Module 3 Les cellules

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1 Module 3 Les cellules Suite Reproduction cellulaire Reproduction chez les procaryotes -Scissiparité Division cellulaire chez les eucaryotes -Interphase -Mitose -Cytocinèse Comparaison entre cellules animales et végétales au niveau de la mitose et de la cytocinèse Reproduction chez les procaryotes Scissiparité Processus de reproduction asexuée chez la bactérie qui consistant d une division cellulaire. p. 424 biologie 11, savoir les étapes. Division cellulaire chez les eucaryotes Interphase Étape de croissance cellulaire et de réplication de l ADN Division cellulaire chez les eucaryotes Mitose Division du noyau cellulaire par laquelle les cellules filles reçoivent une copie identique de l information génétique (chromosomes) de la cellule mère. p bio11 savoir expliquer les étapes. Division cellulaire chez les eucaryotes Cytocinèse Scission du cytoplasme et formation de deux cellules filles. 1

2 Comparaison entre cellules animales et végétales au niveau de la mitose et de la cytocinèse Animale - Étranglement de la membrane par microfilaments et formation de deux cellules filles identiques. Végétale -paroi cellulaire rigide donc ne s étrangle pas. C est plutôt une plaque cellulaire qui se forme et divise la cellule en deux. Homéostasie et membranes biologiques Maintien de l équilibre -perméabilité sélective -homéostasie Membrane plasmique -constituants de la membrane plasmique -propriétés hydrophobes et hydrophiles des phospholipides - modèle de la mosaïque fluide Homéostasie et membranes biologiques (suite) Transport cellulaire -transport de substances de petite et moyenne taille moléculaire -transport passif -diffusion simple, diffusion facilitée, osmose, type de solutions (hypertonique, hypotonique, isotonique), plasmolyse, cytolyse Homéostasie et membranes biologiques (suite) -transport actif -pompe ionique(pompe Na-K) -transport de macromolécules -endocytose(phagocytose, pinocytose), exocytose Pour mieux comprendre Milieu extracellulaire (liquide interstitiel) : mélange d eau et de substances dissoutes dans lequel baignent les cellules. Milieu intracellulaire (en dedans de la cellule) Homéostasie et membranes biologiques La membrane d une cellule décide de ce qui entre et sort de la cellule. 2

3 Perméabilité sélective Afin de conserver son homéostasie, la membrane doit être sélective. On dit alors que la membrane plasmique est sélectivement perméable puisqu elle se laisse traverser par certaines substances, mais non pas par d autres. sélectivement perméable = perméabilité sélective Facteurs qui peuvent affecter la perméabilité. 1. La taille et la forme des molécules 2. Le diamètre des pores Cliquer 3. La structure de la membrane 4. La charge électrique de la Cliquer membrane et des particules 5. La solubilité des particules dans l eau L importance de l homéostasie chez les organismes Chaque cellule d un organisme unicellulaire ou pluricellulaire doit garder un milieu interne stable même si le milieu externe change. L homéostasie est l état d équilibre interne régulé et maintenu en dépit des variations du milieu externe. 3

4 Les constituants de la membrane plasmique. 1. Lipides Phospholipides Cholestérol 2. Glucides 3. Protéines 1. Les lipides La membrane plasmique est formée d une bicouche de phospholipides. La structure du cholestérol est rigide. Son rôle est de stabiliser la membrane plasmique des cellules eucaryotes. G ly c é r o l Un phospholipide Groupement phosphate polaire c.-à -d. hydrophile ( attiré par l eau ) 2 acides gras non polaires c.-à-d. hydrophobes ( repoussé par l eau ) Propriétés hydrophobes et hydrophiles des phospholipides Il y a de l eau à l intérieur comme à l extérieur des cellules. Les têtes des phospholipides se tournent vers l eau et forment ainsi 2 couches. Les queues ( acides gras ) des phospholipides, hydrophobes, se trouvent donc prises entre les têtes ( phosphates ). 4

