’oignon vue au microscope optique
Noyaux de cellules d’oignon et leurs nucléoles
Une cellule d’oignon
Son noyau avec ses deux nucléoles
Noyau avec 3 nucléoles
![Page 55: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/55.jpg)
Le matériel génétique (ADN associé à des protéines) se présente de deux façons, selon le moment cellulaire : chromatine ou chromosomes
Rôle : Être accessible aux enzymes cellulaires qui recopient l’ADN en ADN ou en ARN — selon les besoins cellulaires.
CHROMATINE • État filamenteux (condensation légère du matériel
génétique)• Granulations peu distinctes au microscope optique • Quand la cellule ne se divise pas.
ADNProtéines
Campbell (3eéd.) — Figure 19.2 : 393
Chromatine
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La chromatine est placée en position définie à l’intérieur du noyau grâce à la lamina nucléaire, des fibres de protéines qui forment une sorte de cage à l’intérieur du noyau, près de son enveloppe.
![Page 57: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/57.jpg)
Rôle : Faciliter la séparation du matériel génétique vers les deux cellules qui seront issues de la division d’une cellule.
CHROMOSOMES• État de petits bâtonnets
(condensation poussée du matériel génétique)
• Granulations distinctes au microscope optique
• Quand la cellule se divise
700 nm
1 400 nm
Campbell (3eéd.) — Figure 19.2 : 393
![Page 58: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/58.jpg)
Le noyau vu au microscope électronique (la cellule n’est pas en division)
Membrane nucléaire Rôle : Contrôle les échanges noyau/cytoplasme
Chromatine (+ condensée : hétérochromatine Hc)(- condensée = euchromatine Ec)
Nucléole (1 à 3 par noyau)Essentiellement de l’ADN nucléolaire L’ADN nucléolaire fabrique l’ARN ribosomique puis cet ARNr s’associe «sur place» à des protéines venues du cytoplasme. Ceci produit un petit organite : le ribosome.Rôle : Fabrique les ribosomes
Source
Pores nucléaires
Hc
Hc
Ec
Ec
HcHc
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• Les organites membraneux REG, REL, AG, lysosomes (animaux seulement), vacuoles et vésicules, mitochondries, chloroplastes (végétaux seulement) et peroxysomes
• Les organites non membraneux RibosomesCytosquelette (microtubules et dérivés, microfilaments et filaments intermédiaires)
• Les inclusions (amas de substances de réserve)
• Le cytosol (ou hyaloplasme)
II- Le cytoplasme
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II- Le cytoplasme. Les organites membraneux
AG
Mitochondrie
REGREL
1. Le réticulum endoplasmique : granuleux (REG) et lisse (REL)
2. L’appareil de Golgi (AG)3. Les lysosomes
(cellules animales)4. Les vacuoles nutritives, les
vésicules de pinocytose (cellules animales) et, la grande vacuole centrale (cellules végétales)
5. Les mitochondries6. Les chloroplastes
(cellules végétales)7. Les peroxysomes
Grande vacuole centrale (cellules végétales)
ChloroplasteCampbell (3eéd.) — Figure 6.9 : 104
Cellule animale
Cellule végétale
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Le réticulum endoplasmique « RE »
• Réseau de tubules et de sacs membraneux — les citernes.
• En continuité avec la membrane nucléaire.
• Se divise en deux régions qui présentent des différences moléculaires et fonctionnelles : • le RE lisse (REL) «paraît lisse
au MET»• le RE granuleux (REG)
«paraît rugueux au MET car il est recouvert de ribosomes»
Description
REG
Noyau
Citernes
Ribosomes(petits points)
Vésicule de transition
RE vu au microscope électronique METCampbell (3eéd.) — Figure 6.12 : 108
REL
REGREL
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Rôles du réticulum endoplasmique lisse
1. Le REL synthétise des lipides.
2. Le REL, dans le foie, détoxique les médicaments et les autres drogues. Le REL dans le foie des personnes prenant des médicaments, des drogues ou de l’alcool est très abondant.
