1.6 Exercice formatif 1- Nommez les organites présents dans la cellule procaryote et associez-leur une fonction générale?

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1 NIVEAU CELLULAIRE 1.6 Exercice formatif 1- Nommez les organites présents dans la cellule procaryote et associez-leur une fonction générale? Ribosome : Synthèse des protéines Membrane : Permet les échanges Appareil nucléaire : Matériel génétique pour gestion de la cellule Paroi : Protection des chocs osmotiques et donne la forme à la cellule Capsule : Augmente le pouvoir pathogène par une diminution de la possibilité d être phagocyté Fimbriae : Augmente la fixation Flagelle : locomotion 2- Quels organites sont présents dans la cellule animale et non dans la cellule végétale? Centriole et lysosomes, flagelles chez certaine cellule 3- Quels organites sont présents dans la cellule végétale et non dans la cellule animale? Paroi, vacuole centrale, chloroplaste (plaste) 4-Décrivez le cheminement assurant la production d une protéine destinée à l exportation comme un anticorps dans un globule blanc? (Mentionnez les organites impliques dans l ordre, leur structure et leur fonction) Dans le noyau de la cellule, à partir de l ADN, il y a formation d un ARNmessager. Cet ARNm passe par les pores de la membrane nucléaire pour se retrouver dans le cytoplasme (cytosol et organites) de la cellule. L ARNm fixe la petite sous-unité d un ribosome et la grosse sous-unité vient fermer le ribosome. Ce ribosome est issu du nucléole. Grâce au ribosome, il y a agencement des acides aminés pour former la structure primaire d une protéine. Celle-ci prend ensuite les structures secondaire, tertiaire et s il y a lieu quaternaire. Comme la protéine est destinée à l exportation, le ribosome est un ribosome lié au réticulum endoplasmique, qui porte le nom de réticulum endoplasmique rugueux. La protéine chemine dans le RE rugueux et est acheminée à l appareil de Golgi ou complexe golgien par une vésicule de transition. Dans l appareil de Golgi qui agit comme un centre d'affinage, d'entreposage, de triage et d'expédition. La vésicule de transition arrive à la face cis et lors du passage dans l appareil de Golgi, la protéine est légèrement modifiée et activée. Elle est ensuite entreposée, puis expédiée vers différentes destinations par la face trans qui forme une vésicule de sécrétion. Cette vésicule emballe la protéine qui est destinée à l'exocytose. Biologie générale Corrigé formatif 1

2 5- Établissez un lien entre une cellule comme celle du pancréas qui synthétise des protéines comme l insuline, le nombre de ribosomes qu elle contient et la taille du nucléole? Puisque que la cellule synthétise des protéines destinées à l exportation, le nombre de ribosomes (organites de synthèse) sont plus nombreux. S il y a plus de ribosomes, ceci implique que la taille des nucléoles, responsable de la fabrication des ribosomes, est plus volumineuse. 6- Dans ces cellules du pancréas qui synthétise l insuline, quel type de réticulum endoplasmique est plus susceptible d être plus développé et pourquoi? C est le réticulum endoplasmique rugueux car c est grâce à lui et aux ribosomes qui y sont fixés que la cellule pour produire la protéine insuline destinée à l exportation. 7- Établissez un lien entre la consommation de certains médicaments, le développement du réticulum endoplasmique lisse et la tolérance à des produits du même genre? Comme RE lisse joue un rôle dans la détoxication des médicaments, des drogues et des poisons, il est normal de constater son développement dans les cellules du foie d une personne ayant une forte consommation de ces produits. Il agit en neutralisant la toxicité de ces substances par l'addition de groupements hydroxyle qui augmentent alors la solubilité des substances toxiques et ainsi faciliter leur élimination. 8- Expliquez pourquoi les cellules des testicules ou des ovaires présente un réticulum endoplasmique lisse plus abondant? Car le RE lisse participe à la synthèse des graisses, des phosphoglycérolipides, des stéroïdes (hormones sexuelles) et d'autres lipides. Comme ces organes sont composés de cellules active dans la production d hormones sexuelles et que ces mêmes hormones sont des stéroïdes, il est logique de croire que le RE lisse de ces cellules soit plus abondant. 9- Pourquoi le lysosome est un bon exemple pour illustrer la compartimentation de la cellule par le réseau de membrane? Car les enzymes contenues dans le lysosome ont un ph optimal de 5 ce qui entre en conflit avec le ph du cytosol. Sans la compartimentation par des réseaux de membranes, il serait impossible d avoir au sein de la cellule tous ces processus en même temps. Biologie générale Corrigé formatif 2