5 2. Les glucides 3. Les protéines Les chaînes de glucides sont souvent attachées aux lipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines) Servent de transport. Servent de récepteurs. Permettent l adhérence entre les cellules. Modèle de la mosaïque fluide La membrane cellulaire est composée de différents constituants dispersés un peu partout et certains constituants qui se déplacent un peu partout dans la membrane. Modèle de la mosaïque fluide 2 couches de phospholipides. Cholestérol Protéines Glucides (Polysaccharides) Transport membranaire Elle laisse sortir les déchets et elle laisse entrer certains solutés et éléments nutritifs. On appelle ce processus le transport membranaire. 5

6 Commençons par expliquer la diffusion En terme général, la diffusion est le mouvement net des particules d une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration. Gradient de concentration Lorsqu une substance est plus concentrée dans une région que dans une autre, on dit alors qu il y a un gradient de concentration entre les deux régions. Lorsqu il y a un gradient de concentration, il se produit une diffusion de particules de la zone de forte concentration vers la zone de faible concentration. Exemple avec la cellule: L oxygène (en forte concentration) quitte les vaisseaux sanguins et diffuse dans la cellule. 6

7 Imaginez un aquarium divisé en deux par une grille dont les mailles sont assez grandes pour laisser passer les poissons qui sont regroupés du côté gauche. Que devrait-on observer après un certain temps? Eh oui, les poissons vont occuper tout l espace disponible. À égalité des concentrations, les molécules continuent à traverser la membrane sauf qu il y en a autant qui se déplacent dans un sens que dans l autre. C est l équilibre dynamique. Transport de petite et moyenne taille moléculaire Transport passif 7

8 Le transport passif : c est le passage de substances à travers la membrane qui ne nécessite aucune dépense d énergie de la part de la cellule. Il se produit même si la cellule est morte. La diffusion simple La diffusion simple permet aux petites particules comme l eau, l oxygène, le gaz carbonique ou l éthanol de traverser directement les deux couches de phospholipides. La double couche de lipides est imperméable aux grosses molécules et aux ions tels que K+, Na+, Cl-, etc Comment font-ils pour traverser les ions? Par la diffusion facilitée La diffusion facilitée Certaines protéines de la membrane peuvent s associer à une molécule et relâcher cette molécule de l autre côté de la membrane. C est la diffusion facilitée. Le glucose, par exemple, pénètre dans les cellules par diffusion facilitée. 8

9 La diffusion facilitée ne demande aucune dépense d énergie comme la diffusion simple. Elle se fait toujours en suivant le gradient de concentration par l intermédiaire d une protéine de la membrane. Les protéines et la diffusion facilitée Certaines protéines font passer les substances essentielles ou les déchets à travers la membrane plasmique. - Canal protéique (protéines qui forment le canal) -Protéines de transport (porteuses) Certaines peuvent se fermer et s ouvrir. Certaines peuvent se faire et se défaire rapidement. Résultat: changement de perméabilité de la membrane Certaines forment de simples canaux et laissent les petites particules diffuser. Voir figure 5-11 livre Les ions, par exemple passent par de petits canaux formés par des protéines traversant toute l épaisseur de la membrane. C est ainsi que l eau et les électrolytes traversent la membrane. Ex: Na+, K, Ca, Cl etc 9

10 Donc, ce n'est pas n'importe quelle substance qui peut traverser la membrane = perméabilité sélective. N.B. Ces canaux sont généralement spécifiques : une seule substance bien précise peut les traverser et aucune autre. Exemple de protéine de transport Certaines protéines de transport sont appelées protéines porteuses parce qu elles semblent prendre les molécules et les porter à travers la membrane plasmique. Ex: glucose Le transport passif (suite ): L osmose Dans l organisme, l eau se déplace d une zone à l autre par osmose: Intestin- sang- liquide interstitiel- cellule On appelle osmose la diffusion de d un solvant (l eau) à travers la membrane. Puisque la membrane est perméable à l eau, l eau peut donc diffuser à travers la membrane s il existe un gradient de concentration. 10

