La cellule : Unité de base structurale et fondamentale des êtres vivants. 3. Théorie cellulaire 3.1 La microscopie Lecture «Enjeux de la vie» p. 75-78 «Biologie 11» p.630-632 Questions et compléter : 1. Quel instrument à permis à Hooke de pouvoir faire l observation de choses minuscules? 2. Qui apporta beaucoup d amélioration au microscope? 3. Combien de lentille comprenait les premiers microscopes? 4. Qu est-ce qu un microscope composé? 5. Quel est la chose la plus essentielle en plus des lentilles pour pouvoir regarder des objets au microscope? 6. Depuis combien de temps les scientifiques utilisent-ils des microscopes électroniques? 7. Comment fonctionne un microscope électronique?
8. Quelles sont les deux sortes de microscope électronique et qu elle en est la différence? B. Postulats de la théorie cellulaire À partir des recherches de scientifiques, on a été en mesure d établir une théorie qui concerne tous les êtres vivants. Elle se compose de 4 énoncés ou postulats Cette théorie dit que: 1. Tous les organismes sont composés d'une ou plusieurs cellules. 2. La cellule est la plus petite unité vivante des organismes vivants. 3. Toutes cellules proviennent de la reproduction de d'autres cellules préexistantes. 4. Le bon fonctionnement d un organisme dépend du bon fonctionnement de toutes les cellules de celui-ci. Procaryotes et Eucaryotes A. Structure d une cellule Procaryote - sont les plus petites et les plus simples et son extrêmement diversifiés. - les globules rouges du sang à maturité est procaryote, - la plus longue cellule de ton corps qui est un neurone s étend de tes orteils jusqu à ta moelle épinière l est aussi. - les bactéries sont toutes unicellulaires et ne possèdent n y mitochondrie, lysosomes, réticulum endoplasmique ni même de noyau. Elles n ont que des ribosomes, du cytoplasme et de l ADN qui sont contenu dans une paroi cellulaire rigide et résistante. - dépendant de l espèce de cellule procaryote, les parties peuvent variées quelques peu.
Différentes parties que l on peut retrouver dans les cellules procaryotes. Parties Fonctions Paroi cellulaire Capsule (chez certaines bactéries) Membrane cellulaire Ribosomes Cytoplasme ADN Flagelle ou cil (pili, pilus) Protège le contenu de la cellule Deuxième enveloppe protégeant la cellule Protège le contenu de la cellule Fabrique des protéines Gelée donnant la forme la cellule Code génétique Sert au déplacement (pour certaines cellules) Thylakoïde (dans les chloroplastes de Fait la photosynthèse certaines cellules végétales) B. Activités Métaboliques des Procaryotes I. La Photosynthèse : habituellement on relie ce mot à la fabrication de sucre naturel (C 6 H 12 O 6 ) et de l oxygène par les plantes en utilisant de l eau et de l énergie de la lumière. On dit quelles sont autotrophes. Cette énergie leur sera utile pour assurer leurs activités mais elle sera aussi utile aux être vivants qui consomment ces bactéries (consommateurs). II. Fixation de l Azote : beaucoup de bactéries effectuent la fixation de l azote. C està-dire qu elles convertissent l azote de l atmosphère en substances nécessaires à la croissance. L atmosphère est composé d à peu près 80% d azote. Cependant, les plantes ne peuvent pas absorbés l azote dans sa forme naturelle. Il doit être combiné avec d autres substances pour former des composés qui seront absorbés par la plantes (ex : NH 4, NO 3 ) III. Fermentation lactique ou alcoolique : formation de nouvelles substances à partir de matières organiques. C est-à-dire que certaines bactéries vont utiliser certain produit tel le glucose et former de nouvelles substances telles l acide lactique ou de l alcool dépendant de l espèce.