3. Le REL, dans les cellules hépatiques, libère le glucose vers le sang durant les périodes de jeûne (entre les repas).
4. Le REL dans les cellules musculaires accumule les ions Ca+ nécessaires à la contraction des muscles.
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Rôles du réticulum endoplasmique granuleux
2. La protéine fabriquée par le ribosome s’incorpore à la membrane du REG qui a déjà préalablement fabriqué ses propres lipides membranaires. Le REG fabrique donc ses propres membranes. Ceci compense la perte de membrane causée par les émissions de vésicules.
1. La protéine fabriquée par le ribosome pénètre dans la citerne du REG, est sucrée, puis, elle est emballée dans une vésicule de transition (un petit sac de membrane) destinée à l’appareil de Golgi.
La protéine fabriquée par le ribosome s’incorpore à une vésicule de transition «vésicule de membrane » destinée à d’autres organites membraneux.
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Description
• Essentiellement, un empilement de petits sacs membraneux aplatis et ronds (les saccules) — le dictyosome.
• Il peut y avoir plusieurs centaines de dictyosomes dans une cellule.
• Les substances passent d’un saccule à l’autre dans une direction déterminée et subissent des transformations.
• AG dérive de la fusion des vésicules de transition venant de REG.
• AG émet divers vésicules.
L’appareil de Golgi « AG »
Les dictyosomes de l'appareil de Golgi
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MET d’un dictyosome de AG
Vésicule de transition en provenance de REG et fusionnant avec AG
Campbell (3eéd.) — Figure 6.13 : 109
Émission de vésicules de sécrétion et de lysosomes
Saccules
Un dictyosome de AG« une pile de saccules »
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Rôles de l’appareil de Golgi
Vésicule de transition
Sécrétion cellulaire :Libération d’un produit utile par la cellule ; ne pas confondre avec l’excrétion, un processus qui libère des déchets. La vésicule de sécrétion fusionne avec la membrane plasmique et déverse son contenu à l’extérieur de la cellule. Ex : hormones, enzymes digestifs, acide hyaluronique, collagène.
Lysosome
REG
Campbell (3eéd.) — Figure 6.16 : 112
AG
1. Modifie les protéines reçues via les vésicules de transition en leur apposant une «étiquette moléculaire». (Les protéines et les lipides de la membrane de ces vésicules peuvent subir aussi une transformation.)
2. Trie ces protéines selon leur destination et les emballe dans :
• des vésicules de sécrétion : protéines destinées à être sécrétées par la cellule.
• dans les lysosomes : protéines hydrolytiques qui demeurent dans la cellule.
3. Fabrique certains polysaccharides devant être sécrétés à l'extérieur de la cellule via des vésicules de sécrétion (pectine…).
Vésicule de sécrétion
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Description
1. Sac membraneux contenant une cinquantaine d’enzymes hydrolytiques actifs en milieu acide (pH 5). Si le lysosome se répand dans la cellule, ses enzymes deviennent inactifs dans le milieu neutre du cytosol (liquide du cytoplasme).
2. Dérivent principalement de AG mais plusieurs sortent directement de REG.
Les lysosomes des animaux
Enzymes hydrolytiques = enzymes digestifsCampbell (3eéd.) — Figure 6.14 : 111
MET d’un lysosome contenant des organites défectueux.
Mitochondrie
Peroxysome
Lysosomes
Noyau
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Rôles des lysosomes
1. Digèrent le contenu des vacuoles nutritives. Les vacuoles digestives sont issues de la phagocytose, un processus par lequel une cellule ingère de grosses particules.
2. Recyclent les vieux organites cellulaires. Un organite endommagé ou un peu de cytosol s'entoure d'une membrane et forme une vésicule qui fusionne avec un lysosome. L'autophagie recycle la moitié des macromolécules d'une cellule du foie chaque semaine.
Animation sur les lysosomes
Dans les deux cas, les enzymes digèrent les macromolécules en monomères récupérables par la cellule.
Campbell (3eéd.) — Figure 6.14 : 111
Digestion
Particules «mangées» par la cellule via le processus appelé «phagocytose»
Lysosome
Fusion du lysosome avec la vacuole
Vacuole digestive
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Description
Sacs membraneux de 1 à 2 m contenant des particules absorbées par phagocytose. La cellule projette sa membrane vers l’extérieur (évagination membranaire) afin d'entourer complètement un corps étranger comme une bactérie mais aussi des grosses molécules incapables de traverser la membrane.