11 Il y a osmose si deux zones de concentrations différentes sont séparés l une de l autre par une membrane perméable à l eau, mais imperméable au soluté. L eau se déplace de la zone plus concentré en eau à la zone moins concentrée en eau.? Toutes les cellules baignent dans des solutions. Les 3 types de solutions o Hypertonique o Hypotonique o Isotonique La solution la plus concentrée en soluté est dite hypertonique par rapport à l autre. 11

12 La solution la moins concentrée en soluté (la plus diluée), est dite hypotonique par rapport à l autre. Si les deux solutions ont la même concentration, on les dit isotoniques l une par rapport à l autre. Pression de turgescence : La pression qui se forme dans une cellule végétale à la suite de l osmose. Plasmolyse : Contraction du contenu d une cellule en raison d une perte d eau. La perte d eau entraîne une diminution de la pression de turgescence chez la cellule vég. Cytolyse (lyse) : Éclatement de la membrane cellulaire qui provoque une destruction de la cellule. Quels sont les effets de chaque type de solution sur les cellules de notre corps? Isotonique = cellule normale Hypotonique = cytolyse Hypertonique = plasmolyse 12

13 Globules rouges en milieu: Isotonique hypotonique hypertonique Si on plonge une cellule dans une solution concentrée en sel(nacl) et que la membrane cellulaire est perméable à l eau mais imperméable au sel. Que se passera t-il? Pourquoi les solutés injectés aux patients sont-ils généralement isotoniques avec les liquides de l organismes? Que se produirait-il si on injectait dans la circulation un produit hypotonique? Le Transport actif: Transport actif c est le passage de substance à travers la membrane qui demande une dépense d énergie de la part de la cellule. Il ne peut se produire que si la cellule est vivante et active. 13

14 Caractéristiques du transport actif Peut se faire contre le gradient de concentration. C est à dire en sens inverse de la diffusion. Nécessite une dépense d énergie de la part de la cellule. Nécessite une protéine de transport. But du transport actif Le transport actif permet à la cellule de maintenir une composition chimique interne différente de la composition chimique du milieu dans lequel elle baigne. Les pompes ioniques Ces protéines peuvent se fixer à une substance puis, en se déformant, (grâce à une molécule qui fournit de l énergie à la protéine) fait traverser la membrane à cette substance. Pompe sodium-potassium Ex: S il y a un surplus d acides aminés ou d électrolytes comme le Na+ et le K+, ceux-ci seront transportés contre le gradient de concentration par transport actif à l aide de pompes. 14

15 Fait intéressant Quand nous sommes au repos, 40 % de toute l énergie que nous dépensons sert à entretenir les mécanismes de transport actif au niveau des membranes de nos cellules. Sans les mécanismes du transport actif, les concentrations s équilibreraient par diffusion, la composition interne deviendrait sensiblement identique à la concentration externe. C est ce qui se produit à la mort de la cellule. C est de cette façon, par exemple, que les cellules de l intestin rejettent les enzymes digestives nécessaires à la digestions des aliments. Transport de macromolécules Endocytose La membrane se déforme en s invaginant vers l intérieur. Il se forme une vésicule contenant une partie du milieu extérieur. La vacuole se détache de la membrane et entre dans la cellule. Endocytose 15

16 a-phagocytose Lorsque la substance absorbée par endocytose est une grosse particule (une bactérie absorbée par un globule blanc par exemple) on parle alors de phagocytose. b- Pinocytose Phagocytose C est la membrane cellulaire qui s enfonce en un canal qui s étend dans le cytoplasme.c est l ingestion de petites particules solides ou de gouttelettes liquides. Exocytose Processus par lequel la cellule expulse les déchets. Une vésicule (petit sac renfermant une substance) du cytoplasme s accole à la membrane et s y fusionne. Puis, cette même vésicule rejette son contenu à l extérieur de la cellule. Exocytose 16

17 17

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