Exemples : - pour faire du pain, on utilise des levures qui utilisent les glucides pour en faire du CO 2 qui sert à lever la pâte. - sucre plus fruits et d autres matières organiques forment de l alcool éthylique. - Lait plus bactéries donne de l acide lactique plus du yogourt et fromage - glucose plus oxygène dans les cellules de plusieurs êtres vivants tels que les animaux produisent de l acide lactique. Dans nos muscles, ça donne la sensation de brûlure lorsque l on fait de l exercice. - Levure et glucose pour faire du vin et de la bière. (fermentation alcoolique) De plus, pour survivre, une cellule procaryote (tout comme la eucaryote) doit être en mesure d effectuer ces tâches. 1. alimentation: certaines substances nutritives proviennent de l'extérieur de la cellule et sont transformées à l'intérieur de la cellule. 2. catabolisme: dégradation des molécules de nourriture pour libérer de l'énergie. 3. absorption: passage d'une substance vers l'intérieur de la cellule. 4. anabolisme: fabrication de molécules. 5. excrétion: élimination des déchets provenant des activités de la cellule. 6. sécrétion: la cellule fabrique des substances et les libère dans le milieu (ex: salive) 7. mouvement: il y a toujours un mouvement à l intérieur de la cellule et on le nomme cyclose. 8. irritabilité: réaction à un stimulus. 9. reproduction: elles se reproduisent par reproduction asexuée. Structure d une cellule eucaryote 1. CYTOPLASME - matière qui remplit la cellule - - sous forme de colloïde site des réactions métabo1iques de la cellule
2. MEMBRANES DU CYTOPLASME OU CYTOPLASMIQUE a) membrane plasmique: - frontière entre la cellule et son monde extérieur - formée de 2 couches de phospholipides et est trouée - elle est sé1ectivement perméab1es. C'est-à-dire qu'elle laisse entrer les éléments dont elle a besoin et laisse seulement ressortir les déchets. b) réticulum endoplasmique: - membrane repliée qui relie la membrane nucléaire à la membrane plasmique. C'est aussi le lieu d'assemblage et de transport des protéines. 3. ORGANITES DU CYTOPLASME Ce sont de petites structures spécia1isées que l'on retrouve dans le cytoplasme et qui ont un rôle particulier. a) ribosomes: attachés au réticu1um endoplasmique et ils fabriquent les protéines b) appareil der Golgi: sac aplatis les uns sur les autres qui emballe, entrepose et expédie les protéines hors de la cellule. c) lysosomes: digèrent les déchets et font du recyclage d) mitochondrie: décompose les molécules des éléments nutritifs et en libèrent l'énergie. e) vacuole : emmagasine l eau et la nourriture (plus importante chez les plantes que chez les animaux) **** f) NOYAU - organite qui joue le rôle de centre de commande de la cellule. - il contient l'adn qui dirige les activités de la cellule et programme la fabrication des protéines, etc. I) membrane nucléaire: 2 membranes très rapprochées ayant des trous pour permettent la sortie de l'arnm, de déchets et l entrée de bonnes substances nécessaires au on fonctionnement de la cellule. II) chromosomes: longues chaînes (macromolécule) d'adn et de protéines. III) nuc1éole: centre du noyau qui fabrique des ribosomes
4. CYTOSQUELETTE Réseau de microfilaments qui soutient les organites du cytoplasme. Les contractions de ces microfilaments déterminent les mouvements de la cellule. 5. CILS ET FLAGELLES: Structures qui permettent aux cellules de se dép1acer. cils- courts prolongements flagelles- longs prolongements Comparaison entre la cellule végétale et animale Imp: la cellule végétale possède les mêmes structures que la cellule animale sauf qu'elle en possède en plus. 1. Plastes: a) chloroplaste: - contient un pigment vert (la chlorophylle) qui est responsable de convertir 1'énergie solaire en énergie chimique potentielle b) chromoplaste: - contient des pigments rouges, oranges, jaunes, roses, etc. Ils sont responsables de la couleur des légumes. 2. Paroi cellulaire: deuxième enveloppe qui recouvre la membrane plasmique. Elle est très rigide et épaisse. 3. ********Vacuole: centre de mise en réserve de nourriture, d enzymes et d'eau. Dessin de la cellule animale et végétale Tableau des parties et de leur fonction principale P. 88-89 Enjeux de la Vie
