21/10/2010. Généralités sur la cellule

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1 Généralités sur la cellule I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction 1

2 La notion de cellule Cellule : unité structurale et fonctionnelle du monde vivant Tout être vivant Soit cellule isolée Soit association de cellules unicellulaire pluricellulaire Le cellule Capable de subvenir à ses besoins Capable de se diviser A sa propre p vie -> propre homéostasie Doit répondre aux besoins de l organisme Doit pouvoir communiquer 2

3 Organisation cellulaire -> avantage thermodynamique Compartiment extracellulaire Membrane plasmique Compartiment intracellulaire membranes internes noyau cytoplasme I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif La cellule procaryote dépourvue de noyau limitée par une membrane plasmique être unicellulaire le plus étudié : bactérie Escherichia coli 3

4 La cellule eucaryotye Cellule à véritable noyau Comporte des membranes internes ou endomembranes -> compartiments traitement des protéines des acides nucléiques clos exemple : mitochondrie cytosolique Compartiment de traitement des protéines cytosol mitochondrie Compartiment des acides nucléiques I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif Différents éléments de la structure cellulaire membrane plasmique noyau cytoplasme noyau cytoplasme membrane plasmique Une cellule eucaryote Schéma : Biologie cellulaire, 4

5 Observation des cellules Utilisation de la microscopie Coloration des cellules Culture des cellules Observation au microscope Culture cellulaire Coloration de structures cellulaires suspension adhérente I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif La membrane plasmique compartiment extracellulaire membrane plasmique compartiment intracellulaire Une cellule eucaryote Schéma : Biologie cellulaire, 5

6 I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif La membrane plasmique composition Lipides Phopholipides Cholestérol Glycolipides Protéines Structure d une molécule de phospholipide Chaines d acides gras D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson Tête polaire hydrophile Jambes apolaires hydrophobes milieu aqueux milieu aqueux Bicouche de phospholipides 6

7 Les lipides membranaires Phospholipides Glycolipides 5% lipides membranaires Situés face externe de la bicouche Cholestérol 20% lipides membranaires Région polaire groupement hydroxyle Région non polaire Augmente la fluidité membranaire Radeaux lipidiques Assemblage dynamique de phospholipides saturés associés à des sphingolipides et du cholestérol Transmission de signaux cellulaires I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif Les protéines membranaires Assurent fonctions spécialisées de la membrane Protéine périphérique Glycoprotéine glycocalyx Protéine intégrée enchâssée D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck cytosquelette Protéines intégrées transmembranaires Canaux protéine Pores périphérique Transporteurs récepteurs Chaine polypeptidique 7

8 I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif Les jonctions membranaires Structures mise en place par les cellules Permettent communications mécaniques, chimiques Jonction serrée Jonction communicante Jonction d ancrage D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck Jonctions d ancrage Entre deux cellules implique le cytosquelette d actine Entre cellule et matrice implique microfilaments d actine Mettent en jeu le cytosquelette desmosomes et hémidesmosomes 8

9 Jonction communicante connexines Espace intercellulaire Canal formé par des connexons D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif Le transport membranaire Laisse passer des substances comme les nutriments Passif Diffusion et filtration Actif utilise de l énergie métabolique : ATP 9

10 La diffusion Passage des molécules et des ions d un lieu où ils sont très concentrés vers un lieu où ils sont peu concentrés => gradient de concentration molécule liposoluble, petite, aidée par une molécule porteuse Diffusion simple Diffusion facilité Osmose D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck Diffusion simple Substances non polaire et liposolubles O 2, CO 2 D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck Diffusion facilité glucose, acides aminés, ions utilise transporteurs ou des canaux protéiques L osmose déplacement de l eau à travers la bicouche et part des canaux : aquaporines pression osmotique, pression hydrostatique L osmose (suite) Tonicité d une solution mesure de la capacité à changer le volume des cellules en modifiant leur teneur en eau eau solution isotonique eau solution hypotonique solution hypertonique lyse cellulaire eau 10

11 I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif Transport actif Contre un gradient de concentration Consomme de l énergie : hydrolyse ATP Transport actif Gradient de concentration Pompe Na + K + ATPase Transport vésiculaire Vésicules Formation : membrane cellulaire Transport : d une structure cellulaire à une autre entre les milieux extra et intracellulaires Apport d énergie Endocytose pinocytose, phagocytose Exocytose vésicules Schéma : Biologie cellulaire, 11

12 Phagocytose Phagosome fusionné à un lysosome dégradation Reconnaissance via un récepteur milieu intracellulaire pseudopodes milieu extracellulaire Grosse particule Virus, bactérie, cellule D après Biologie cellulaire, Pinocytose Fusion avec un lysosome Enzymes lysosomiales milieu intracellulaire Invagination membrane plasmique D après Biologie cellulaire, milieu extracellulaire Exocytose Libération de substances dans le milieu extracellulaire I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif 12

13 Le cytoplasme cytoplasme cytosol + organites Schéma : Biologie cellulaire, I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif La mitochondrie cytoplasme cytosol + organites mitochondrie Schéma : Biologie cellulaire, 13