Les vacuoles
Campbell (3eéd.) — Figure 7.20 : 144
a) Les petites vacuoles digestives des animaux
Vacuole digestive
Nourriture particulaire
Extérieur Cytoplasme
Pseudopode
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Permettent l’absorption de grosses particules par la cellule qui ne pourraient traverser la membrane autrement.
Les particules qui traversent la membrane peuvent être : une source de nourriture, un autre produit utile pour la cellule ou, elles peuvent être un corps étranger à éliminer.
Rôles des petites vacuoles digestives Bactérie déjà absorbée
Une amibe en train de se nourrir.
Une bactérie en train de se faire phagocyter par un globule blanc.
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Description
Rôles des vacuoles pulsatiles
Sac membraneux renfermant du liquide et communiquant avec :• l’intérieur de la cellule
via des canaux• l’extérieur de la cellue
via un pore excréteur
Permettre l’équilibre hydrique des Protozoaires d’eau douce.
Les protozoaires d’eau douce comme l’amibe et la paramécie absorbent continuellement un excès d’eau par osmose au travers de leur membrane . La vacuole pulatile évacue régulièrement cet excès .
Source
b) La vacuole pulsatile des protozoaires d’eau douce (règne des Protistes)
LIRE
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Description
c) La grande vacuole centrale des végétaux
Compartiment membraneux, empli de liquide et pouvant occuper occuper plus de 80% du volume cellulaire ce qui repousse le cytoplasme en périphérie.
Campbell (3eéd.) — Figure 6.15 : 112
Noyau
Grande vacuole centrale
Chloroplaste
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Rôles de la grande vacuole
1. Emmagasine divers composés organiques : des protéines dans les graines, des sous-produits toxiques du métabolisme, des pigments qui attirent les insectes pollinisateurs, des composés au goût désagréable qui éloignent les prédateurs...
2. Exécute l'hydrolyse et remplace ainsi les lysosomes, absents chez les cellules végétales (en général).
3. Permet la croissance de la cellule végétale . En effet, le liquide hypertonique contenu dans la vacuole attire l'eau qui pénètre par osmose et provoque un allongement rapide de la cellule.
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Description
d) Les vésicules de pinocytose
Sacs membraneux d’environ 0,1 m contenant des gouttelettes d’électrolytes absorbées par pinocytose. La cellule projette sa membrane vers l’intérieur (invagination membranaire) afin d’absorber de gros ions avec un peu d’eau.
Permettre l’absorption de gros ions fortement chargés qui ne pourraient traverser autrement.
Vésicules en formation dans une cellule épithéliale d’un capillaire
Campbell (3eéd.) — Figure 7.20 : 144
Vésicule de pinocytose
Gros ions
Extérieur Cytoplasme
Invagination de la membrane
Rôle des vésicules de pinocytose
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La mitochondrie
1. Organite ovale délimité par une membrane externe qui est lisse et une membrane interne qui forme des crêtes et des cloisons. Les deux membranes sont séparées par un espace.
2. Des centaines par cellule, selon l’intensité de l’activité métabolique.
Description
Membrane externeMembrane interne
Biodidac CrêteCloison
Espace
MET d’une mitochondrie
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Rôle de la mitochondrie
Elle extrait l'énergie des glucides, des lipides et d'autres substances (via la respiration cellulaire, un processus métabolique) et la met en réserve dans des molécules d’ATP, une forme d’énergie utilisable par la cellule.
Ribose
Adénine(3) groupes phosphate
Campbell (3eéd.) — Figure 8.9 : 156
Adénosine triphosphate (ATP)
Le lieu ultime de la respiration cellulaire est la membrane interne, fortement repliée, de la mitochondrie.
Fabrique l’ATP
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Le chloroplaste (Végétaux et Algues seulement)
Description
1. Organite ovale délimité par deux membranes séparées par un mince espace.
2. Un réseau de membrane interne forme des sacs aplatis, les thylakoïdes. La chlorophylle contenue dans leur membrane capte la lumière rouge et bleue.