3 10-Associez la fonction avec l organite de la cellule? a) Noyau 17 b) Nucléole 12 c) Membrane plasmique 14 d) Ribosomes libres 5 e) Ribosomes liés 9 f) Appareil de Golgi 4 g) Réticulum endoplasmique rugueux 1 h) Cytosquelette (microfilaments) 19 i) Réticulum endoplasmique lisse 18 j) Vacuoles centrales 3 k) Cytosquelette (microtubules) 15 l) Peroxysomes 6 m) Lysosomes 11 n) Mitochondries 13 o) Glycocalyx 2 p) Chloroplastes 16 q) Paroi cellulaire 7 r) Cytosquelette (filaments intermédiaires) 8 s) Jonctions cellulaires 10 Biologie générale Corrigé formatif 3

4 1.7 Exercice formatif 1- Comparez la cellule procaryote à la cellule eucaryote? La cellule procaryote ne possède pas de noyau véritable, le matériel génétique (ADN) est concentré dans la région nucléoïde qui est non séparée du reste de la cellule par aucune membrane. Tandis que la cellule eucaryote possède un noyau véritable contenu dans une enveloppe nucléaire faite de deux membranes. Le cytoplasme se compose d'une matière semi-liquide, le cytosol, dans laquelle baignent des organites. 2- Expliquez ce qu'est le cytosol? Le cytosol comprend environ, 85% d'eau, des glucides, des lipides, des protéines et diverses sortes d'arn. 3- Pourquoi les cellules sont-elles microscopiques? Pour accomplir adéquatement ses fonctions métaboliques, la cellule ne doit être ni trop petite ni trop grande. En effet, lorsqu'un objet grossit, son volume augmente plus que sa surface ce qui signifie que, plus un objet est petit plus grand est son rapport surface volume. Dans la cellule, la membrane plasmique assure les échanges, et plus la surface est grande par rapport au volume, plus les échanges pourront satisfaire les besoins cellulaires. Donc, la plupart des cellules sont microscopiques parce qu'il s'agit là de la seule façon de posséder suffisamment de surface par rapport à leur volume pour combler leurs besoins. 4- Expliquez l'importance pour la cellule d'être compartimentée? Les immenses besoins des cellules eucaryotes nécessitent une organisation structurale particulière donnée par plusieurs membranes internes qui partagent la cellule en de nombreux compartiments. Chacun des compartiments forme un microenvironnement, permettant ainsi à plusieurs processus, même incompatibles, de se dérouler simultanément dans la cellule. 5- Démontrez, d une manière générale, pourquoi l'étude de la cellule se ramène à l'étude des membranes? L'étude des cellules eucaryotes se ramène à l'étude des membranes car celle-ci délimite des compartiments fonctionnels ou des organites. Toutes ces membranes sont liées, certaines étant en continuité les unes avec les autres et d'autres s'échangeant des portions par l'intermédiaire de vésicules (sacs membraneux). Ce réseau intracellulaire de membranes se compose de l'enveloppe nucléaire, du réticulum endoplasmique, de l'appareil de Golgi, des lysosomes, des peroxysomes, des divers types de vacuoles et de la membrane plasmique. Biologie générale Corrigé formatif 4

