Fiche de révision : Biologie fondamentale de la cellule

📋 Plan du Cours

1. Organisation et définition du vivant
2. Biomolécules et propriétés cellulaires
3. Unicité et diversité des cellules
4. Prélèvements et observation biologique
5. Membranes et cytosquelette
6. Mitochondries, respiration et catalyse enzymatique
7. Hydrolyse du saccharose et dégradation lysosomale
8. Transport intracellulaire et motilité
9. Transport à travers les membranes
10. Signalisation cellulaire, noyau et organisation de l’ADN
11. Réplication, transcription et traduction
12. Maturation et trafic des protéines

📖 1. Organisation et définition du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Vie : TLF - Ensemble des phénomènes et des fonctions essentielles qui se manifestent de la naissance à la mort et caractérisent les êtres vivants.
• Vivant : Larousse - Être qui possède des structures complexes, peut résister à diverses causes de changement, renouveler par assimilation ses éléments constitutifs, croître et se reproduire.

📝 Points essentiels

• L’étude du vivant mobilise notamment les disciplines suivantes :
  • la physique
  • la chimie
  • la biologie
  • l’informatique
  • la médecine
  • la sociologie
  • la psychologie
  • la philosophie

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → organite → cellule → tissu → organe

📖 2. Biomolécules et propriétés cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Plus petite unité capable de manifester de manière autonome les propriétés du vivant.

★ À maîtriser

• Les biomolécules comprennent :

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

• 🔄 Au cours de son existence, la cellule : synthétise ses constituants à partir des éléments du milieu extracellulaire, croît, se multiplie, meurt

Compléments

• Les acides nucléiques ADN et ARN sont fabriqués à partir de nucléotides.

• Les protéines sont fabriquées à partir d’acides aminés.

• Les lipides sont des molécules hydrophobes.

📖 3. Unicité et diversité des cellules

★ À maîtriser

📌 Les cellules eucaryotes possèdent un noyau, tandis que les cellules procaryotes n’en possèdent pas ; les bactéries sont essentiellement des procaryotes.

• Les virus ne sont pas des cellules.

Compléments

• Un être humain héberge environ 10¹⁴ bactéries, soit cent mille milliards.

• Un être humain possède plus de 300 types cellulaires différents.

• Les cellules vivent rarement seules et se trouvent souvent regroupées dans des tissus.

• Les cellules photoréceptrices de la rétine contiennent des disques membranaires portant de la rhodopsine et transmettent un signal électrique vers le système nerveux.

💡 Astuce mémo

Eucaryote avec noyau, procaryote sans noyau

📖 4. Prélèvements et observation biologique

★ À maîtriser

• Les prélèvements biologiques liquides comprennent :

  • le sang
  • l’urine
  • le liquide cérébrospinal
  • le lavage broncho-alvéolaire
  • les fèces

• La préparation des échantillons peut comprendre leur conservation, leur étalement en frottis, la fixation des tissus, leur inclusion en paraffine suivie d’une coupe et leur coloration.

📌 La microscopie électronique à transmission observe des coupes, tandis que la microscopie électronique à balayage observe des surfaces.

Compléments

• Les colorations citées comprennent :

  • l’éosine
  • le trichrome
  • la fluorescence

• La préparation des échantillons vise à obtenir des informations sur la structure, la forme et les fonctions des cellules et des tissus.

• Les applications à la santé présentées comprennent : la biologie médicale, l’imagerie par IRM fonctionnelle, l’enregistrement des activités électriques par ECG, l’enregistrement des activités électriques par EEG

📖 5. Membranes et cytosquelette

★ À maîtriser

📌 Les membranes biologiques sont asymétriques, avec un feuillet externe et un feuillet interne.

• Les membranes plasmiques et intracellulaires comprennent :

  • des lipides amphiphiles
  • des glucides
  • des protéines

• Les fonctions membranaires présentées sont :

  • la délimitation et la protection
  • la reconnaissance
  • les transports passifs
  • les transports actifs
  • l’exocytose

• Les trois types de filaments du cytosquelette sont :

  • les microfilaments d’actine
  • les microtubules de tubuline
  • les filaments intermédiaires, notamment de kératines ou de vimentine

Compléments

• Le transport passif membranaire comprend la diffusion simple et la diffusion facilitée par des canaux.

• Les microfilaments participent à la dynamique membranaire, les microtubules aux transports et les filaments intermédiaires à la stabilité tissulaire.

📖 6. Mitochondries, respiration et catalyse enzymatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Catalyseur : Un catalyseur accélère une réaction qui transforme un ou plusieurs substrats en produit ou produits.
• Enzyme : Protéine qui catalyse la transformation chimique d’un ou plusieurs substrats en produits.
• Substrat : Molécule à transformer.
• Produit : Molécule qui a été transformée.
• Voie métabolique : Succession de transformations dans laquelle le produit d’une réaction peut devenir le substrat d’une autre.

★ À maîtriser

• La mitochondrie possède une membrane externe, une membrane interne formant des crêtes et une matrice qui contient l’ADN mitochondrial.

• La mitochondrie est le siège principal de la respiration cellulaire.

• L’oxydation complète d’une molécule de glucose consomme six molécules d’oxygène et régénère 36 à 38 molécules d’ATP.

• En absence d’oxygène, une molécule de glucose régénère deux molécules d’ATP.

Compléments

• Les invaginations de la membrane interne mitochondriale forment des crêtes qui augmentent la surface membranaire.

• La mitochondrie participe au contrôle de l’apoptose et à la synthèse des hormones stéroïdiennes.

📌 La biosynthèse, ou anabolisme, construit des molécules, tandis que la dégradation, ou catabolisme, les transforme en molécules plus simples.

