MODULE : B1 Biochimie. Organisation cellulaire et tissulaire de l'homme. Séquence 1 : les méthodes d'étude des cellules.

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1 MODULE : B1 Biochimie Organisation cellulaire et tissulaire de l'homme Séquence 1 : les méthodes d'étude des cellules. 1.La microscopie 1.1 Le microscope photonique (ou optique) Quelle est la limite des objets nettement visibles au microscope photonique? La limite se situe aux environs de 0,5 micrometre. 1 micrometre = 10(-6)m 1 nanometre = 10(-9)m. 1.2 Le microscope électronique Quels sont les deux types de microscope électronique? Microscope électronique a transmission (MET), Microscope électronique a balayage (MEB). Qu'est-ce qu'un microtome? Le microtome est un instrument utilisé pour découper de fines tranches de l'objet à étudier au MET. Qu'est-ce que le grossissement? Le grossissement est le rapport entre la taille représentée sur une photographie et la taille réelle d'un objet. Qu'étudie t-on au MET et au MEB? MET pour l'étude de coupes cellulaires, MEB pour une étude tridimensionnelle des cellules, le MEB permet l'analyse en surface des cellules.

2 Quelle est le principe de l'observation au MET? La source lumineuse est un filament ou cathode qui émet des électrons au sommet d'une colonne cylindrique où l'on fait le vide. La préparation de l'échantillon nécessite une dessiccation, puis une coupe fine réalisée à l'aide d'un microtome et colorée par des sels de métaux lourds. Quelle méthode est nécessaire pour une étude précise des composés cellulaires? Il est nécessaire d'utiliser des méthodes de fractionnement : broyage et ultracentrifugation. Quelle est la définition de l'ultracentrifugation? L'ultracentrifugation est une centrifugation à très haute vitesse. La séparation des divers composants du mélange à étudier s'obtient grâce à une ultracentrifugation permettant une séparation d'après leur densité. Pour cela on effectue des centrifugations successives à des vitesses croissantes. Plus le composant est petit, plus la force centrifuge nécessaire pour le sédimenter est élevée. Existe t-il des méthodes plus modernes pour l'étude des cellules? Le marquage des molécules cellulaires par des isotopes radioactifs ou des anticorps, sont des méthodes très sensibles, permettant de détecter des macromolécules dans une cellule : les molécules radioactives peuvent être utilisées pour suivre le cours de la quasi-totalité des processus cellulaires. Le marquage par des anticorps spécifiques peut être utilisé pour détecter et localiser des molécules biologiques. Séquence 2 : Structure, ultrastructure cellulaire ; fonctions de chaque organite. 1. Structure générale d'une cellule animale Qu'est-ce qu'une cellule eucaryote? Une cellule eucaryote est définie comme une entité autonome se composant : d'une membrane plasmique délimitant la cellule, d'un noyau, (avec un ou plusieurs nucléoles),

3 de cytoplasme, contenant des granulations appelées organites,qui jouent un rôle essentiel dans la vie cellulaire. Comment appelle t-on la partie liquidienne du cytoplasme? Le hyaloplasme ou cytosol. Décrire l'ultrastructure du noyau : Le noyau comporte les éléments suivants : - le ou les nucléoles : structure dense et homogène, sans membrane, de forme plus ou moins sphérique dont la taille et le nombre dépendent de l'activité cellulaire. Le nucléole est constitué de nombreuses protéines, d'arn et d'un faible quantité d'adn. - la chromatine : d'aspect granuleux, plus ou moins dense, elle contient l'essentiel de l'adn nucléaire associé à des nucléoprotéines. - le nucléoplasme : substance amorphe du noyau, il contient les molécules solubles du noyau. - la membrane ou enveloppe nucléaire : c'est une double membrane qui délimite le noyau de l'espace périnucléaire. Quel est le rôle du noyau? Le noyau est un organite très spécialisé, riche en ADN qui contient l'information génétique de la cellule, sans lequel elle ne peut vivre. Cette information est transmise de façon équivalente dans les deux cellules filles lors de la division cellulaire. Quels sont les types de reticulum endoplasmique? La membrane du reticulum peut porter des granulations, on parle alors de reticulum endoplasmique rugueux (RER) ou reticulum endoplasmique granuleux (REG). Lorsque la membrane ne porte pas de ribosome, on parle de reticulum endoplasmique lisse (REL). Quel est le rôle du reticulum endoplasmique? Le reticulum est un important lieu de synthèse : le RER, du fait de la présence des ribosomes, est spécialisé dans la synthèse des protéines, alors que le REL est spécialisé dans la synthèse d'autres molécules organiques (lipides notamment).

