Notes d'études secondaires. Sciences et technologie 316 La cellule

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1 Notes d'études secondaires Sciences et technologie 316 La cellule Nom: Prénom: Groupe: Date:

2 Schéma de la cellule La cellule est l unité de base de tous les êtres vivants. 1

3 La structure et les fonctions de la cellule humaine Parties visibles au microscope optique : Parties Membrane cellulaire Cytoplasme Noyau Description et fonctions barrière de protection souple et sélective (qui permet seulement certains échanges avec le milieu) milieu gélatineux, permettant le transport des substances dans la cellule partie plus foncée, qui est le centre de contrôle des activités cellulaires Détails visibles au microscope électronique : Cytosol Parties Mitochondries Ribosomes Réticulum endoplasmique Lysosomes Appareil de Golgi Membrane nucléaire ADN (acide désoxyribonucléique) Description et fonction substance liquide homogène, qui contient les autres structures minuscules et de nombreuses substances dissoutes organites où s effectue la respiration cellulaire, produisant ainsi de l énergie organites dont le but est de fabriquer certaines substances spécifiques pour chaque sorte de cellule (ex. : enzymes, hormones, etc.) organite dont le rôle est de fabriquer une partie des substances essentielles aux activités cellulaires et de les transporter à l intérieur de la cellule organites chargés de la digestion de certains nutriments et de la décomposition / recyclage de certaines substances à l intérieur de la cellule organites chargés d entreposer les substances produites et de les transporter vers la membrane cellulaire protéger le noyau et permettre certains échanges avec le reste de la cellule très longue molécule en double hélice, capable de diriger les activités de la cellule. Elle se présente sous forme de filaments à l intérieur du noyau 2

4 La structure et les fonctions de l ADN Cette très longue molécule est formée de deux chaînes reliées par des paires de petites molécules appelées «bases azotées». La molécule d ADN ressemble à une échelle dont les barreaux sont les paires de bases azotées. En plus, elle tourne sur elle-même comme un escalier en colimaçon. L aspect est celui d une double hélice. L information génétique se trouve dans la séquence des paires des bases azotées. différentes. Nom des bases azotées dans l'adn Adénine Cytosine Guanine Thymine Symbole A C G T Leur fonction est semblable à celle des lettres de l alphabet : différents agencements ont des significations différentes. On «écrit» avec ces paires des «mots» et des «phrases» Ordre de liaisons des bases azotés Ces bases se lient toujours ensemble A - T G - C C est leur façon de se succéder qui fait toute la différence. Le génome est la séquence complète de paires de bases azotées donc constitue l ensemble de l information génétique d un individu ou d une espèce. L ADN se divise en segments. Un gène est un segment d ADN qui contient l information nécessaire pour accomplir une tâche spécifique comme fabriquer les protéines chargées d accomplir une tâche ou une fraction de tâche (donner une couleur spécifique aux yeux, faire pousser les cheveux, etc.) Le génome de l espèce humaine contient environ 3 milliards de paires de bases azotées ce qui correspond à environ gènes. Les chimpanzés et le Bonobos sont de très proche parent de l être humain : les gènes des trois espèces sont identiques à 98%. Les différences génétiques entre un être humain et un de ces primates sont à peine 10 fois plus nombreuses qu entre deux êtres humains. 3