💡 Astuce mémo

Sans oxygène, le rendement du glucose chute à 2 ATP

📖 7. Hydrolyse du saccharose et dégradation lysosomale

🔑 Notions clés & Définitions

• Lysosome : Organite spécialisé dans la dégradation des biomolécules.

★ À maîtriser

• La saccharase hydrolyse le saccharose en glucose et fructose en présence d’eau.

Compléments

• Après phagocytose, un lysosome fusionne avec la vésicule contenant le pathogène pour former un phagolysosome, où le pathogène est dégradé ; les produits peuvent être récupérés ou éliminés par exocytose.

💡 Astuce mémo

Phagocytose → fusion avec le lysosome → phagolysosome → dégradation → récupération ou exocytose

📖 8. Transport intracellulaire et motilité

★ À maîtriser

📌 Le transport intracellulaire désigne les mouvements internes à la cellule, tandis que le déplacement cellulaire désigne le mouvement de la cellule elle-même.

📌 La dynéine transporte principalement vers le noyau, tandis que la kinésine transporte principalement vers la membrane le long des microtubules.

• La motilité cellulaire et la contraction musculaire sont principalement assurées par les microfilaments.

Compléments

• Les moteurs moléculaires transportent notamment des vésicules et des complexes protéiques le long des microtubules.

• Le transport par les moteurs moléculaires consomme de l’énergie et convertit l’ATP en ADP et phosphate inorganique.

• La myosine peut se déplacer le long des microfilaments d’actine.

• Lors de la contraction musculaire, l’influx nerveux provoque la libération de calcium, qui permet l’interaction entre l’actine et la myosine.

📖 9. Transport à travers les membranes

★ À maîtriser

• Les membranes biologiques sont imperméables à :
  • l’eau
  • les ions
  • les protéines
  • les glucides
  • les acides nucléiques

📌 Le transport dans le sens du gradient électrochimique est passif et ne demande pas d’énergie, tandis que le transport contre ce gradient est actif et demande de l’énergie.

Compléments

📌 La diffusion simple et la diffusion facilitée sont des formes de transport passif à travers les membranes.

• Le liquide extracellulaire représente 14 L et le liquide intracellulaire 28 L.

• L’osmolarité du liquide extracellulaire et du liquide intracellulaire est de 285 mmole.l-1.

• La concentration de Na+ est de 140 mmol.l-1 dans le liquide extracellulaire et de 10 mmol.l-1 dans le liquide intracellulaire.

📖 10. Signalisation cellulaire, noyau et organisation de l’ADN

★ À maîtriser

• La signalisation cellulaire permet l’intégration cellulaire et tissulaire en transformant une information entrante en effets cellulaires et en information sortante.

• Un ligand se lie à un récepteur, qui agit sur des effecteurs et produit des effets cellulaires.

• Le noyau est le principal compartiment cellulaire de stockage de l’ADN, support de l’information génétique.

📌 L’euchromatine est claire et fonctionnelle, tandis que l’hétérochromatine est plus foncée, compactée et non fonctionnelle.

Compléments

• Les informations entrantes peuvent être :

  • des facteurs de croissance
  • des facteurs inhibiteurs de croissance
  • des facteurs de survie
  • des facteurs de mort
  • des ions
  • des médicaments

• Il existe des milliers de récepteurs différents, spécifiques de chaque type de ligand.

• De nombreux médicaments se fixent sur les récepteurs ou les effecteurs et modifient leur comportement.

• Le noyau est le compartiment où s’effectue la synthèse de l’ADN, de l’ARNt, de l’ARNm et de l’ARNr.

• L’enveloppe nucléaire est constituée de deux membranes et comporte des pores nucléaires.

• Le nucléole produit les ARN ribosomaux.

• Chaque cellule contient dans son noyau 2,5 m d’ADN portant la totalité de l’information génétique.

• L’ADN se trouve sous forme plus ou moins compactée dans la chromatine et les chromosomes.

📖 11. Réplication, transcription et traduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication semi-conservative : La réplication de l’ADN est dite semi-conservative parce que chaque molécule d’ADN obtenue contient un brin parental et un brin nouvellement synthétisé.
• Traduction : La traduction est le processus par lequel les ribosomes synthétisent des protéines à partir de l’information portée par l’ARN.

★ À maîtriser

📌 La réplication transforme l’ADN en ADN, la transcription transforme l’ADN en ARN et la traduction transforme l’ARN en protéines.

Compléments

• La réplication permet la transmission de l’information génétique de génération en génération.

• Les principaux ARN ont les fonctions suivantes :

  • l’ARNt transfère les acides aminés
  • l’ARNr participe à la machine de traduction
  • l’ARNm porte l’information

• Les ribosomes liés au réticulum endoplasmique assurent la biosynthèse des protéines de la voie de sécrétion, tandis que les ribosomes libres synthétisent les protéines cytosoliques.

💡 Astuce mémo

ADN → ADN, puis ADN → ARN, puis ARN → protéines

📖 12. Maturation et trafic des protéines

★ À maîtriser

• Les protéines nouvellement synthétisées sont maturées puis transportées dans la cellule ou vers l’extérieur par la voie de sécrétion, qui comprend les réticulums, l’appareil de Golgi et des vésicules.

Compléments

• La voie de sécrétion comprend :
  • le réticulum endoplasmique rugueux
  • le réticulum endoplasmique lisse
  • l’appareil de Golgi
  • des vésicules

📌 Les vésicules de sécrétion peuvent assurer une sécrétion régulée ou une sécrétion constitutive.

📊 Tableaux de synthèse

Filaments du cytosquelette

Types de microscopie