14 La mitochondrie (suite) Utilise énergie du catabolisme des glucides, des protéines et des lipides Produit par l intermédiaire de la chaine respiratoire et de l ATP synthase : molécule de stockage de l énergie : ATP Participe maturation des protéines importés, dégradation des protéines mitochondriales Protéases Rôle dans l apoptose La mitochondrie (suite) forme et taille variables en fonction du type cellulaire La mitochondrie (suite) Matrice Membrane externe porine Espace intermembranaire Membrane interne cardiolipines diphosphatidylgelycérol ADN mitochondrial La mitochondrie Crète mitochondriale 14

15 I. La notion de cellule 1. La cellule procaryote 2. La cellule eucaryote II. Les différents éléments de la structure cellulaire III. La membrane plasmique 1. Composition Les lipides membranaires les protéines membranaires 2. Les jonctions membranaires serrés d ancrage communicantes 3. Le transport membranaire transport passif transport actif Les ribosomes Complexes d acides nucléiques et de protéines Libres Fixés au réticulum endoplasmique Assure la traduction de l ARNm Grande d sous-unités 49 protéines + ARNr 5S, 28S, 5,8S Petite sous-unité 33 protéines + ARNr 18S Grande sous-unité Petite sous-unité Ribosome fonctionnel 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction 15

16 Le réticulum endoplasmique REGranuleux RELisse Schéma : Biologie cellulaire, 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction L appareil de Golgi Saccules Face réceptrice Face cis Face trans appareil de Golgi saccules aplatis dictyosomes Schéma : Biologie cellulaire, 16

17 La mitochondrie Les ribosomes Le réticulum endoplasmique L appareil de Golgi Les lysosomes Les peroxysomes Le cytosquelette V. Le noyau L enveloppe nucléaire Les nucléoles La chromatine De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction Les lysosomes Vésicules membraneuses issues de l appareil de Golgi Contiennent des hydrolases Hétérophagie Autophagieh i lysosomes Schéma : Biologie cellulaire, 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction 17

18 Les peroxysomes Petites vésicules limitées par une membrane Produisent du peroxyde d hydrogène H2O2 Se forment par autoréplication Dans leur matrice : oxydases, catalase Dégradation hépatique de l alcool Dégradation des acides gras, des protéines, des acides aminés Synthétisent les acides biliaires 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction Le cytosquelette Ensemble de polymères filamenteux qui structure le cytoplasme Responsable forme de la cellule mouvement cellulaire transport cellulaire Constitué microfilaments, microtubules, filaments intermédiaires i 18

19 microvillosités Microfilaments Filaments les plus fins du cytosquelette d actine Microvillosités kératine cellule épithéliale Filaments intermédiaires Filaments de taille moyenne Monomère : vimentine, kératine, neurofilaments Microtubules Filaments les plus épais Polymères de tubuline Cils, flagelle cils dimère tubuline α/ β protofilament microtubule flagelle Microtubules Axonème Axonème Coupe transversale Corpuscule basal Corpuscule basal Coupe transversale Structure des cils et flagelles Centrosome microtubule centriole + Schéma : Biologie cellulaire, matériel péri-centriolaire centrosome 19

20 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction Le noyau Les cellules peuvent présenter un noyaux unique Les cellules peuvent avoir plusieurs noyaux -> multinuclées li lé : Cellules Clll musculaires li striées Les cellules peuvent être dépourvues de noyau -> anuclées : Erythrocytes Le noyau (suite) Enveloppe nucléaire Membrane externe Membrane interne Lamina nucléaire nucléoplasme Pore nucléaire Nucléole NOR Lamina nucléaire Chromatine Schéma : Biologie cellulaire, REG 20

21 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction La chromatine chromatine hétérochromatine euchromatine nucléole Schéma : Biologie cellulaire, 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction 21

22 La chromatine aux chromosomes Génome humain 3x10 9 paires de nucléotides Molécules ADN Environ 2 m Repliements noyau Quelque µm La chromatine aux chromosomes (suite) nucléosome Schéma d après Génétique moléculaire et évolutive, Harry Eds : Maloine ADN ADN Groupe d histones Nucléosome Nucléofilament nucléofilament Solénoïde 30 nm chromosome 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction 22

23 La synthèse protéique Transcription Traduction Rappel sur la molécule d ADN Bases nucléotide complémentarité de séquences est due aux bases azotées Adénine Thymine Guanine Cytosine 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction La transcription S effectue dans le noyau En trois étapes D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson initiation facteur de transcription, promoteur, ARN polymérase élongation ouverture de la double hélice, introns, exons, épissage, stabilisation et ajout de séquences d adressage à l ARNm terminaison Bases de l ARN Adénine, Cytosine, Guanine, Uracile 23

24 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction La traduction 3 bases pour définir les 20 acides aminées 3 nucléotides = codons ARNt ARNt D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson UAA, UAG, UGA Codon stop Tryptophane Méthionine Code génétique dégénéré AUG codon start Cadre de lecture Anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson 24

25 La traduction (suite) Ribosome Grande sous-unité Petite sous-unité D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson 25

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