5 La diversité génétique La diversité génétique est l ensemble des variations de tous les gènes d une même espèce. Chaque individu a un ADN est unique. En effet, chaque gène présente des variations : les gènes qui peuvent donner la couleur des yeux peuvent conduire à la couleur bleue, verte, brune, etc.; les gènes qui donnent la couleur des cheveux peuvent les rendre blonds, bruns, noir, roux, etc. Comme chacun des gènes se présente en plusieurs variantes, la probabilité que deux individus possèdent exactement la même information génétique est pratiquement nulle (excepté les jumeaux identiques). La reproduction sexuée constitue une source importante de diversité génétique : un enfant reçoit certains gènes de sa mère et certains gènes de son père. Chaque naissance permet l apparition de nouvelles variations au sein d une population. Les relations entre personnes apparentées (population petite ou isolée) peuvent appauvrir cette diversité et renforcer des défauts génétiques en amplifiant le partage de défauts génétiques. La division cellulaire La division cellulaire est un processus qui permet de produire de nouvelles cellules. Il y a 2 types de division cellulaire. 1- La mitose: Mode de divisions des cellules non-sexuelles. Chaque cellule non-sexuelle contient le même matériel génétique : l ADN d une personne. - Dans chaque cellule non-sexuelle, cet ADN est organisé en 46 chromosomes, groupés en 23 paires. Un chromosome est un brin d'adn linéaire qui comprend des informations. - Une cellule avec 23 paires (46) chromosomes est appelée diploïde. - Chaque paire est composée de deux chromosomes «homologues». Deux chromosomes homologues représentent deux versions des mêmes caractéristiques (Ex. : couleur des yeux, forme de l oreille, etc.). - Un chromosome est composé de 2 brins d'adn retenus en leur milieu. Au cours de la mitose, une cellule-mère fait une copie de son ADN, se divise, et produit ainsi deux cellules-filles identiques à la cellule mère. 4

6 La mitose comporte 5 phases : 1. la prophase : la membrane nucléaire disparaît et l ADN s enroule et se condense en chromosomes. 2. la métaphase : les chromosomes s alignent au centre de la cellule. 3. l anaphase : les chromosomes se détachent en brin d'adn unique qui s éloignent du centre de la cellule. 4. la télophase : la membrane nucléaire se reforme, l ADN reprend la forme de filaments et le cytoplasme se divise également entre les deux cellules-filles. Exemple avec 2 chromosomes homologues 5. Interphase: Périodes d'attente entre 2 mitoses. Ce mode de division cellulaire assure la croissance et le remplacement de toutes les cellules non sexuelles. En gros dans une mitose on part avec une cellule mère et on obtient 2 cellules filles identiques entre elles et identiques à la mère. La méiose La méiose est le mode de division cellulaire qui conduit à la formation des cellules sexuelles ou gamètes (ovules et spermatozoïdes). Chaque cellule sexuelle contient 23 chromosomes individuels (pas en paires) qui se nomme cellule haploïde. Une cellule sexuelle contient donc une seule version des caractéristiques qui définissent une personne. Une cellule sexuelle avec une version se combine avec une cellule sexuelle d un autre individu. Cette combinaison donne la première cellule du bébé (une cellule non-sexuelle) qui va se diviser beaucoup de fois pour donner une personne. - Les cellules non-sexuelles forment les cellules sexuelles par la méiose. Au cours de la méiose, une cellule-mère reproduit son ADN une seule fois, mais se divise deux fois. - La méiose commence avec une cellule-mère non-sexuelle qui contient 46 chromosomes organisés en 23 paires et chaque chromosome étant fait d un seul brin d'adn. - Le résultat de la méiose est quatre cellules sexuelles. La méiose comprend deux divisions : la méiose 1 et la méiose 2. 5

7 Méiose 1 : En préparation pour la méiose 1, la cellule-mère réplique son ADN. En entrant dans la méiose 1, cette cellule-mère contient donc 46 chromosomes organisés en 23 paires, mais chaque chromosome est fait de deux brins d'adn identiques attachés ensemble. Exemple avec 2 chromosomes homologues Au cours de la méiose 1, les paires de chromosomes se séparent. Le résultat de la méiose 1 est deux cellules non identiques. Les deux cellules ne sont pas identiques, parce qu elles contiennent deux versions différentes des caractéristiques qui font un humain. - Chacune de ces cellules contient 23 chromosomes et chaque chromosome est fait de deux deux brins d'adn identiques attachées au centre. Méiose 2 : - Chaque cellule formée par la méiose 1 entre dans la méiose 2 sans faire de copie de son ADN. - Au cours de la méiose 2, les deux moitiés qui forment chaque chromosome se séparent. - Pour chacune des deux cellules qui entrent dans la méiose 2, le résultat est deux cellules identiques. Chacune de ces cellules contient 23 chromosomes et chaque chromosome est fait d un seul brin d'adn. En résumé la méiose forme 4 cellules filles de 23 chromosomes en partant d'une cellule mère de 46 chromosomes. Le procédé forme 2 paires de cellules jumelles qu'on peut associer 2 par 2. 6