Grana
MET d’un chloroplasteCampbell (3eéd.) — Figure 6.18 : 114
Thylakoïdes
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Rôle du chloroplaste
Il capte l'énergie de la lumière (via la photosynthèse, un processus métabolique) et l'emmagasine dans les liens chimiques du glucose, la nourriture première utilisable par la cellule.
Fabrique le glucose, la nourriture première de la plante
H2O
O2
CO2
Glucose
Campbell (3eéd.) — Figure 10.5 : 197
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Les peroxysomes
1. Organites sphériques délimités par une membrane simple.
2. Contiennent des enzymes.
Enzymes du peroxysome
Campbell (3eéd.) — Figure 6.19 : 115
Chloroplaste
Mitochondrie
PeroxysomeDescription
LIRE
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Rôle du peroxysome «un organite oxydatif»
1. Certains peroxysomes utilisent le dioxygène pour décomposer les graisses en de petites molécules capables de rejoindre la voie métabolique de la respiration cellulaire.
2. Les peroxysomes des cellules hépatiques détoxiquent l’alcool et d’autres composés nocifs en transférant l’hydrogène de ces substances à du dioxygène ce qui produit du peroxyde d’hydrogène H2O2 . D’autres enzymes convertissent ce composé nocif en eau.
3. Dans les graines, des peroxysomes déclenchent la conversion des gras en glucides, une source de carbone et d’énergie pour le jeune plant.
LIRE
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Les mitochondries, les chloroplastes et les peroxysomes ont leur propre ADN et leurs ribosomes avec lesquels ils se reproduisent, indépendamment de la division cellulaire — par scissiparité.
On croît que ces organites sont des anciennes bactéries qui ont appris à vivre en symbiose dans une cellule de plus grande taille.
Attention
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II- Le cytoplasme. Les organites non membraneux
Campbell (3eéd.) — Figure 6.9 : 104
Cellule animale
Cellule végétale
1. Ribosomes 2. Cytosquelette
• Microtubules et structures associées «centrosome, centrioles, cils et flagelle»
• Microfilaments• Filaments intermédiaires Cils
Flagelle
Centrosome et deux centrioles
Centrosome(pas de centrioles)
Pas de cils ni de flagelle
Filaments du cytosquelette : de (3) types
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1. Deux sous-unités formées, chacune, d’ARN ribosomique et de protéines.
2. Assemblés par le nucléole3. Deux populations de
ribosomes :• Libres, en suspension dans
le cytosol : sont inactifs sauf s'ils sont regroupés en polyribosome.
• Liés à la membrane du REG ou de l'enveloppe nucléaire.
Les ribosomes
Description
Polyribosome
Campbell (3eéd.) — Figure 17.20 : 354
Ribosome
Campbell (3eéd.) — Figure 6.11 : 107
Rôle des ribosomes
Synthétiser des protéines
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Cytosquelette
Description
1. Organite non membraneux formé essentiellement de molécules fibreuses qui parcourent tout le cytoplasme.
2. Trois types de fibres :• microtubules (>)• microfilaments (<)• filaments
intermédiaires (de taille intermédiaire)
Les microtubules constituent un réseau émanant du centrosome.
Les microfilaments sont principalement localisés sous la surface cellulaire
Les filaments intermédiaires occupent tout le cytoplasme. Sous la membrane nucléaire interne ils constituent la lamina.
Source
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Rôles généraux des filaments du cytosquelette
Ancrage des organites dans la cellule, soutien de sa forme et mouvements cellulaires.
Un système osseux et musculaire au niveau cellulaire !
Source
Membrane plasmique
REG
Ribosome
Filaments intermédiaires
Mitochondrie
Microtubule
Microfilaments
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1. Cylindre creux d'environ 25 nm de diamètre et de longueur variable — 200 nm à 25 µm.