5 6- Décrivez la membrane nucléaire? Double membrane qui entour le noyau dont la face intérieure est associée intimement à une couche de protéines responsables de la forme du noyau protégeant ainsi le matériel nucléaire. Elle est parsemée de pores dont l'embouchure est constituée par la rencontre des deux membranes. Ces pores sont importants parce qu'ils interviennent dans la régulation des transferts de matières entre le noyau et le cytoplasme. 7- Donnez le rôle du noyau de la cellule? Le noyau régit la synthèse des protéines dans le cytoplasme par l'intermédiaire d'un messager, l'arnm. 8- Précisez le rôle du nucléole? Le nucléole est le lieu de synthèse des ribosomes, grâce à des segments de chromosomes (organisateurs nucléolaires) porteurs de plusieurs copies de gènes de la synthèse des ribosomes et de leurs constituants. Le nombre de nucléoles varie selon l'espèce et les phases du cycle cellulaire. 9- Comparez les ribosomes libres aux ribosomes fixes? Précisez leurs rôles respectifs? Il existe deux sortes de ribosomes les ribosomes libres et les ribosomes liés. Les ribosomes libres sont en suspension dans le cytosol et sont responsables de la synthèse des protéines utilisées à l'intérieur de la cellule. Les ribosomes liés sont fixés sur le réseau membraneux formant le réticulum endoplasmique et eux synthétisent des protéines destinées à des organites membraneux ou à l'exportation. 10- Décrivez la structure générale du ribosome? Libres ou liés, les ribosomes ont une structure identique, ils sont constitués de deux sous-unités construites dans le nucléole à partir d'arn produit dans le nucléole, d'arn produit ailleurs dans le noyau et de protéines importées du cytoplasme. Le ribosome ne devient actif qu'au moment où ses sous-unités s'attachent à l'arn messager dans le cytoplasme. 11- Énumérez et expliquez la structure générale du réticulum endoplasmique (RE)? Un labyrinthe membraneux ou réseau de tubules et de sacs membraneux appelés citernes dont le contenu est en communication avec l'espace entre les deux membranes de l'enveloppe nucléaire. Biologie générale Corrigé formatif 5

6 12- Comparez, par leurs caractéristiques et leurs fonctions propres, le RE lisse au RE rugueux? Le RE rugueux est parsemé de ribosomes sur la face cytoplasmique de sa membrane. Il assure la production de protéines de sécrétion destinée à sortir de la cellule. Il synthétise ses propres membranes et celles d autres organites en jumelant des protéines et des phosphoglycérolipides, produits avec l aide à des enzymes attachés à sa membrane. Le RE lisse ne porte aucun ribosome sur sa surface cytoplasmique. Il joue un rôle dans le métabolisme des glucides, dans la détoxication des médicaments, des drogues et des poisons en neutralisant la toxicité de certaines substances par l'addition de groupements hydroxyle qui augmentent alors la solubilité des substances toxiques et ainsi faciliter leur élimination. Il accumule aussi des ions calcium dans ses citernes pour la contraction des cellules musculaires. Il participe aussi à la synthèse des graisses, des phosphoglycérolipides, des stéroïdes (hormones sexuelles) et d'autres lipides. 13- Donnez 1 exemple d'une fonction particulière de RE lisse? Voir question Expliquez les transformations et le sort des protéines fabriquées par le RE rugueux? Les protéines de sécrétion produites par le RE rugueux, s'unissent à un petit polysaccharide par covalence pour devenir une glycoprotéine et ensuite, elles quittent le RE emballées dans des vésicules de transition qui se détachent d'une région spécialisée appelées réticulum endoplasmique de transition. 15- Expliquez comment le RE rugueux participe à la formation de ses membranes et des membranes appartenant à d'autres organites? Le RE rugueux synthétise ses membranes en jumelant des protéines et des phosphoglycérolipides, produits avec l aide à des enzymes attachés à sa membrane et il contribue à la formation des membranes d'autres organites en utilisant des vésicules de transition. 16- Illustrez, à l'aide d'un schéma légendé, la structure de l'appareil de Golgi? Il est formé de saccules aplatis formant des empilements reliés en réseau, séparé du cytosol par une membrane. Selon la nature des membranes (épaisseur et composition moléculaire) des saccules, on distingue une polarité dont les pôles se nomment la face cis et la face trans. La face cis (réception des vésicules de transition) est située à proximité du réticulum endoplasmique et reçoit les vésicules de transition. La face trans (expédition) donne naissance à des vésicules de sécrétion qui s'acheminent vers d'autres sites. Biologie générale Corrigé formatif 6

