Unité 1 L historique du microscope et revue de la cellule L étude de la cellule ne commença qu au 17ième siècle avec l apparition du microscope optique. Liège? Le liège est un organisme vivant qu on utilise pour boucher les bouteilles de vin. (Quark) Anton Van Leeuwenhoek est le premier scientifique qui a observé des êtres unicellulaires. Robert Hooke a identifié l existence de la cellule dans les tissus. (Observer les cellules de liège) Au milieu du 19 ième siècle, les biologistes reconnurent le principe de la théorie cellulaire «Tous les êtres vivants sont composés d éléments autoreproducteurs qu on appelle cellules» Seulement après l apparition du microscope électronique à transmission est-ce que les scientifiques ont pu étudier structure interne de la cellule. Concepts 1. Tous les êtres vivants sont formés de cellules. (Unité structurales et fonctionnelles de la vie) a) Chaque cellule est limité par une membrane, les organites sont aussi entourés d une membrane. b) La membrane supervise l entrée et la sortie des molécules. Eucaryotes? Eu = vrai Caryotes = noix (noyau) Cellules avec des noyaux distincts. Procaryotes? Avant noyau. Cellule qui n a pas de noyau distinct. (Ex. bactérie) 1. L évolution s accompagne souvent d une augmentation de la complexité. a) Les cellules Eucaryotes possèdent des organites variés, contrairement aux cellules des procaryotes. b) Les cellules Eucaryotes ont peut-être évolué à partir du moment où des minuscules procaryotes résidèrent à l intérieur des Procaryotes plus volumineux.
La structure cellulaire La membrane cellulaire La membrane entoure la cellule complètement et parfois forme diverses structures à l intérieur de la cellule. Quel soit le type de membrane, elles ont la même structure et fonctions. La membrane cellulaire est formée par une double couche phospholipidique avec des protéines globulaires qui s injectent à l intérieur et se retrouve à la surface de celui-ci. On appelle ceci : Le modèle de la mosaïque fluide. Fonction de la membrane cellulaire Il existe différents types de protéines membranaires. Certaines facilitent l entrée ou la sortie des molécules, d autres agissent comme récepteurs ou influencent l activité cellulaire. La membrane cellulaire sert de frontière entre le milieu extérieur de la cellule et son milieu interne qu on appelle cytoplasme. La membrane permet seulement à certaines molécules d entrer ou de sortir librement du cytoplasme. (Membrane semi-perméable) En générale les molécules d une petite taille peuvent entrer plus facilement que les molécules d une taille plus grosse. Transport à travers la membrane Diffusion : Le déplacement des molécules d une région de haute concentration vers une région de plus faible concentration. (Utilisé principalement par les plus petites molécules)
Membrane semi-perméable A B Mouvement du soluté Puisqu il y a beaucoup plus de soluté dans le côté A le gradient de concentration fait que les molécules de soluté vont ce déplacé du côté A vers le côté B pour éventuellement trouver un équilibre. Membrane semi-perméable A B Osmose : La diffusion de l eau à travers une membrane semi-perméable. Lorsque les solutés sont trop gros pour pénétrer la membrane plasmique, l eau peut se déplacer pour assurer une concentration égale des deux côtés de la membrane.
Dans l exemple ci-dessus puisque le côté A est beaucoup plus concentré (plus de soluté) que B l eau vas se déplacer du côté B vers le côté A pour aider à diluer le soluté en A. L osmose peut changer le type de solution à l intérieur de la cellule. Effets de l osmose sur la cellule Tonicité de la solution Concentration des solutés Conséquences Isotonique Hypertonique Hypotonique Égale sur l intérieur et l extérieur de la cellule Plus haut à l extérieur de la cellule qu à l intérieur Plus bas à l extérieur de la cellule qu à l intérieur La cellule conserve son apparence La cellule se ratatine, état de plasmolyse La cellule se gonfle, état de turgescence
1. Si j étais né en 1435, c était quel siècle? Questions 2. Est-ce que l eau est vivante? 3. Utilisé une bonne analogie pour expliquer le rôle de la membrane cellulaire. 4. Expliquez les deux parties de la théorie cellulaire. 5. Expliquez comment la diffusion fonctionne. Vous pouvez faire un dessin. 6. Expliquez comment l osmose fonctionne. Vous pouvez faire un dessin.
Transport passif et Actif Transport passif : La plupart de soluté sont incapables de diffuser simplement à travers de la membrane cellulaire ; ils traversent grâce à des médiateurs. (Molécules porteuses) Un médiateur est une protéine membranaire dont le rôle est spécifique car elle ne se lie qu au type de molécule qu elle transporte. Dans le transport passif, le médiateur ne fait qu augmenter la vitesse de la diffusion d un soluté spécifique. (Exemple de soluté : glucides, acides aminés ou nucléotides) Puisque le transport passif ne fait qu augmenter la vitesse de la diffusion, Aucune énergie n est requise. Transport actif : le soluté traverse la membrane à l encontre du gradient de concentration (d une région de faible concentration vers une région de forte concentration). C est un mécanisme qui permet la cellule de concentrer un soluté à l intérieur ou l extérieur de la membrane cellulaire. Ex. L iode est concentré dans la glande thyroïde Le transport actif exige une dépense d énergie considérable car, contrairement à la diffusion, le soluté doit se déplacer contre le gradient de concentration.