8 La spécialisation cellulaire Les cellules de l organisme se multiplient. À l âge adulte, un être humain est constitué de 60 billions de cellules (6 x ). Les cellules de l organisme se spécialisent c'est-à-dire qu'elles abandonnent la capacité de faire toutes les fonctions possibles pour une cellule pour en faire une seul parfaitement ce qui également pour répond aux différents besoins de l organisme. Les cellules spécialisées qui ont la même structure et qui accomplissent la même fonction forment un tissu. Il y a quatre types de tissu : - le tissu épithélial, qui a pour fonction de recouvrir et de protéger les différentes parties du corps, tant à l extérieur (comme la peau), qu à l intérieur. Le tissu épithélial peut aussi sécréter, absorber ou filtrer certaines substances; - le tissu conjonctif, qui est un tissu de remplissage et de soutien. Il permet aussi d assurer la protection et la nutrition de différents organes du corps. Il est le plus abondant dans l organisme. Quelques exemples de tissu conjonctif : le tissu cartilagineux, osseux, sanguin (le seul tissu liquide), adipeux; - le tissu nerveux, qui permet de contrôler et de diriger l activité du corps. Exemples : le cerveau, les nerfs et la moelle épinière en sont constitués; - le tissu musculaire, qui peut se contracter pour ensuite reprendre sa forme. C est ce qui permet les mouvements volontaires ou involontaires. Il y a trois types de tissu musculaire : - tissu musculaire squelettique - tissu musculaire lisse (muscle de l estomac, de la vessie, de l utérus) - tissu musculaire cardiaque (seulement dans le cœur). Deux ou plusieurs tissus différents qui assurent une ou plusieurs fonctions spécifiques dans l organisme forment un organe. Exemple : l estomac est un organe composé de plusieurs tissus, chacun assurant une fonction : - le tissu musculaire permet les mouvements de l estomac; 7

9 - le tissu épithélial sécrète les sucs gastriques; - le tissu conjonctif permet à l estomac de conserver sa forme; - le tissu nerveux contrôle les activités de l estomac. Plusieurs tissus et organes qui agissent en interrelation afin d accomplir une même fonction dans l organisme forment un système. Exemple : l estomac avec les autres parties du tube digestif (bouche, œsophage, intestins) et avec les glandes digestives forme le système digestif, qui accomplit la fonction de digestion. L ensemble de tous les systèmes forme à son tour l organisme. L organisme, ou l être vivant, constitue le plus haut niveau d organisation cellulaire. Les différents systèmes de l organisme et leur fonction digestif Fonction Assurer la digestion et l absorption des aliments, ainsi que l élimination de certains déchets. respiratoire Assurer l apport de dioxygène et l évacuation du dioxyde de carbone. cardiovasculaire lymphatique excréteur endocrinien nerveux musculosquelettique reproducteur Assurer la circulation du sang, afin de nourrir les cellules et de les débarrasser de leurs déchets. Assurer, entre autre, la protection de l organisme contre les microorganismes grâce au système immunitaire. Assurer l élimination de certains déchets. Assurer la coordination des organes grâce aux hormones. Assurer le contrôle de l organisme (mémoire, pensées, décisions), la transmission de l information entre les différentes parties du corps et l interaction avec l environnement grâce aux organes des cinq sens. Assurer le maintien et la mobilité du corps Assurer la reproduction sexuée. 8

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