7 17- Nommez et expliquez les fonctions de l'appareil de Golgi en insistant sur sa fonction de triage? L'appareil de Golgi est comme un centre de fabrication, d'affinage, d'entreposage, de triage et d'expédition. Dans l appareil de Goli, les produits du réticulum endoplasmique sont légèrement modifiés, activés, entreposés, puis expédiés vers différentes destinations. L'appareil de Golgi transforme des produits contenus dans les vésicules de transition du RE, des glycoprotéines et leur fait subir une modification de la partie glucidique lors de leur passage de la face cis à la face trans. Il assure aussi la fabrication de certaines molécules comme des polysaccharides. L'appareil de Golgi trie et détermine la destination des produits. Ce triage est peut être facilité par l'apposition d'étiquettes moléculaires (groupements phosphates et polysaccharides spécifiques). Les vésicules de sécrétion provenant de l'appareil de Golgi, porteraient des molécules externes capables de reconnaître des sites récepteurs spécifiques situés à la surface des organites qui doivent justement recevoir ces vésicules. Il fait aussi l assemblage des enzymes et de la membrane des lysosomes et bourgeonnement à la face trans. Il emballage des substances destinées à l'exocytose (exemple: protéines destinées à l'exportation). 18- Quel est le rôle général des lysosomes? Le lysosome (cellule animale) est un sac membraneux rempli d'enzymes hydrolytiques qui digèrent les protéines, les polysaccharides, les lipides et les acides nucléiques 19- Expliquez la fonction de digestion intracellulaire des lysosomes? La phagocytose est une des fonctions du lysosome qui consiste en une digestion intracellulaire. Lors de la phagocytose, une vacuole nutritive ou phagosome est formée. Elle fusionne avec un lysosome cytoplasmique dont les enzymes en digèrent le contenu. Les enzymes contenues dans le lysosome ont une efficacité maximale à ph 5.0 environ. L'organite constitué par la fusion d'une vacuole nutritive avec un lysosome se nomme un phagolysosome. 20- Expliquez la fonction de recyclage de la matière organique des lysosomes? Le lysosome fait le recyclage de la matière organique intracellulaire. Il peut englober un organite déficient comme une mitochondrie et, à l'aide de ses enzymes, décomposer sa matière organique en monomères (acides aminés, monosaccharide, ) qui peuvent retourner dans le cytosol pour être réutilisés. Biologie générale Corrigé formatif 7

8 21- Distinguez et expliquez les termes suivants: phagocytose, autophagie, phagosome et phagolysosome? La phagocytose est en lien avec une des fonctions du lysosome qui consiste en une digestion intracellulaire. Le phagosome est une vacuole nutritive formée par l endocytose d une particule. Lorsque le phagosome fusionne avec un lysosome cytoplasmique l'organite constitué par cette fusion est un phagolysosome. L autophagie est le fait que le lysosome grâce à la digestion intracellulaire ce qui permet à la cellule de se renouveler sans cesse. 22- Donnez 1 exemple de maladie de surcharge impliquant le métabolisme lysosomial? Les maladies de surcharge sont des troubles héréditaires qui affectent le métabolisme lysosomial. Ces maladies sont caractérisées par l'absence d'une des enzymes hydrolytiques actives normalement présentes dans les lysosomes. Les lysosomes s'engorgent alors de substrats non utilisables, ce qui a pour effet de nuire aux autres fonctions cellulaires. La glycogénose est un exemple de ces maladies. Elle est caractérisée par l'absence d'une enzyme nécessaire à la décomposition du glycogène et, par conséquent, il y a accumulation de ce sucre dans le foie. Un autre exemple, la maladie de Tay-Sachs qui est caractérisée par l'absence d'une lipase ou par son inactivité, ce qui cause une accumulation de lipides dans les cellules du cerveau entrave le fonctionnement du cerveau. 23- Énumérez et expliquez les rôles de la vacuole des cellules végétales? Les vacuoles centrales des cellules végétales ont comme fonction d emmagasiner des composés organiques comme des protéines (chez les graines) et des ions inorganiques (ions potassium et chlorure) et des enzymes hydrolytiques pour la dégradation des macromolécules et le recyclage des constituants moléculaires provenant des organites. Elles font aussi office de lysosome car ils sont absents chez la cellule végétale. La vacuole centrale sert aussi à l'isolement de sous-produits du métabolisme qui pourraient devenir nocifs du fait de leur accumulation dans le cytoplasme. Elles contiennent des pigments et des composés toxiques qui servent de protection de la plante contre des prédateurs. La vacuole centrale exerce un rôle important dans la croissance de la cellule végétale, par accumulation d'eau dans la vacuole. 24- Établissez les liens qui existent entre les divers organites ou constituants membranaires de la cellule? Corrigé en classe Biologie générale Corrigé formatif 8