4 Décrire et donner le rôle de l'appareil de Golgi : L'appareil de Golgi se compose d'un empilement régulier de saccules aplatis à bords renflés et de vésicules associées limitées par une membrane. Les vésicules golgiennes se forment par bourgeonnement de la membrane des saccules. Dans l'appareil de Golgi les protéines, synthétisées dans le reticulum, vont subir une maturation, puis elles seront dirigées vers leurs sites définitifs : lysosomes, membrane plasmique ou vésicules d'exocytose. Quelle est la fonction des lysosomes? Les lysosomes ont pour fonction (entre autres ) de détruire et de résorber la particule lorsqu'elle sera phagocytée. Expliquer le mécanisme de concentration des H+ dans les lysosomes? Le déplacement des H+ vers les lysosomes s'effectue en sens inverse de leur gradient de concentration, leur concentration dans les lysosomes etant plusélevée que dans le cytosol. Ceci nécessite donc la présence de pompes (ou H+ATPases) transférant les H+ du cytoplasme vers la lumière du lysosome. L'énergie d'un tel transfert est apportée par l'hydrolyse de l'atp. Quelle est la fonction principale des mitochondries? Les mitochondries permettent aux cellules de réaliser l'oxydation des nutriments ce qui leur fournit l'énergie nécessaire à leur fonctionnement (ATP). Ces processus ont lieu au niveau des crètes mitochondriales. Il existe une relation entre le nombre de mitochondries, l'importance des crêtes et les capacités oxydatives de la cellule. Qu'est-ce que le cytosquelette? Le cytosquelette est un assemblage de microtubules et de microfilaments permettant d'établir et de maintenir l'architecture de la cellule. Quels sont les rôles des microtubules et des centrioles? Les microtubules sont formés de tubuline (protéine) et sont responsables des mécanismes de transport intracellulaire : migration des vésicules, des protéines, ou même d'organites. Les microtubules se rejoignent en un point de la cellule appelé centrosome.ce centrosome est composé de deux centrioles. Les centrioles ont un rôle important dans la cellule :

5 - ils organisent le réseau cytoplasmique de microtubules dans les cellules au repos, forment le fuseau le long duquel sont disposés les chromosomes dans les cellules en division ; - ils représentent la structure de base des cils vibratiles. Séquence 3 : La membrane plasmique, structure et fonctions. Quels sont les différents constituants de la membrane plasmique? La membrane plasmique est formée d'une double couche lipidique, composée de phospholipides et de cholestérol, associée à des protéines s'intégrant plus ou moins dans celle-ci. Sur sa face externe se trouvent de nombreux glucides. L'ensemble s'organise en mosaique fluide. Quels sont les rôles des différentes molécules au sein de la membrane? La fluidité est assurée par la nature des lipides qui la constituent : - la composition des phospholipides influence leur fluidité, - le cholestérol régule la fluidité de la membrane et augmente sa stabilité. Le déplacement des molécules se fait sans modifier l'intégrité de la cellule. Dans la membrane, les protéines se déplacent essentiellement par des mouvements latéraux. Elles ont des rôles multiples : - transport de molécules dans et hors de la cellule, - fixation de divers ligands (ex : hormones), - activité enzymatique, - fixation du cytosquelette à la membrane, - adhérence cellulaire, - reconnaissance par le système immunitaire. Quelles sont les principales spécialisations membranaires et leur rôle? Il existe 2 familles de spécialisations membranaires : - les replis et les microvillosités, - les systèmes de jonctions membranaires. Les replis et microvillosités sont des extensions de la membrane plasmique augmentant sa surface de contact avec son environnement. Les jonctions membranaires unissent des cellules et donnent une cohésion mécanique aux tissus qui les composent. Certaines permettent la communication directe entre cellules.

6 Quels sont les mécanismes permettant aux molécules de traverser la membrane plasmique? - la diffusion simple, selon le gradient de concentration, concerne les molécules liposolubles traversant la bicouche lipidique, ainsi que les petites molécules neutres passant par des canaux protéiques. Les ions traversent grâce à des canaux spécifiques. L'osmose st la diffusion du solvant, l'eau, à travers une membrane semi-perméable. - la diffusion facilitée permet le passage des molécules dans le sens de leur gradient de concentration, en se liant à des transporteurs protéiques spécifiques transmembranaires. - le transport actif utilise l'énergie de l'atp pour pomper des ions contre leur gradient de concentration à l'aide d'un transporteur. Il permet de créer une compartimentation ionique des liquides intra et extracellulaires et est responsable de l'existence d'un potentiel membranaire (de repos). - l'endocytose et l'exocytose permettent de faire traverser la membrane à des molécules ou à des particules de grande taille. Elles nécessitent beaucoup d'énergie. Décrire le mécanisme de la phagocytose : La phagocytose est une endocytose particulière au cours de laquelle des portions de la membrane et du cytoplasme entourent des particules de grosse taille (bactéries par exemple). La vésicule formée est un phagosome qui, généralement, fusionne avec des lysosomes, formant une phagolysosome où la particule sera détruite par les enzymes et les molécules contenues dans les lysosomes.