Fiche de révision : Biologie cellulaire et origine du vivant

📋 Plan du Cours

1. Définition et organisation du vivant
2. Cellules procaryotes et eucaryotes
3. Virus et limites du vivant
4. Origine endosymbiotique des organites
5. Différenciation et cellules souches
6. Origine de la vie et phylogénie

📖 1. Définition et organisation du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Être vivant : Un être vivant est une organisation hautement complexe de la matière, capable de se reproduire, adaptée à son environnement et autonome grâce à un métabolisme et à un programme contenu dans l’ADN.
• Cellule : La cellule est la plus petite unité cohérente capable de reproduction autonome et l’unité de base dont sont composés tous les êtres vivants.

★ À maîtriser

• Les catégories de matière organique sont :

  • les glucides
  • les lipides
  • les protéines
  • les acides nucléiques

• 🔄 Les niveaux d’organisation du vivant se succèdent ainsi :

  1. minéraux et petites molécules organiques
  2. macromolécules biologiques
  3. complexes supramoléculaires
  4. organites
  5. cellules eucaryotes
  6. organismes multicellulaires

Compléments

• Le carbone est un élément essentiel du vivant, et la matière organique est une matière carbonée biodégradable.

• Schleiden et Schwann attribuent aux cellules la composition de tous les êtres vivants au XIXe siècle.

• En 1855, Virchow énonce que toute cellule provient d’une cellule préexistante. - Virchrow

📖 2. Cellules procaryotes et eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytoplasme : comprend le cytosol, le cytosquelette et les organites.

★ À maîtriser

📌 Les procaryotes, comme les bactéries, sont unicellulaires et leur ADN est libre dans le cytoplasme, tandis que les eucaryotes peuvent être unicellulaires ou pluricellulaires et possèdent un ADN dans un noyau à double membrane.

Compléments

• Les procaryotes mesurent de 0,5 à 5 micromètres.

• Les ribosomes des procaryotes sont libres dans le cytoplasme.

📌 L’hyaloplasme correspond à la phase liquide et au cytosquelette, tandis que le cytoplasme comprend aussi les organites.

• La compartimentation des cellules eucaryotes permet de concentrer certaines réactions dans les organites, car ces cellules sont grandes.

💡 Astuce mémo

ADN libre chez le procaryote, ADN enfermé dans un noyau chez l’eucaryote.

📖 3. Virus et limites du vivant

★ À maîtriser

📌 Les virus peuvent se reproduire et s’adapter à leur environnement, mais ne sont pas autonomes parce qu’ils ne possèdent pas de métabolisme propre et sont des parasites intracellulaires.

• Les glycoprotéines de surface du virus de la grippe comprennent l’hémagglutinine H1 à H18, qui permet la fixation à l’acide sialique de l’épithélium respiratoire, et la neuraminidase N1 à N11, qui dégrade l’acide sialique et permet le détachement du virus.

Compléments

• Une particule virale extracellulaire mesure de 0,001 à 0,1 micromètre et contient du matériel génétique dans une capside protéique, parfois entourée d’une membrane plasmique.

• Dans la cellule hôte, un virus peut rester sous forme dormante, notamment dans les ganglions ou dans le matériel génétique, ou produire des virions.

• Le bactériophage T4 injecte son ADN dans la cellule hôte grâce à sa queue, ses pattes et son appareil de fixation ; sa capside reste à l’extérieur.

• Le virus de la grippe possède un ARN associé à des nucléoprotéines, organisé en 8 nucléocapsides enveloppées dans une enveloppe lipidique.

• La protéine Spike des coronavirus permet leur accrochage aux cellules cibles en interagissant avec ACE2.

📖 4. Origine endosymbiotique des organites

★ À maîtriser

• Les mitochondries proviennent de la symbiose d’une bactérie avec une cellule eucaryote ancestrale, suivie d’une coévolution.