9 25- Expliquez l'origine et les rôles des perxoysomes? Les peroxysomes sont délimités par une membrane simple et contiennent des enzymes qui transfèrent l'hydrogène de divers substrats à l'oxygène. Ils sont formés par l'incorporation de protéines et de lipides produits dans le cytosol et ils se multiplient par scissiparité quand ils atteignent une certaine taille. Les peroxysomes ne proviennent pas des organites membraneux du cytoplasme. Les peroxysomes utilisent l'oxygène pour décomposer les lipides en petites molécules pour la respiration cellulaire. Ceux des cellules hépatiques détoxiquent l'alcool et d'autres composés nocifs en transférant l'hydrogène de ces substances à l'oxygène libre et le peroxyde d'hydrogène ainsi formé (produit toxique) est transformé en eau par une enzyme. Les peroxysomes assurent la conversion des lipides en glucides grâce à des enzymes et ce dans des cellules de graines en germination. 26- Précisez le rôle des mitochondries? Les mitochondries sont présentes dans presque toutes les cellules eucaryotes et leur nombre est dépendant de l'activité métabolique de la cellule. Elles sont constituées d'une double membrane, formée chacune de phosphoglycérolipides enchassée de protéines, la membrane interne se replie sur elle-même et forme des crêtes. C est le site de la respiration cellulaire aérobie, processus catabolique qui avec du dioxygène produit de l ATP, extrayant l énergie des macromolécules (glucides, lipides et autres) 27- Précisez le rôle des plastes et, tout particulièrement, des chloroplastes? Les plastes sont des organites végétaux. Les amyloplastes ou leucoplastes sont des plastes incolores qui renferment l'amidon au niveau des racines et des tubercules. Les chromoplastes élaborent des pigments qui donnent aux fruits et aux fleurs leurs teintes orangées et jaunes. Les chloroplastes contiennent le pigment vert appelé chlorophylle, d'autres pigments, des enzymes, de l'adn, de l'arn, des ribosomes et d'autres molécules nécessaires à la photosynthèse. Les chloroplastes peuvent donc synthétiser des protéines. Ils sont situés dans les feuilles et dans les organes verts des Végétaux. Le chloroplaste est muni de deux membranes séparées par un espace intermembranaire très mince. L'intérieur du chloroplaste se trouve un autre réseau membraneux qui forme des sacs aplatis, les thylakoïdes. Ceux-ci peuvent s'empiler pour former des grana. Le liquide dans lequel baignent les thylakoïdes se nomme stroma. C est le site de la photosynthèse où il y a conversion de l énergie lumineuse en énergie chimique. Biologie générale Corrigé formatif 9