2. Sa paroi se compose de tubuline : une protéine globuleuse formée de deux sous-unités.
3. S'allonge et se rétracte, au besoin, par ajout ou retrait de tubuline.
1) Description d’un microtubule
Colonne de dimères de tubuline
Dimère de tubuline
Un microtubule
Campbell (3eéd.) — Tableau 6.1 : 117
a) Les microtubules du cytoplasme et les structures associées «centrosome, centrioles, cils et flagelle»
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Mouvement de l’organite
ATP
Protéine motrice : kinésine alimentée par l’ATP
Microtubule
Rôle des microtubules du cytoplasme
1. Maintien de la forme cellulaire (charpente résistant à la compression donc qui résiste à l'écrasement).
2. Mouvement des organites (servent de rails sur lesquels les organites associés à des protéines motrices peuvent se déplacer).
OrganiteRécepteur
Campbell (3eéd.) — Figure 6.21 : 116
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Campbell (3eéd.) — Figure 6.21 : 116
Vésicules Microtubule
MET d’un microtubule transportant une vésicule
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2) Description du centrosome(centre organisateur des microtubules)
1. Masse finement granulaire près du noyau dans laquelle se forment les microtubules.
2. Contient une paire de centrioles en son centre (cellule animale seulement).
Campbell (3eéd.) — Figure 6.22 : 118MET du centrosome et de ses centrioles
Centrosome
Centrioles
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Rôle du centrosome
Organise le réseau de microtubules dans la cellule.Cellule en interphase (pas en division)
Centrosome
Migration des pigments le long des microtubules à partir du centrosome dans une cellule cutanée de poisson.
Microtubules
Les molécules motrices «kinésines» se déplacent vers l'extrémité + des microtubules (les allongent). Les molécules motrices «dynéines» se déplacent vers l'extrémité - des microtubules (les raccourcissent).
Noyau
+ +
+
++
++
++
- --- -
--
Campbell (1e éd. ) — Figure 7.27 : 139Source
![Page 91: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/91.jpg)
1. Deux cylindres de microtubules, perpendiculaires l’un à l’autre.2. Chaque cylindre (centriole) est formé de neuf triplets de microtubules.3. Situés au cœur du centrosome animal.
3) Description des centrioles
Campbell (3eéd.) — Figure 6.22 : 118
Un triplet de microtubules
Un microtubule Coupe transversale
Coupe longitudinale
S’insérer à la base de chaque cil et de chaque flagelle. Le centriole prend alors le nom de «corpuscule basal».
Rôle des centrioles
Corpuscules basaux à la base de cils
Corpuscule basal
Cil
MET des centrioles
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4) Description des cils et du flagelle
1. Projections de microtubules à la surface cellulaire et recouvertes par la membrane plasmique.
2. Ancrés à la cellule, chacun, par un corpuscule basal, (identique au centriole). De fait, chez les Animaux, le corpuscule basal du flagelle du spermatozoïde pénètre l'ovule et devient un centriole.
3. Formés de neuf doublets de microtubules plus deux au centre.
4. Associés à la dynéine, une protéine motrice qui permet leur mouvement.
5. Différences entre cils et flagelleLes cils sont courts et nombreux tandis que le flagelle est long et unique. Le type de mouvement qu'ils exécutent n'est pas le même.
![Page 93: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/93.jpg)
Cil / flagelle Protéine motrice « dynéine »
Campbell (3eéd. ) — Figure 6.24 : 119
Corpuscule basal
Arrangement : 9 triplets
Arrangement : 9 doublets + 2 au centre
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1. Propulsion de la cellule dans son milieuSpermatozoïdes dans les voies génitales, paramécie dans son milieu.
2. Déplacement du milieu autour de la celluleCils de la trachée- artère qui font remonter vers la gorge le mucus chargé de débris venant des voies respiratoires. La toux matinale du fumeur s'explique par le fait que leurs cils ont travaillé durant la nuit car ils n'étaient pas inhibés par la nicotine (sauf si le fumeur se lève la nuit pour fumer).
Rôles des cils et du flagelle
![Page 95: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/95.jpg)
LIRE1) Description d’un microfilament
b) Les microfilaments
1. Les plus petits des filaments du cytosquelette.
2. Deux chaînes torsadées et «rigides» d'actine (une protéine globulaire).
3. Surtout localisés sous la surface cellulaire.
Campbell (3eéd. ) — Tableau 6.1 : 117
Actine
![Page 96: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/96.jpg)
1. Les microfilaments aident la cellule à supporter la tension (l'étirement).
2. Les microfilaments d'actine, en association avec des filaments plus épais de myosine, permettent des contractions généralisées au niveau des cellules musculaires.
