IFSI UE2.1 La Cellule année Généralités sur la cellule

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1 Généralités sur la cellule

2 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

3 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

4 La notion de cellule Cellule : unité structurale et fonctionnelle du monde vivant

5 Tout être vivant Soit cellule isolée Soit association de cellules unicellulaire pluricellulaire

6 Le cellule Capable de subvenir à ses besoins Capable de se diviser A sa propre vie -> propre homéostasie Doit répondre aux besoins de l organisme Doit pouvoir communiquer

7 Organisation cellulaire -> avantage thermodynamique Compartiment extracellulaire Membrane plasmique Compartiment intracellulaire membranes internes noyau cytoplasme

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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

9 La cellule procaryote dépourvue de noyau limitée par une membrane plasmique être unicellulaire le plus étudié : bactérie Escherichia coli

10 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

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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

12 Différents éléments de la structure cellulaire membrane plasmique cytoplasme noyau noyau cytoplasme membrane plasmique Une cellule eucaryote Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

13 Observation des cellules Utilisation de la microscopie Coloration des cellules Culture des cellules Observation au microscope Culture cellulaire Coloration de structures cellulaires suspension adhérente

14 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

15 La membrane plasmique compartiment extracellulaire membrane plasmique compartiment intracellulaire Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine Une cellule eucaryote

16 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

17 La membrane plasmique composition Lipides Phopholipides Cholestérol Glycolipides Protéines

18 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

19 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

20 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

21 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

22 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

23 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

24 Jonctions d ancrage Entre deux cellules implique le cytosquelette d actine Entre cellule et matrice implique microfilaments d actine Mettent en jeu le cytosquelette D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck desmosomes et hémidesmosomes

25 Jonction communicante Espace intercellulaire connexines Canal formé par des connexons D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck

26 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

27 Le transport membranaire Laisse passer des substances comme les nutriments Passif Diffusion et filtration Actif utilise de l énergie métabolique : ATP

28 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

29 Diffusion simple Substances non polaire et liposolubles D après manuel d anatomie et de physiologie humaine Tortora and Derrikson Eds Boeck O 2, CO 2 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

30 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

31 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

32 Transport actif Contre un gradient de concentration Consomme de l énergie : hydrolyse ATP Transport actif Gradient de concentration Pompe Na + K + ATPase

33 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, Y. Bassaglia Eds Maloine

34 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, Y. Bassaglia Eds Maloine

35 Pinocytose milieu intracellulaire Fusion avec un lysosome Enzymes lysosomiales Invagination membrane plasmique D après Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine milieu extracellulaire Exocytose Libération de substances dans le milieu extracellulaire

36 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

37 Le cytoplasme cytoplasme cytosol + organites Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

38 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

39 La mitochondrie cytoplasme cytosol + organites mitochondrie Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

40 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

41 La mitochondrie (suite) forme et taille variables en fonction du type cellulaire

42 La mitochondrie (suite) Matrice Membrane externe porine Espace intermembranaire Membrane interne cardiolipines diphosphatidylgelycérol Crète mitochondriale ADN mitochondrial La mitochondrie

43 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 IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes

44 Les ribosomes Complexes d acides nucléiques et de protéines Libres Fixés au réticulum endoplasmique Assure la traduction de l ARNm Grande sous-unité 49 protéines + ARNr 5S, 28S, 5,8S Petite sous-unité 33 protéines + ARNr 18S Grande sous-unité Petite sous-unité Ribosome fonctionnel

45 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

46 Le réticulum endoplasmique REGranuleux RELisse Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

47 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

48 L appareil de Golgi Saccules Face réceptrice Face cis Face trans appareil de Golgi saccules aplatis dictyosomes Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

49 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme La mitochondrie Les ribosomes Le réticulum endoplasmique L appareil de Golgi Les lysosomes Les peroxysomes Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau L enveloppe nucléaire Les nucléoles La chromatine De la chromatine aux chromosomes

50 Les lysosomes Vésicules membraneuses issues de l appareil de Golgi Contiennent des hydrolases Hétérophagie Autophagie lysosomes Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

51 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

52 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

53 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

54 Le cytosquelette Ensemble de polymères filamenteux qui structure le cytoplasme Responsable forme de la cellule mouvement cellulaire transport cellulaire Constitué microfilaments, microtubules, filaments intermédiaires

55 Microfilaments IFSI UE2.1 La Cellule année microvillosités Filaments les plus fins du cytosquelette d actine Microvillosités Filaments intermédiaires Filaments de taille moyenne Monomère : vimentine, kératine, neurofilaments kératine cellule épithéliale Microtubules Filaments les plus épais Polymères de tubuline Cils, flagelle cils dimère tubuline α/ β flagelle protofilament microtubule

56 Microtubules Axonème Axonème Coupe transversale Corpuscule basal Corpuscule basal Coupe transversale Structure des cils et flagelles

57 Centrosome microtubule centriole + Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine matériel péri-centriolaire centrosome

58 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

59 Le noyau Les cellules peuvent présenter un noyaux unique Les cellules peuvent avoir plusieurs noyaux -> multinuclées : Cellules musculaires striées Les cellules peuvent être dépourvues de noyau -> anuclées : Erythrocytes

60 Le noyau (suite) Enveloppe nucléaire Membrane externe Membrane interne Lamina nucléaire nucléoplasme Pore nucléaire Nucléole NOR Lamina nucléaire Chromatine Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine REG

61 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

62 La chromatine chromatine hétérochromatine euchromatine nucléole Schéma : Biologie cellulaire, Y. Bassaglia Eds Maloine

63 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

64 La chromatine aux chromosomes Génome humain 3x10 9 paires de nucléotides Molécules ADN Environ 2 m Repliements noyau Quelque µm

65 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

66 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

67 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

68 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

69 La transcription S effectue dans le noyau En trois étapes 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 D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson Bases de l ARN Adénine, Cytosine, Guanine, Uracile

70 VI. La synthèse des protéines 1. La transcription 2. La traduction IV. Le cytoplasme 1. La mitochondrie 2. Les ribosomes 3. Le réticulum endoplasmique 4. L appareil de Golgi 5. Les lysosomes 6. Les peroxysomes 7. Le cytosquelette IFSI UE2.1 La Cellule année V. Le noyau 1. L enveloppe nucléaire 2. Les nucléoles 3. La chromatine 4. De la chromatine aux chromosomes

71 La traduction ARNt 3 bases pour définir les 20 acides aminées 3 nucléotides = codons ARNt D après anatomie et physiologie humaine, E. Marieb and K. Hoehn Eds Pearson

72 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

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

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