3.5 Reproduction cellulaire A. Reproduction des procaryotes - chez les bactéries la reproduction se fait par un processus appelé scissiparité. (p. 424 «Biologie 11) - la cellule effectue une copie de son chromosome et s allonge. Les deux chromosomes se séparent et une cloison se développe entre les deux. La cellule peut alors se diviser et former deux nouvelles cellules. - certaines bactéries prennent à peu près 20 minutes pour faire tout ce processus. Alors, imagine si une bactérie se loge dans ta gorge en début de journée, combien y en aura-t-il en fin de journée? B. Division cellulaire chez les eucaryotes - la reproduction cellulaire est plus compliquée que chez les procaryotes parce que l ADN se trouve à l intérieur d un noyau entouré d une membrane. - dans les cellules humaines on retrouve 46 chromosomes par exemple. Il faut y avoir un mécanisme pour arriver à reproduire tous ces chromosomes de façon parfaite. - c est par la mitose que l on pourra y arriver. Avant d arriver à parler de la mitose, il faut comprendre la vie d une cellule. Durant sa vie, une cellule passe au travers de deux grands stades : la croissance et la division. Pendant le stade de la croissance nommée interphase, la cellule grandit et grossit tout en répliquant (photocopie) son ADN. Lorsque cette réplication est terminée, la cellule est maintenant prête à effectuer es étapes de la mitose qui sont : la prophase, la métaphase, l anaphase et l interphase. Dans le manuel «Enjeux de la Vie» p. 148 il y a un schéma du cycle cellulaire. Reproduit ce schéma dans ton cahier. Le cycle cellulaire est donc l'ensemble des modifications qu'une cellule subit entre sa formation, par division de la cellule mère, et le moment où cette cellule a fini de se diviser en deux cellules filles, grâce à la mitose. Il comprend l'interphase, la mitose et la division cellulaire. La cellule passe la plus grande partie de sa vie en interphase.
Voici les explications pour chacune des 4 phases de la mitose: Lorsque la cellule fait une copie exacte de son ADN (réplication), les chromosomes vont s unir par le centre et seront retenus par le centromère. On les appellera alors des chromatides sœurs parce qu ils sont la même information génétique. Ajouter schéma Mais comment cette information génétique se transmet elle d une génération de cellule à une autre? Grâce aux étapes de la mitose. Après les étapes de la mitose, il y aura la division cellulaire de la cellule mère en deux cellules filles qui seront parfaitement identiques. Mitose C Y C L E Prophase disparition de la membrane nucléaire et du nucléole la chromatine s épaissit et devient des chromosomes. C est là que l on voit les chromatides soeurs. apparition de centrioles aux pôles de la cellule apparition de fibres fusoriales ou microtubules Métaphase les chromosomes en double-brins s alignent sur l équateur grâce aux fibres fusoriales C E L L U L A I R E Anaphase les fibres fusoriales rétrécissent et tirent sur les chromosomes en double-brins jusqu à ce que les centromères se brisent les chromosomes se dirigent vers les pôles de la cellule