3. Les microfilaments d'actine, en association avec des filaments plus épais de myosine, permettent des contractions localisées dans une cellule :
4. Anneau contractile qui étrangle une cellule en deux lors de la division.
5. Mouvement amiboïde des globules blancs.6. Déplacement continuel du cytoplasme de la cellule végétale
autour de la grande vacuole (cyclose).
Rôles des microfilaments LIRE
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LIRE1) Description d’un filament
intermédiaire
c) Les filaments intermédiaires
Campbell (3eéd. ) — Tableau 6.1 : 117
Protéines fibreuses
1. Formés d'un assemblage de sous-unités protéiques qui varient d'un type de cellule à l'autre.
2. Plus gros que les microfilaments mais, plus petits que les microtubules.
3. Sillonnent généralement tout le cytoplasme, mais aussi se regroupent en faisceaux ou bien restent isolés, selon la cellule.
4. Plusieurs espèces biochimiques de filaments intermédiaires : les kératines épithéliales, les neurofilaments de la plupart des neurones, les filaments gliaux des cellules gliales, etc.
Sous-unités
![Page 98: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/98.jpg)
1. Filaments robustes et stables qui perdurent après la mort de la cellule — résistent à la tension, aux détergents et insolubles.
2. Renforcent la structure interne des cellules.
3. Maintiennent en place les organites — le noyau siège dans une cage formée de filaments intermédiaires : la lamina.
4. Forment les ongles, les cheveux, la couche cornée de la peau, les neurofilaments des neurones et les filaments des cellules gliales (autour des neurones).
Rôles des filaments intermédiaires LIRE
![Page 99: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/99.jpg)
II- Le cytoplasme. Les inclusions
Des granules contenant les produits d’accumulation de la cellule.
Des granules de glycogèneDes gouttelettes lipidiques
II- Le cytoplasme. Le cytosol ou hyaloplasme
Le cytosol (hyaloplasme) est un liquide semi- visqueux formé d’eau, de sels, de protéines solubles, de sucres, etc.
Il fournit un milieu favorable à l'activité cellulaire.
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III- La membrane plasmique (ou cytoplasmique)
1. Membrane simple délimitant la cellule.
2. Non percée de pores contrairement à la membrane nucléaire.
3. Formée essentiellement de deux couches de lipides.
4. Traversée de protéines.
5. Recouverte de quelques sucres.
Structure de la membrane plasmique
Description
Molécule de protéine Molécule de sucre
Bicouche de lipidesCanal protéique
Protéine
Intérieur de la cellule
Extérieur de la cellule
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1. Grâce aux protéines, la membrane contrôle les échanges cellulaires (perméabilité sélective). Elle choisit les substances qui traversent dans un sens ou l’autre.
2. Grâce aux lipides insolubles, la membrane permet l’intégrité du compartiment cellulaire. La cellule ne se défait pas dans son milieu liquide.
3. Grâce aux sucres de surface (antigènes spécifiques à chaque individu), la membrane permet aux cellules de se reconnaître entre elles et de s'agréger en tissus et aussi de rejeter les cellules étrangères (immunité).
Rôles de la membrane plasmique
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13. Importance des membranes internes et réseau intracellulaire de membranes
La cellule eucaryote possède un réseau étendu et élaboré de membranes internes sous la forme d’organites membraneux (petits organes) .
1. Elles enchâssent beaucoup d'enzymes qui participent activement au métabolisme cellulaire.
2. Elles procurent divers micro-environnements favorisant diverses réactions métaboliques, incompatibles dans un même environnement. Par exemple, dans le lysosome, le pH est de 5 et dans le reste de la cellule il est quasi neutre.
Importance des membranes internesCelluleEnzymes
Organite membraneuxCes membranes sont très importantes car :
![Page 103: Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05)](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081505/56816592550346895dd85dd5/html5/thumbnails/103.jpg)
Ensemble des membranes de la cellule qui sont interreliées directement ou indirectement par le biais de sacs membraneux.
