Fiche de révision : Biologie cellulaire et noyau

📋 Plan du Cours

1. Caractéristiques des cellules eucaryotes
2. Composition chimique des cellules
3. Glucides, lipides et protéines
4. Acides nucléiques et nucléotides
5. Cellules animales et végétales
6. Organisation et fonctions du noyau
7. Chromatine et compaction de l’ADN

📅 Repères chronologiques

1. 1608Jansen invente le microscope.
2. 1665Hooke introduit la notion de cellule.
3. 1838Schleiden et Schwann formulent la théorie cellulaire.
4. 1859Virchow énonce « omnis cellula e cellula ».
5. 1930Un schéma structural général de la cellule est établi.
6. 1940L’invention du microscope électronique à transmission (MET) donne accès à l’ultrastructure cellulaire.
7. 1970Le microscope électronique à balayage (MEB) est inventé.

📖 1. Caractéristiques des cellules eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule eucaryote : Possède un vrai noyau, comme l’indique le préfixe « eu » (vrai) associé à « caryo » (noyau).

★ À maîtriser

• La cellule eucaryote est compartimentée et contient de nombreux organites.

Compléments

• La taille d’une cellule eucaryote est de 10 à 250 μm.

• Les objectifs du cours sont de connaître et d’identifier les constituants de la cellule eucaryote ainsi que de connaître leurs principales fonctions.

📖 2. Composition chimique des cellules

★ À maîtriser

• Le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote représentent 99 % du poids de la cellule.

• L’eau représente 70 % du poids de la cellule.

• Les quatre catégories de molécules organiques cellulaires sont :
  • les glucides
  • les protéines
  • les lipides
  • les acides nucléiques

Compléments

• Les composés minéraux cellulaires comprennent notamment :
  • le calcium
  • le magnésium
  • le fer
  • le phosphore

📖 3. Glucides, lipides et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides simples : Les glucides simples sont des monosaccharides de formule $\left(\mathrm{CH}_2\mathrm{O}\right)_n$ avec $3\leq n\leq 7$.
• Glucides complexes : Les glucides complexes sont des polysaccharides, comme l’amidon, la cellulose et le glycogène.
• Protéine : Polymère formé par la combinaison de 20 acides aminés différents.

★ À maîtriser

• Le rôle principal des glucides est énergétique.

• Les lipides ont des rôles énergétique et structural, notamment dans les membranes.

📌 Dans un lipide, la longue chaîne hydrocarbonée est hydrophobe et insoluble dans l’eau, tandis que le groupement carboxyle ionisé COO⁻ est hydrophile et soluble dans l’eau.

• Les protéines assurent des fonctions de :
  • catalyse enzymatique
  • transport
  • mouvement
  • structure
  • soutien

Compléments

• Le glucose, de formule C₆H₁₂O₆, est un exemple de glucide simple.

• Les acides gras constituent le motif de base des lipides.

• Un acide aminé comporte un groupe amine NH₂, un groupe carboxyle COOH et un atome H reliés à un carbone central, ainsi qu’une chaîne latérale R.

📖 4. Acides nucléiques et nucléotides

★ À maîtriser

• L’ADN est le support de l’information génétique, tandis que l’ARN participe à la fabrication des protéines.

• Les nucléotides sont les motifs de base des acides nucléiques.

📌 L’ARN comporte un seul brin, tandis que l’ADN en comporte deux.

• Chaque nucléotide comprend un sucre à 5 atomes de carbone, un phosphate et une base azotée parmi l’adénine, la cytosine, la guanine, la thymine ou l’uracile.

Compléments

• Les principaux types d’ARN sont :
  • l’ARN messager (ARNm)
  • l’ARN ribosomal (ARNr)
  • l’ARN de transfert (ARNt)

📌 Le ribose est le sucre de l’ARN, tandis que le désoxyribose est celui de l’ADN.

📖 5. Cellules animales et végétales

📝 Points essentiels

• Les cellules animales et végétales possèdent une membrane plasmique qui sépare le cytoplasme du milieu extérieur.

• Les constituants communs aux cellules animales et végétales sont : un noyau, un réseau de membranes internes, dont le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi, des mitochondries, un cytosquelette composé de microfilaments et de microtubules

• Les constituants propres aux cellules végétales sont : la paroi cellulaire, les plastes (chloroplastes, amyloplastes et chromoplastes), une grande vacuole centrale

• Les lysosomes sont des constituants propres aux cellules animales.

💡 Astuce mémo

Paroi, plastes et grande vacuole distinguent la cellule végétale ; lysosomes, la cellule animale.

📖 6. Organisation et fonctions du noyau

★ À maîtriser

• Les principaux constituants du compartiment nucléaire sont :

  • l’enveloppe nucléaire
  • le nucléoplasme
  • le nucléole
  • la chromatine

• Les pores nucléaires ont un diamètre d’environ 100 nm, sont au nombre de 3 000 à 4 000 par noyau dans les cellules de Mammifères et sont composés de 150 à 200 polypeptides.

• Les ARN exportés du noyau vers le cytoplasme par les pores nucléaires sont :

  • les ARN messagers
  • les ARN ribosomaux
  • les ARN de transfert

• Les éléments pouvant entrer dans le noyau par les pores comprennent :

  • des enzymes
  • des facteurs de transcription
  • des protéines histones
  • des hormones lipidiques

• Le nucléole est un amas situé à l’intérieur du noyau et constitue le site de fabrication des ribosomes.

• Un ribosome associe plusieurs ARNr à 82 protéines en deux sous-unités de 25 à 30 nm et assure la synthèse des protéines dans le cytoplasme, qu’il soit libre ou lié.

Compléments

• Le canal central d’un pore nucléaire a un diamètre de 9 nm.

• L’enveloppe nucléaire mesure 30 à 80 nm d’épaisseur et est associée à des lamines nucléaires, protéines de filaments intermédiaires qui constituent la lamina, squelette nucléaire.

📖 7. Chromatine et compaction de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatine : La chromatine est le constituant des chromosomes formé de molécules d’ADN associées à des protéines, principalement des histones et des protéines régulatrices.
• Nucléosome : Un nucléosome est constitué de 8 protéines histones autour desquelles l’ADN effectue 1,65 tour en deux boucles.

★ À maîtriser

📌 La chromatine condensée est appelée hétérochromatine, tandis que la chromatine diffuse est appelée euchromatine.

• Dans la chromatine, l’ADN s’enroule autour des protéines histones, ce qui permet son compactage dans le noyau.

• Le premier niveau de compactage de l’ADN forme un collier de perles constitué de nucléosomes.

• Le compactage de l’ADN progresse du nucléosome en collier de perles à la fibre chromatinienne de 30 nm, puis au chromosome, niveau atteint uniquement pendant la division cellulaire.

Compléments

• Les protéines régulatrices de la chromatine activent ou freinent l’expression des gènes.

• Le premier niveau de compactage est associé à une dimension de 11 nm, et l’agglomération des histones H1 entraîne la formation de la fibre chromatinienne de 30 nm.

💡 Astuce mémo

Nucléosomes en collier de perles → fibre de 30 nm → chromosome