Différence entre le transport actif et passif Passif Actif Eucaryotes et procaryotes On classe les cellules en deux catégories selon qu elles possèdent ou non un noyau. Les Bactéries et Cyanobactéries sont des procaryotes (aucun noyau). Toutes les autres cellules sont des cellules eucaryotes (possède un noyau). On peut distinguer les deux catégories de cellules par la présence ou l absence de membrane internes. Les procaryotes ont une zone nucléaire non-limitée par une membrane, tandis que les eucaryotes possèdent une zone nucléaire limitée par une membrane (enveloppe nucléaire). En plus les cellules procaryotes ne possèdent pas d organites membranaires. Cellule procaryotes Cellule eucaryotes Ex : Ex :
Les organites http://www.ustboniface.mb.ca/cusb/abernier/cellule_ani_images/cellani.html Les organites sont des petites structures, souvent membranaires aux fonctions spécifiques responsables de la croissance et de la reproduction de la cellule. Puisque la cellule a besoin d énergie pour faire le transport actif, il ya aussi des organites qui fournit de l énergie à la cellule. Finalement, pour permettre le mouvement de la cellule, il y a des organites de déplacement. Noyau Le noyau est l organite le plus volumineux de la cellule. Le noyau contient de l ADN au niveau des chromosomes et de l ARN au niveau des molécules. L ADN et l ARN sont responsables pour la synthèse des protéines. Le noyau est le centre d information de la cellule. Réticulum endoplasmique Un système de ramification faites de repliement membranaire qui parcourent le cytoplasme et s étendent jusqu à la membrane nucléaire. Certaines sections sont piquetées (RE granuleux), d autres sont nues et forment le RE lisse. Les ribosomes (graines sur le RE) sont le lieu de la synthèse des protéines. Les ribosomes se trouvent aussi dans le cytoplasme dans des regroupements qui s appellent des polysomes. Le RE granuleux est chargé de la synthèse des protéines et le RE lisse s occupe de la synthèse des lipides. En plus les deux ont comme rôle d acheminer des matériaux d une partie de la cellule à une autre. L Appareil de Golgi Empilement de plusieurs sacs membranaires aplatis qu on appelle des saccules. Ces organites se spécialisent dans l emballage des macromolécules. Les saccules contiennent des enzymes capables de greffer des sucres, des groupements phosphates et des acides gras et les molécules de protéines.
Lysosomes Vésicules formées par l appareil de Golgi riches en enzymes hydrolytique ou digestives, capable de briser les macromolécules ; c est pour cette raison qu ils demeurent isolés du reste du cytoplasme car ils pourraient détruire la cellule elle-même. Certaines lysosomes, nouvelle formés se fusionnent avec des vésicules de phagocytose ; celle-ci apparaissent lorsque la membrane cellulaire s incurve pour emprisonner de petites quantités de matière. Vacuole La plupart des cellules végétales adultes possèdent des vacuoles (gros sac membranaire) certaines cellules animales et quelques organismes unicellulaires contiennent des vacuoles d un type particulier. Le liquide vacuolaire ou sève cellulaire est une sorte de réservoir contenant des substances en fortes concentrations, comme sucres, des acides, des sels et des pigments. Chloroplaste Les chloroplastes contiennent des pigments, surtout chlorophylle, qui capte l énergie solaire pour synthétiser des glucides comme le glucose. C est le phénomène de la photosynthèse au cours duquel l énergie solaire est transformée en énergie chimique de liaison dans les molécules organiques. L équation générale de la photosynthèse : Énergie + dioxyde de carbone + eau glucide + oxygène É + 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Énergie signifie l énergie solaire qui vient des photons de lumière. La photosynthèse est le phénomène qui permet aux algues et aux plantes de fabriquer leur propre nourriture Les chloroplastes contiennent des pigments caroténoïdes ou autres et une forte quantité d un pigment vert qu on appelle chlorophylle.
Mitochondrie Toutes les cellules eucaryotes, capables de photosynthétiser ou non, possèdent des mitochondries, sites de la respiration cellulaire. Ces organites sont pourvus d enzymes chargées de briser les molécules organiques nutritives, riches en énergie, pour fabriquer l ATP (Adénosine triphosphate), molécule énergétique de la cellule. L équation générale de la respiration cellulaire est : Glucide + oxygène dioxyde de carbone + eau + énergie C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + É Le terme ATP signifie énergie. Toutes les cellules eucaryotes possèdent des mitochondries car elles ont un constant besoin d ATP (énergie). La structure des mitochondries ressemble à celle du chloroplaste : le compartiment interne se nomme une matrice et la membrane interne se replie pour former des crêtes. On qualifie souvent la mitochondrie de «centrale énergétique de la cellule», car elle produit l ATP nécessaire aux réactions cellulaires. Autotrophes : organisme qui fabriquent leur propre nourriture Hétérotrophes : se nourrissent d aliment déjà existants. Cils et flagelle Les cils et flagelle sont des structures associées au mouvement de certaines cellules. Centrioles Les centrioles sont des courts cylindres. Les centrioles peuvent jouer un rôle dans certains mécanismes cellulaires qui demandent la présence de microtubules. Ex création du fuseau achromatique chez les cellules animales.
Tableau de synthèse Nom Membrane cellulaire Fonction Noyau Nucléole Réticulum endoplasmique RE granuleux RE lisse Ribosome Appareil de Golgi Vacuole et vésicule Lysosome Mitochondrie Chloroplaste Microfilament Microtubule Centriole Cils et flagelle
La cellule animale Cellule végétale
Différence Cellule plante Cellule animal