Fiche de révision : Biologie cellulaire et expression génétique

📋 Plan du Cours

1. Cellule et organites principaux
2. Membrane plasmique et échanges
3. Transports membranaires
4. Spécialisation et types cellulaires
5. Absorption intestinale et rénale
6. Expression génétique et protéines
7. Maladies liées aux organites

📖 1. Cellule et organites principaux

★ À maîtriser

• Une cellule peut :
  • se nourrir
  • produire de l’énergie
  • communiquer
  • se reproduire
  • éliminer ses déchets
  • réagir à son environnement

📌 Une cellule procaryote n’a pas de noyau et possède un ADN libre dans le cytoplasme, tandis qu’une cellule eucaryote a un noyau contenant l’ADN et une organisation plus complexe.

• Le noyau contient l’ADN et contrôle l’expression des gènes, tandis que le ribosome synthétise les protéines.

• La mitochondrie produit l’ATP, principale molécule énergétique directement utilisable par la cellule, et possède une double membrane dont la membrane interne forme des crêtes, une matrice et un ADN mitochondrial.

• Le réticulum endoplasmique lisse synthétise les lipides, stocke le Ca2+ et participe à la détoxification, tandis que le réticulum endoplasmique rugueux synthétise les protéines destinées à être sécrétées ou insérées dans une membrane.

Compléments

• L’appareil de Golgi modifie, trie, emballe et expédie les protéines et les lipides, tandis que les lysosomes digèrent et recyclent les déchets cellulaires.

💡 Astuce mémo

RER → Golgi → vésicule → destination

📖 2. Membrane plasmique et échanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Délimite et protège la cellule, contrôle les échanges et permet la communication avec l’extérieur.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est constituée d’une bicouche lipidique, de protéines et de glucides; ses lipides comprennent des phospholipides, du cholestérol et des glycolipides.

📌 Les protéines membranaires intégrées traversent la membrane, tandis que les protéines périphériques sont situées à sa surface.

• La membrane plasmique est fluide, asymétrique et sélectivement perméable : les lipides et certaines protéines se déplacent latéralement, ses deux faces diffèrent et certaines molécules nécessitent des protéines de transport pour la traverser.

Compléments

• Les protéines membranaires participent à :
  • au transport
  • à la réception des signaux
  • à la reconnaissance
  • à l’adhérence
  • à l’activité enzymatique

💡 Astuce mémo

Face interne ≠ face externe : la membrane est asymétrique

📖 3. Transports membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion simple : Déplace les molécules du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré, selon le gradient de concentration et sans dépense d’énergie.
• Diffusion facilitée : Déplace les molécules du milieu le plus concentré vers le moins concentré à l’aide d’une protéine membranaire, sans utiliser d’ATP.
• Osmose : Déplacement de l’eau à travers une membrane semi-perméable vers le milieu le plus concentré.

★ À maîtriser

📌 Le transport passif se fait sans dépense d’énergie, tandis que le transport actif nécessite de l’énergie.

• Le transport actif primaire utilise directement l’ATP pour déplacer activement des ions et maintenir les concentrations ioniques nécessaires au fonctionnement cellulaire; la pompe Na+/K+ fait sortir Na+ et entrer K+.

Compléments

• Le transport actif secondaire utilise l’énergie stockée dans un gradient ionique, souvent celui de Na+, sans utiliser directement l’ATP; l’association Na+ et glucose permet l’entrée du glucose dans l’entérocyte.

💡 Astuce mémo

Passif sans ATP, actif avec énergie

📖 4. Spécialisation et types cellulaires

★ À maîtriser

📌 Les cellules humaines possèdent le même génome, mais l’expression différente de leurs gènes produit des protéines différentes et des fonctions spécialisées.

• Le neurone génère et transmet l’influx nerveux; son corps cellulaire contient le noyau, ses dendrites reçoivent les signaux et son axone transmet le signal.

• Les macrophages phagocytent les agents pathogènes, les lymphocytes B produisent des anticorps, les lymphocytes T détruisent certaines cellules infectées et les cellules dendritiques captent les antigènes et activent les lymphocytes.

Compléments

• L’organisation du vivant suit l’ordre suivant :

  • molécule
  • organite
  • cellule
  • tissu
  • organe
  • système
  • organisme

• Les cellules gliales assurent :

  • le soutien
  • la protection
  • la nutrition
  • l’isolation des neurones

• Les cellules musculaires se contractent, les globules rouges transportent l’oxygène, les entérocytes absorbent les nutriments et les adipocytes stockent les lipides.

💡 Astuce mémo

Expression différente des gènes → protéines différentes → fonctions différentes

📖 5. Absorption intestinale et rénale

★ À maîtriser

• L’intestin grêle absorbe les nutriments, et les microvillosités des entérocytes facilitent cette absorption.

• Dans l’intestin grêle, le glucose et les acides aminés sont absorbés par des transporteurs spécifiques associés au gradient de Na+, tandis que le fructose est absorbé par diffusion facilitée via des transporteurs de type GLUT.

• Dans les reins, les néphrons filtrent une grande quantité de plasma, réabsorbent une grande partie des substances utiles, puis produisent l’urine.

• La réabsorption rénale concerne le glucose, le sodium (Na+), les acides aminés, les bicarbonates et l’eau.

Compléments

• Dans les entérocytes, les acides gras et les monoglycérides entrent puis sont reconditionnés, notamment en triglycérides, avant leur transport.

• La réabsorption rénale contribue à :

  • l’équilibre hydrique
  • la glycémie
  • l’équilibre électrolytique
  • le pH sanguin

💡 Astuce mémo

Dans le rein : filtration → réabsorption → urine

📖 6. Expression génétique et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Portion d’ADN contenant une information permettant la production d’une protéine ou d’un ARN fonctionnel.
• Protéine : Une protéine est une chaîne d’acides aminés dont la structure peut être primaire (ordre des acides aminés), secondaire (hélice alpha ou feuillet bêta), tertiaire (forme globale associée à la fonction) ou quaternaire (assemblage de plusieurs chaînes).

★ À maîtriser

• La transcription se déroule dans le noyau : l’ARN polymérase copie l’information d’un gène sous forme d’ARN messager lors de l’initiation, de l’élongation et de la terminaison.

• La traduction se déroule dans le cytoplasme au niveau des ribosomes, qui lisent l’ARNm et assemblent les acides aminés en chaîne protéique.

Compléments

• L’ADN est le support de l’information génétique, et un chromosome est de l’ADN condensé associé à des protéines.

• Avant son export du noyau vers le cytoplasme, l’ARNm reçoit une coiffe à l’extrémité 5’, une queue poly-A à l’extrémité 3’ et subit l’épissage.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription → ARNm → traduction → protéine

📖 7. Maladies liées aux organites

★ À maîtriser

• Les défauts mitochondriaux perturbent la production d’énergie et peuvent être associés au syndrome de Leigh ou à la neuropathie optique héréditaire de Leber.

• Les défauts d’enzymes lysosomales entraînent une accumulation de substances et peuvent provoquer une maladie de surcharge lysosomale, comme Tay-Sachs ou la maladie de Gaucher.

Compléments

• Le stress du réticulum endoplasmique peut provoquer l’accumulation de protéines mal repliées et des réponses cellulaires anormales.

• Des défauts de maturation ou de modification des protéines par l’appareil de Golgi peuvent être associés à certaines maladies congénitales de glycosylation.

• Des mutations touchant l’enveloppe nucléaire peuvent être associées à certaines maladies génétiques.