Compléments

• Selon la théorie endogène de l’origine du noyau, l’invagination de la membrane d’une cellule ancestrale procaryote dont le matériel génétique lui était associé a formé le noyau.

• Selon la théorie endogène des systèmes membranaires internes, l’invagination de la membrane portant des ribosomes sur sa face interne a formé une vésicule à l’origine du réticulum endoplasmique rugueux.

• Les mitochondries ressemblent aux bactéries Gram négatif par leur double membrane et la présence de porines sur leur membrane externe.

• Les mitochondries et les bactéries possèdent des systèmes générateurs d’ATP similaires.

• L’information génétique mitochondriale est sous forme circulaire.

• Les ribosomes mitochondriaux ont des caractéristiques semblables à ceux des bactéries, les ribosomes bactériens étant de type 70S et les ribosomes eucaryotes de type 80S.

• Les mitochondries se divisent par division simple, indépendamment du noyau.

• Les chloroplastes proviennent de l’endosymbiose d’une bactérie photosynthétique, une cyanobactérie.

💡 Astuce mémo

L’endosymbiose d’une bactérie conduit à l’origine des mitochondries.

📖 5. Différenciation et cellules souches

🔑 Notions clés & Définitions

• Différenciation cellulaire : La différenciation cellulaire est l’expression d’une partie des gènes selon le type cellulaire, qui produit des cellules de formes et de fonctions différentes à partir d’une même cellule, le zygote, malgré un patrimoine génétique commun.
• Cellule souche : Une cellule souche peut se diviser en cellules souches ou se différencier en certains types cellulaires.

★ À maîtriser

📌 Les cellules souches totipotentes comprennent le zygote, les pluripotentes peuvent former les cellules des trois types embryonnaires, les multipotentes certains types cellulaires et les unipotentes un seul type cellulaire.

Compléments

• Le corps humain comporte environ 210 types cellulaires.

📖 6. Origine de la vie et phylogénie

🔑 Notions clés & Définitions

• Protocellule : La protocellule, cellule ancestrale, était un procaryote anaérobie.

★ À maîtriser

• Pendant la période prébiotique, des molécules organiques se sont accumulées et complexifiées, et les premières macromolécules se sont formées par polymérisation abiotique.

• Il y a 3,7 milliards d’années, la vie est apparue après l’évolution chimique prébiotique.

• Il y a 2,3 milliards d’années, la photosynthèse oxygénique produisant de l’O₂ est apparue chez une cyanobactérie.

• Entre 2 et 1,5 milliards d’années avant le présent, les eucaryotes sont apparus.

• Il y a 200 000 ans, Homo sapiens est apparu.

Compléments

• Il y a 4,6 milliards d’années, la Terre s’est formée.

• L’expérience de Miller est associée à l’étude de l’évolution chimique prébiotique.

• L’absence initiale de couche d’ozone, les rayonnements UV non filtrés, une forte disponibilité en énergie et une activité électrique importante favorisaient les réactions chimiques prébiotiques.

• Les premiers systèmes autoréplicatifs pourraient avoir reposé sur les protéines ou sur l’ARN, et les premières membranes plasmiques étaient lipidiques.

• Il y a 3,6 milliards d’années, une cyanobactérie photosynthétique non oxygénique est apparue.

• Entre 2 et 1 milliards d’années avant le présent, la proportion d’O₂ atmosphérique est passée de 1 % à 21 %.

• Entre 2 et 1 milliards d’années avant le présent, les procaryotes aérobies sont apparus.

• Entre 1,5 et 1 milliard d’années avant le présent, les premiers organismes pluricellulaires sont apparus.

• Les procaryotes comprennent les eubactéries, dont les bactéries photosynthétiques, et les archées, également appelées archéobactéries.

• Les groupes d’eucaryotes sont :

  • les végétaux
  • les animaux
  • les champignons
  • les protistes

💡 Astuce mémo

Terre → chimie prébiotique → premiers systèmes vivants → diversification.