Réseau intracellulaire de membranes
Les organites appartenant au réseau intracellulaire de membranes sont :
1. L'enveloppe nucléaire2. Le réticulum endoplasmique3. L'appareil de Golgi4. Les lysosomes5. Divers types de vacuoles6. La membrane plasmique.
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14. Différences entre les cellules végétales et animales
Campbell (3eéd.) — Figure 6.9 : 104
Grande vacuole centrale.Remplace les lysosomes.
1
Centrosome mais pas de centrioles
Donc pas de cils ni de flagelle chez les cellules végétales.
4
Impose une forme rigide à la cellule qui est toujours rectangulaire.
3
Paroi cellulaire
2 ChloroplastesPour la photosynthèse
Cellule végétale
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Les cellules animales ont des formes variables.
5
Cellules d’Élodée
Les cellules végétales sont toujours rectangulaires à cause de la paroi cellulaire « rigide».
Les neurones émettent de longs prolongements.
La forme
Une cellule musculaire est aussi longue que son muscle.
Les cellules qui recouvrent l’intérieur de la bouche sont plates.
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La cytocynèse des cellules animales se fait du pourtour vers le centre.
La cytocynèse des cellules végétales se fait du centre vers le pourtour.
La cytocinèseDivision du cytoplasme à la fin de la division cellulaire.
6
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a) La paroi cellulaire de la cellule végétale
Campbell (3eéd.) — Figure 6.28 : 122
15. Le revêtement cellulaire
1. Enveloppe épaisse et rigide.2. Formée minimalement de
deux couches : la lamelle moyenne riche en pectines (polysaccharides) et la paroi primaire à base de cellulose.
3. Parfois une paroi secondaire rigide et épaisse à base de cellulose et de lignine s'ajoute chez les plantes formant du bois.
Lamelle moyenne
Paroi primaire
Paroi secondaire
Cellule
Cellule
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1. Empêche l’éclatement de la cellule en prévenant une absorption excessive d'eau. En effet, la cellule végétale baigne naturellement dans un milieu hypotonique — eau de pluie. Étant plus salée que son milieu, la cellule absorbe l’eau par osmose et éclaterait si ce n’était de la résistance offerte par la paroi cellulaire.
2. Sert de squelette aux plantes herbacées lorsque la cellule, bien gonflée d’eau, s'appuie contre la paroi (comme une chambre à air dans un pneu).
Rôles de la paroi végétale
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Enveloppe de protéines «sucrées» sécrétée par la cellule et restant tout près. Plus de 50% de ces protéines sont du collagène.
1. Favorise la coordination des cellules d’un tissu. Des changements dans la matrice, via les protéines qui traversent la membrane et via le cytosquelette, peuvent modifier l'activité des gènes du noyau.
2. Rôle important dans la reconnaissance des cellules du «SOI» et le rejet des cellules «étrangères». (Immunité cellulaire)
b) La matrice extracellulaire de la cellule animale
Microfilaments
Collagène
Protéines
CytoplasmeCampbell (3eéd.) — Figure 6.29 : 123
Sucres
Protéines
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15. Les jonctions cellulaires
PlasmodesmesCanaux qui laissent passer les molécules d'une cellule à l'autre.
Dans les cellules végétales
Campbell (3eéd.) — Figure 6.30: 123
Cellule
Cellule
Plasmodesmes
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15. Les jonctions cellulaires
1. Jonctions serréesJonctions étanches entre les cellules. Rien ne passe.
2. DesmosomesRetiennent les cellules solidement les unes aux autres. Ancrage.
3. Jonctions ouvertesCanaux qui laissent passer les molécules d'une cellule à l'autre.
Dans les cellules animales
Campbell (3eéd.) — Figure 6.31: 124
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FINChapitre 4 Chapitre 5 Chapitre 6
Révision du chapitre : p. 67Autoévaluations : 1 à 6, 8, 9 et 10
Révision du chapitre : p. 93 sauf les concept 5.2 et 5.3Autoévaluations : 2, 4, 6, 8, 11 et 12Retour sur les concepts 5.1, 5.4 : 1 et 3 et 5.5
Révision du chapitre : pp. 125 et 126Autoévaluations : 2 à 8, 10 à 12Retour sur les concepts : 6.2 à 6.6