TP I 3 Organisation fonctionnelle de la cellule/ Diversité des cellules

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Marie-Noëlle Labonté
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1 TP I 3 Organisation fonctionnelle de la cellule/ Diversité des cellules Les eucaryotes comprennent les animaux, les champignons et les végétaux mais aussi de nombreux taxons d unicellulaires ne formant pas un ensemble monophylétique. On désigne ainsi, plus simplement, l ensemble des eucaryotes unicellulaires par le terme générique de Protistes. Au sein de ces Protistes, le terme de Protozoaire reste utilisé pour les animaux unicellulaires. Au sein des procaryotes, les travaux de Carl Woese en particulier (comparaison de séquences d ARN ribosomial, dans les années 1980) ont montré l existence de deux ensembles distincts : - Les Archaebactéries (bactéries «anciennes», terme peu adapté ), ou Archées : bactéries vivant dans des environnements extrêmes (sources hydrothermales, milieux hypersalés, rumen des ruminants ) bactéries thermoacidophiles, bactéries halophiles, bactéries méthanogènes, etc. Ces bactéries présentent certaines particularités génétiques et biochimiques semblables aux eucaryotes, tout en ayant une organisation cellulaire procaryote. - Les Eubactéries (bactéries «vraies») : Ce sont les bactéries classiques, les plus étudiées par les microbiologistes [dans le cours de BCPST1, seules ces bactéries seront étudiées]. On distingue donc à l heure actuelle trois grands ensembles dans le monde vivant : les eucaryotes, les archées et les eubactéries. I. Diversité des cellules eucaryotes animales A partir d une lame de sang, observer la diversité et les particularités des cellules sanguines animales (utiliser le document 2 page suivante pour identifier les leucocytes et les plaquettes). Observer diverses cellules animales à partir des lames du commerce suivantes : Neurones, Intestin, Spermatozoïdes. 1

2 Les éléments figurés du sang Exercice : A partir des deux photos de MET page suivante : - Légender les photos et réaliser la diagnose de la cellule animale à partir des structures légendées. - Pour chaque photo, donner les caractères spécialisés de la cellule en relation avec sa fonction. 2

3 Cellule du pancréas sécrétrice de protéines, MET Cellule de l épithélium intestinal, MET II. Diversité des cellules eucaryotes végétales Observer les stomates d organes végétaux Préparation de stomates de Poireau Avec une pince fine, prélever un morceau d épiderme de feuille de poireau. 3

Laisser sécher, puis décoller délicatement et monter entre lame et lamelles. Observer les stomates.

4 Monter entre lame et lamelle dans une goutte d eau. Observer les stomates. Préparation d une empreinte d épiderme de feuille de Lierre Etaler, sur 1 cm 2, une couche fine de vernis transparent sur les faces inférieure et supérieur de la feuille de Lierre. Laisser sécher, puis décoller délicatement et monter entre lame et lamelles. Observer les stomates. Exercice : - Sur chacune des deux préparations (Poireau et Lierre), calculer l indice stomatique, c est-à-dire le % de stomates présents selon la formule suivante : IC (indice stomatique) = (nombre de stomates / nombre de stomates+nombre de cellules épidermique) x Discuter des indices stomatiques des deux faces de la feuille de lierre. - Estimer le % de stomates ouverts sur la face inférieure de la feuille de Lierre. Observer la diversité des types cellules d un organe végétal Observation de la diversité des types cellulaires dans une coupe de tige A l aide d une lame de rasoir ou d un scalpel, réaliser une coupe, la plus fine possible, de tige de plante. Placer les coupes dans une passoire, et tremper 15 minutes dans l eau de Javel (destruction des cellules). Bien rincer à l eau distillée. Incuber 10 minutes dans le Carmin aluné (colore la cellulose en rose). Egoutter. Incuber 5 minutes dans le Vert d iode (colore la lignine en vert). Rincer et monter entre lame et lamelle dans une goutte d eau. Observer et distinguer les différentes zones tissulaires. Cellules du xylème observées en microscopie confocale Comparer ces cellules à l électronographie de cellule végétale du TP1 et discuter de la diversité des parois des cellules végétales. (source : Kitin et al, IAWA Journal, Vol. 24 (3), 2003: ) Ci-dessus, différentes photos obtenues à partir d une coupe tangentielle dans un faisceau conducteur de tige. Le plan d observation est déplacé par intervalles de 3 µm (Deux plans détaillés en A et B) Page suivante : à gauche, reconstruction 3D à partir des plans d observation précédents. On distingue les vaisseaux du xylème. A droite, coupe optique obtenue de l autre côté de l échantillon. On distingue les cellules cambiales, cellules qui peuvent se différencier en vaisseaux du xylème. Barre = 100 µm. 4

III. Diversité des unicellulaires eucaryotes Observer un protozoaire = unicellulaire animal

goutte de bleu de méthylène (coloration de l ensemble de la cellule, observation des noyaux) - dans

5 III. Diversité des unicellulaires eucaryotes Observer un protozoaire = unicellulaire animal Observation d un unicellulaire animal : la paramécie Prélever une goutte de liquide de l infusoire (milieu de culture des paramécies). Monter entre lame et lamelle dans les différentes conditions suivantes : - sans colorant - dans une goutte de bleu de méthylène (coloration de l ensemble de la cellule, observation des noyaux) - dans une goutte d eau iodée (observation des cils) - dans une goutte de rouge neutre (observation des vacuoles digestives et pulstatiles) Organisation d un protozoaire, la Paramécie 5

Chlamydomonas est un genre d eucaryote biflagellé rencontré dans les eaux douces ou le sol.

Diversité des procaryotes A partir de ces électronographies, discuter de la diversité des Procaryotes

électronographie d Escherichia coli, une bactérie Gram (-) ; à droite, expansions (les pili) fines et

6 Chlamydomonas est un genre d eucaryote biflagellé rencontré dans les eaux douces ou le sol. Légender cette photo prise au MET Electronographie de Chlamydomonas IV. Diversité des procaryotes A partir de ces électronographies, discuter de la diversité des Procaryotes et comparer l organisation cellulaire des cyanobactéries à celle des eucaryotes A gauche, électronographie d Escherichia coli, une bactérie Gram (-) ; à droite, expansions (les pili) fines et relativement courtes, ainsi que quelques flagelles de plus grandes tailles (responsables de la mobilité de la cellule). (microscope à force atomique). 6

Electronographie (MET) de Bacillus subtilis, une bactérie Gram (+) Electronographie d une Cyanobactérie filamenteuse, Oscillatoria splendida (d après Jussieu bmedia) Les

de profil). Mp, membrane plasmique ; Pa, paroi. Le cytoplasme contient des ribosomes (Ri) et des filaments d'adn mal discernables à ce grossissement.

7 Electronographie (MET) de Bacillus subtilis, une bactérie Gram (+) Electronographie d une Cyanobactérie filamenteuse, Oscillatoria splendida (d après Jussieu bmedia) Les thylacoïdes isolés (T) sont situés à la périphérie de la cellule et portent des phycobilisomes de forme arrondie (Pbt en coupe transversale) ou en bâtonnets (Pbp, en vue de profil). Mp, membrane plasmique ; Pa, paroi. Le cytoplasme contient des ribosomes (Ri) et des filaments d'adn mal discernables à ce grossissement. Il contient aussi des inclusions :cyanophycine (Cy) polymère de réserves azotées constituées d'aspartate et d'arginine, granules paracristallins de RuBPcarboxylase ou carboxysomes (Cb). 7

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