10 28- Expliquez ce qu'est le cytosquelette? Le cytosquelette est un réseau de fibres dans le cytoplasme des cellules. Son rôle principal est d apporter un soutien mécanique à la cellule et lui conservé sa forme, c est l'ossature et la musculature. 29- Nommez les rôles (en général) du cytosquelette? Il ancre les organites cellulaires et certaines enzymes, permet le changement de forme, la mobilité de la cellule même ou des organites à l'intérieur (cils, flagelles, et les autres). Il permet aux cellules musculaires de se contracter et de former les pseudopodes par prolongement du cytoplasme. Il assure aussi la contraction des cellules musculaires 30- Nommez les sortes de fibres qui constituent le cytosquelette? Le cytosquelette est constitué de trois sortes de fibres, les microtubules, les filaments intermédiaires et les microfilaments. 31- Précisez la structure et le rôle des microtubules, des microfilaments et des filaments intermédiaires? Les microtubules sont des tubes rectilignes dont la paroi est faite d'une protéine globulaire, la tubuline α et ß. Ils sont présents dans le cytoplasme de toutes les cellules eucaryotes. Ils rayonnent à partir d'un centrosome, appelé aussi centre organisateur des microtubules, une masse située près du noyau. Les microtubules servent principalement de rails sur lesquels les organites peuvent se déplacer. Ils guident probablement les vésicules de sécrétion de l'appareil de Golgi vers la membrane plasmique. Des protéines spécialisées joueraient alors le rôle de molécules motrices dans le déplacement des vésicules et des autres organites le long des microtubules Les microtubules participent aussi à la séparation des chromosomes pendant la division cellulaire et servent à la mobilité cellulaire par l'intermédiaire des cils et des flagelles. Ces appendices locomoteurs sont formés par un arrangement spécialisé de microtubules. Les microfilaments sont composés d une hélice de deux chaînes d'actine, une protéine globulaire. Ils interviennent dans la contraction musculaire de cellule musculaire. Cette contraction résulte du glissement de microfilaments d'actine contre les filaments de myosine, la molécule motrice. Ce qui fait que les microfilaments sont responsables de contraction cellulaires localisées comme la division (sillon de division) chez la cellule animale, de l'élongation et de la rétraction des pseudopodes chez certaines cellules mobiles (Amibe) et du mouvement de cyclose chez les cellules végétales. Les microfilaments sont présents dans toutes les cellules eucaryotes et composent les microvillosités de l'intestin grêle. Les filaments intermédiaires doivent leur nom au fait que leur diamètre est intermédiaire entre celui des microtubules et des microfilaments. Leur composition protéique est variable. Ces filaments sont très Biologie générale Corrigé formatif 10

11 stables, c'est-à-dire qu'ils se maintiennent intacts dans la cellule. Ils sont essentiels au maintien de la cellule et à l'ancrage de certains organites, par exemple, le noyau siège dans une cage formée de filaments intermédiaires et l'axone des neurones doit sa forme à ces filaments intermédiaires. 32- Nommez les protéines motrices et précisez leurs rôles spécifiques au niveau des microtubules et des microfilaments? Tubulines et dynéine des microtubules assurent le mouvement des cils et flagelle, des organites à l intérieur de la cellule et des chromosomes lors de la division cellulaire L actine, des microfilaments, assure avec la myosine, la contraction musculaire et le déplacement du cytoplasme formant un pseudopode permettant le déplacement de certaines cellules. 33- Donnez la composition chimique de la paroi cellulaire de même que son rôle dans la cellule végétale? La paroi cellulaire est composée de fibres de cellulose enchâssées dans une matrice de polysaccharides et de protéines. Le rôle de la paroi cellulaire est de protéger la cellule, de maintenir la forme de la cellule et de prévenir l'absorption excessive d'eau. 34- Donnez la composition chimique du Glycocalyx et son rôle dans la cellule animale? Le glycocalyx ou matrice extracellulaire est une couche duveteuse et légèrement adhésive, à la surface de la cellule. Elle est composée de glucides qui sont rattachés aux protéines et aux lipides de la membrane et des glycoprotéines sécrétés par la cellule. Ses principaux rôles sont de renforcer la surface cellulaire et de favoriser l'adhérence entre les cellules, en plus de jouer le rôle d'étiquettes ou de récepteurs membranaires. 35- Nommez les diverses jonctions intercellulaires et précisez leurs rôles? Les jonctions intercellulaires sont des communications entre les cellules. Chez les cellules végétales, on parle de plasmodesmes, canaux qui traversent la paroi et font communiquer le cytosol des cellules voisines. Chez les cellules animales on retrouve les jonctions serrées, les desmosomes et les jonctions ouvertes. Les jonctions serrées sont la fusion des membranes de cellules adjacentes empêchant les fuites de liquide extracellulaire. Les desmosomes ou jonction d ancrage sont des rivets qui retiennent les cellules entre elles formant des tissus résistants è la compression et à l étirement. Les jonctions ouvertes canaux reliant le cytoplasme de cellules adjacentes (cellules du tissu cardiaque) 36- Faire un tableau synthèse des différents types de transport membranaire avec leurs caractéristiques et leurs particularités? Corrigé en classe Biologie générale Corrigé formatif 11