SCHEMAS DE BASE DE L'ORGANISATION CELLULAIRE DES ETRES VIVANTS

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1 SCEMAS DE BASE DE L'RGANISATIN CELLULAIRE DES ETRES VIVANTS CELLULE PRCARYTE (bactérie) CELLULE EUCARYTE (cellule animale) UN CMPARTIMENT UNIQUE PAS DE CYTSQUELETTE PLUSIEURS CMPARTIMENTS MEMBRANAIRES PRESENCE D'UN CYTSQUELETTE

2 STRUCTURE FNDAMENTALE DE LA CELLULE EUCARYTE (cellule eucaryote animale) La membrane plasmique délimite le cytoplasme de la cellule (cytoplasme = cytosol + organites). La forme et l'organisation spatiale et fonctionnelle de la cellule sont déterminées par le cytosquelette (cytosquelette = microtubules, microfilaments et filaments intermédiaires). Une cellule établit des jonctions avec les cellules environnantes (jonctions cellulaires = étanches (tight), communicantes (gap) et desmosomes). Les espaces intercellulaires (ou interstitiels) sont remplis de glycoprotéines formant la matrice extra-cellulaire.

3 CELLULE EUCARYTE VEGETALE 4 différences fondamentales par rapport à la cellule eucaryote animale : Pas de centrioles Présence d'une paroi cellulaire (1 à 10 µm) Présence d'une vacuole (jusqu'à 90% du volume cellulaire) Présence de plastes : chloroplastes (photosynthèse) amyloplastes (stockage de l'amidon) chromoplastes (synthèse des pigments)

4 LES MACRMLECULES BILGIQUES Ces macromolécules biologiques se forment et fonctionnent dans un milieu aqueux (cellule eucaryote = environ 70% d'eau)

5 LES DIFFERENTES TYPES DE LIAISNS EN BICIMIE Les molécules et les macromolécules se forment par liaison d'atomes et sont susceptibles d'interagir entre elles. Les liaisons interviennent donc à différents niveaux : formation des molécules et des macromolécules structuration des molécules : acquisition de leur forme ou conformation interactions des molécules et des macromolécules entre elles. Deux grandes familles de liaisons : liaison forte liaisons faibles Les termes "forte" et faible" se rapportent à la quantité d'énergie nécessaire pour former et rompre ces liaisons, d'où la stabilité relative de ces liaisons : La liaison forte est extrêmement stable (il faut une grosse quantité d'énergie pour les former et pour les rompre) et servira à fabriquer des molécules et des macromolécules biologiques. Les liaisons faibles sont au contraire relativement instables (on peut les former et les rompre facilement) et interviendront dans la structuration (conformation) des molécules et des macromolécules et dans les interactions de molécules et de macromolécules entre elles. LIAISN FRTE = LIAISN CVALENTE définition : Une liaison covalente est une liaison entre deux atomes dans laquelle des électrons (de ce fait, appelés électrons de liaison) sont mis en commun. Ainsi, chaque atome acquiert une configuration électronique stable avec une couche électronique externe saturée en électrons. Dans le métabolisme cellulaire, les réactions de synthèse de molécules et de macromolécules (anabolisme) vont donc consister à former des liaisons covalentes et à l'inverse, les réactions de dégradation (catabolisme) consisteront à rompre ces liaisons covalentes. LIAISNS FAIBLES = LIAISN YDRGENE LIAISN INIQUE FRCE DE VAN DER WALLS INTERACTINS YDRPBES

6 Liaison hydrogène définition : Une liaison hydrogène est une liaison qui se forme entre un atome d'hydrogène engagée dans une liaison covalente polarisée, donc porteur d'une charge électrique partielle δ +, et un atome électronégatif (généralement ou N), lui aussi engagé dans une liaison covalente polarisée et porteur d'une charge électrique partielle δ - (cf. structure de l'eau) Liaison ionique définition : Une liaison ionique est une liaison qui s'établit entre atomes présentant une forte différence d'électronégativité. Il y a alors transfert d'un électron (ou plus) de l'atome le moins électronégatif vers celui qui est le plus électronégatif. C'est le phénomène d'ionisation (ex : Na + et Cl - ) Forces de Van der Walls définition : Les forces de Van der Walls sont des liaisons de type électrostatique provoquées par la distribution asymétrique des électrons autour du noyau atomique. Ces forces jouent un rôle essentiel en limitant le nombre de conformations possibles d'une molécule ou d'une macromolécule. Interactions hydrophobes définition : L'eau contraint les résidus hydrophobes à se regrouper au maximum afin de minimiser leur action de rupture sur le réseau des liaisons hydrogènes de l'eau. n dit donc de ces groupements hydrophobes qu'ils sont maintenus ensemble par des "interactions hydrophobes", même si l'attraction est en fait provoquée par une répulsion de l'eau. En conclusion : Les liaisons covalentes interviennent pour la formation des molécules et des macromolécules. Il faut beaucoup d'énergie pour les former et pour les rompre, ce qui fait que les molécules et les macromolécules sont des structures très stables. Les liaisons dites faibles (hydrogène, ionique, de Van der Walls et hydrophobes) interviennent à deux niveaux : - au niveau intramoléculaire : elles se forment entre atomes au sein d'une même molécule ou macromolécule et permettent son organisation tri-dimensionnelle, c'est-à-dire sa conformation. - au niveau intermoléculaire : elles se forment alors entre atomes de molécules différentes et permettent les interactions entre molécules. Conformation et interactions peuvent se faire et

7 MLECULES YDRPILES CE SNT DES MLECULES QUI "AIMENT" L'EAU δ + 2δ δ + δ + 2δ 2δ δ + Ces molécules sont dites hydrophiles ou polaires parce qu'elles peuvent établir des liaisons hydrogène avec des molécules d'eau : elles sont donc solubles dans l'eau. Pour cela, elles doivent posséder dans leur composition des groupements et des fonctions chimiques particuliers, les groupements et fonctions polaires.

8 GRUPEMENTS PLAIRES groupement hydroxyle : - groupement carbonyle : =C groupement carboxyle : -C groupement amine : -N 2 FNCTINS PLAIRES Principales fonctions rencontrées dans les molécules biologiques et intervenant dans les mécanismes biochimiques : fonction alcool primaire C 2 C fonction alcool secondaire C C fonction aldéhyde C C fonction cétone C C fonction acide C fonction amine CN 2 C C N P phosphate 3 P 4 - P - - forme ionisée

9 MLECULES YDRPBES CE SNT DES MLECULES QUI "N'AIMENT PAS" L'EAU δ + 2δ 2δ Les molécules qui ne peuvent pas former des liaisons hydrogène avec l'eau sont dites hydrophobes ou apolaires : elles sont insolubles dans l'eau. Elles sont constituées de groupements apolaires -C 2 et -C 3.

10 INTERACTINS YDRPBES Le milieu aqueux contraint les molécules hydrophobes à se regrouper, afin de minimiser leur action de rupture sur le réseau des liaisons hydrogène de l'eau. n parle d'interactions hydrophobes, même si l'attraction est en fait provoquée par une répulsion de l'eau.

11 Niveaux d'organisation biologiques Molécules et macromolécules biologiques formées par liaisons covalentes entre atomes structurées (conformées) par liaisons faibles intramoléléculaires Interactions par liaisons faibles intermoléculaires Complexes macromoléculaires rganites Cellule eucaryote