Télophase Division Cellulaire Interphase les centrioles et les fibres fusoriales disparaissent le nucléole et la membrane nucléaire réapparaissent les chromosomes deviennent des brins fins pour devenir de la chromatine une nouvelle membrane cytoplasmique se forme pour préparer la cellule à se diviser deux nouvelles cellules filles sont formées elles contiennent un noyau identique la cellule grandit, grossit et atteint la maturité elle réplique ses *****Dans les plantes, c est la paroi cellulaire qui apparaît en premier pour séparer les deux noyaux. Dans certains cas on l appelle plaque équatoriale. B. A quoi sert la mitose? Certaines espèces d invertébrés peuvent se reproduirent en remplaçant la partie qu ils ont perdu. Ex : une étoile perd une de ses pointes. Il y a une nouvelle pointe qui va repousser sur l étoile de mer en question. C est le principe de la régénération. Dépendant de ce qui a été coupé, il se pourrait même que l autre partie fasse repousser toutes les pointes manquantes. Nous aurions donc deux nouvelles étoiles de mer. T es-tu déjà coupé sur la peau ou cassé la jambe? La blessure guérit parce que les cellules mortes ou endommagées sont remplacées par de nouvelles cellules. Les nouvelles cellules produites par la division cellulaire croissent sur la plaie et réparent la blessure. Également, la mitose est utile pour remplacer les cellules mortes dans ton corps. Les globules rouges de ton sang meurent au rythme de 1 million par jour. Ils sont donc remplacés par la mitose. Travail p. 150-151 1 à 6, 15, 16, 17, 26, 28, 32
3.6 La physiologie cellulaire Une cellule animale ou végétale est une unité complète (usine) capable de faire des fonctions complexes telles la fabrication de protéines, la photosynthèse et la respiration cellulaire. A. Homéostasie - chaque cellule ou chaque organisme va toujours avoir tendance à maintenir un état normal de fonctionnement. Il doit y avoir un équilibre entre le milieu interne et le milieu externe. Ex; la transpiration- maintient la température corporelle le plus constant possible rythme cardiaque- varie selon la demande d oxygène B. Caractéristiques de la membrane plasmique - fait de 2 couches de phospholipide - protéine - pores - perméable (la membrane cytoplasmique ne laisse entrer que les molécules nécessaires à sa survit et ne laisse sortir que ceux qui lui sont néfastes. On appelle ce phénomène la perméabilité sélective. C. Facteurs qui influencent la perméabi1ité de la membrane cytoplasmique 1. diamètre des pores 2. taille des substances 3. la charge électrique des ions 4. la solubilité des substances D. Modèle de la mosaïque fluide. (Voir livre «Enjeux de la Vie» p. 92-94)
3.7 Le transport cellulaire Il y en a deux sortes : 1- passif : (diffusion simple, osmose, diffusion facilitée) 2- actif : (pompes, endocytose, exocytose) 1- Transport passif a) Diffusion simple: lorsqu'il y a mouvement des molécules à partir d'une région à haute concentration vers une région à faible concentration jusqu'à ce qu'il y ait équilibre de pression. Ex: - cube de sucre dans l'eau - ouvrir une bouteille de parfum Le même principe s'applique lorsque les molécules passent au travers de la membrane cellulaire. Dessin - il n'y a pas d'énergie nécessaire - la température et la différence de pression sont des facteurs qui peuvent influencer la diffusion Tableau d'osmose b) Osmose: on appelle osmose la diffusion de l'eau c) Diffusion facilitée - diffusion aider par des protéines transporteuses pour faciliter l'entrée de certaines substances telles le glucose, des ions, etc. - pas d'énergie nécessaire - d'une région concentrée vers une région moins concentrée
4. Transport actif a) Pompes: - transport de substances d'une région à faible concentration vers une région à haute concentration. - nécessite de l énergie - une sorte de protéine spécialisée aide les substances à se déplacer b) Endocytose: - entrée de grosses particules dans la cellule - elle ne traverse pas la membrane cytoplasmique, mais sont plutôt englobées. Il y a formation d'une vacuole. 2 sortes d endocytose : phagocytose pinocytose - phagocytose: ingestion de grosses particules (macromolécule) ex: globules blancs (dessin p. 104) Dessin - pinocytose: ingestion de petites particules (p. 104 «Enjeux de la Vie») c) exocytose: - évacuation de grosses particules (macromolécules) de déchets ou des molécules d'hormones - nécessite de l'énergie P. 108-109 1 à 20, 24 à 32