Fiche de révision : Cellule et organisation du vivant

Plan du Cours

  1. Organisation du vivant, biomolécules et cellule
  2. Unicité et diversité cellulaires
  3. Préparation des prélèvements et microscopies médicales
  4. Fonctions cellulaires principales
  5. Membranes et cytosquelette
  6. Mitochondries et respiration cellulaire
  7. Biosynthèse, dégradation enzymatique et hydrolyse du saccharose
  8. Dégradation lysosomale, phagocytose et transport intracellulaire
  9. Transport à travers les membranes
  10. Signalisation cellulaire
  11. Noyau et organisation de l’ADN
  12. Réplication de l’ADN, transcription des ARN et traduction des protéines

1. Organisation du vivant, biomolécules et cellule

Notions clés & Définitions

  • Vivant : Un être vivant possède des structures complexes, résiste à diverses causes de changement, renouvelle par assimilation ses éléments constitutifs, et peut croître et se reproduire.
  • Cellule : Plus petite unité capable de manifester de manière autonome les propriétés du vivant.
  • Vie : Ensemble des phénomènes et des fonctions essentielles qui se manifestent de la naissance à la mort et caractérisent les êtres vivants.
  • Lipides : Molécules hydrophobes.

★ À maîtriser

  • Les niveaux d’organisation du vivant présentés vont de l’atome à la molécule, à l’organite, à la cellule, au tissu et à l’organe.

  • Les biomolécules assurent la totalité des fonctions du vivant.

Compléments

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

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

  • 🔄 La cellule : synthétise ses constituants avec les éléments du milieu extracellulaire, croît, se multiplie, meurt

  • Les glucides peuvent être simples ou complexes.

2. Unicité et diversité cellulaires

★ À maîtriser

📌 Les cellules eucaryotes possèdent un noyau, tandis que les cellules procaryotes n’en possèdent pas et comprennent essentiellement les bactéries.

  • Les virus ne sont pas des cellules.

Compléments

  • Les cellules peuvent différer par leur taille, leur structure et leurs fonctions, comme l’illustrent les cellules photoréceptrices de la rétine et les cellules ciliées de l’oreille interne.

  • Le corps humain abrite environ 10¹⁴ bactéries, soit cent mille milliards.

  • Une cellule photoréceptrice de la rétine de type bâtonnet peut contenir plus de 1 000 disques membranaires, qui contiennent la rhodopsine.

Astuce mémo

Procaryote sans noyau, eucaryote avec noyau.

3. Préparation des prélèvements et microscopies médicales

★ À maîtriser

  • La préparation des prélèvements peut comporter leur conservation, leur étalement en frottis ou leur fixation, puis une inclusion en paraffine, une coupe et une coloration.

  • La microscopie électronique à transmission (MET) permet d’observer des coupes, tandis que la microscopie électronique à balayage (MEB) étudie les surfaces.

Compléments

  • Les prélèvements présentés comprennent :

    • le sang
    • l’urine
    • le liquide cérébrospinal (LCR)
    • le lavage bronchoalvéolaire (LBA)
    • les fèces
  • Les préparations permettent d’obtenir des informations sur la structure, la forme et les fonctions des cellules et des tissus.

  • Les observations du vivant vont de l’œil nu aux microscopes optiques et électroniques, selon l’échelle des objets, allant des cellules aux bactéries, virus et petites molécules.

  • La microscopie optique peut être réalisée sans coloration, avec coloration ou avec fluorescence.

  • Les applications à la santé présentées comprennent :

    • la biologie médicale
    • l’imagerie par IRM fonctionnelle
    • l’ECG
    • l’EEG
  • L’ECG et l’EEG enregistrent notamment l’activité électrique des cellules musculaires cardiaques et des cellules nerveuses.

Astuce mémo

Prélever, conserver, étaler ou fixer, inclure, couper, colorer.

4. Fonctions cellulaires principales

★ À maîtriser

  • Les grandes fonctions cellulaires comprennent : la respiration et la production d’énergie, la reconnaissance et la défense, la transformation, la création et le maintien d’une structure, le transport et le déplacement, l’information et la signalisation, la reproduction et la traduction de l’information génétique

Compléments

  • Les membranes cellulaires participent à la reconnaissance et à la défense, tandis que les transporteurs de petites molécules, dont l’oxygène, contribuent au transport.

  • Les récepteurs et leurs ligands participent à l’information et à la signalisation cellulaires.

  • La reproduction et l’expression de l’information génétique mettent en jeu le noyau, la réplication, la transcription, la traduction des protéines, la maturation et le trafic.

5. Membranes et cytosquelette

★ À maîtriser

  • Les membranes biologiques sont asymétriques, avec un feuillet externe et un feuillet interne.
  • Les membranes plasmiques et intracellulaires contiennent :

    • des lipides amphiphiles
    • des glucides
    • des protéines
  • Le cytosquelette comprend des microfilaments d’actine, des microtubules de tubuline et des filaments intermédiaires tels que les kératines et la vimentine.

Compléments

  • Les lipides membranaires amphiphiles possèdent une tête polaire et une queue hydrophobe constituée de deux chaînes hydrocarbonées.

  • Les membranes assurent notamment :

    • la délimitation et la protection
    • la reconnaissance
    • les transports passifs
    • les transports actifs
  • Les transports passifs comprennent la diffusion simple et la diffusion facilitée par des canaux.

  • Les microfilaments d’actine contribuent à la dynamique membranaire, les microtubules aux transports et les filaments intermédiaires à la stabilité tissulaire.

  • Les transports actifs mettent en jeu des pompes ATP-dépendantes et des transporteurs utilisant l’ATP.

6. Mitochondries et respiration cellulaire

★ À maîtriser

  • La mitochondrie comprend :

    • une membrane externe
    • une membrane interne
    • un espace intermembranaire
    • une matrice contenant 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 forme du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’ATP.

Compléments

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

  • L’oxydation complète d’une molécule de glucose permet de régénérer 36 à 38 molécules d’ATP.

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

  • La mitochondrie participe au contrôle de l’apoptose et à la synthèse des hormones stéroïdiennes, notamment la testostérone et les œstrogènes.

Astuce mémo

L’oxydation du glucose avec l’oxygène produit du CO₂, de l’eau et de l’ATP.

7. Biosynthèse, dégradation enzymatique et hydrolyse du saccharose

Notions clés & Définitions

  • Enzyme : Les enzymes sont des protéines qui catalysent la transformation chimique d’un ou de plusieurs substrats en produits.
  • Catalyseur : Un catalyseur accélère une réaction qui transforme un ou plusieurs substrats en produits.
  • Substrat : Un substrat est une molécule à transformer.
  • Produit : Un produit est une molécule qui a été transformée.

★ À maîtriser

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

  • Les enzymes catalysent l’essentiel des réactions chimiques du vivant.

  • La saccharase hydrolyse le saccharose en glucose et fructose en utilisant de l’eau au niveau de son site actif.

Compléments

  • Le produit d’une réaction peut devenir le substrat d’une autre transformation ; un enchaînement de transformations constitue une voie métabolique.

  • Une réaction non catalysée peut être très lente et libérer de la chaleur inutilisable, tandis qu’une réaction catalysée peut être très rapide et produire de l’énergie utilisable sous forme d’ATP.

Astuce mémo

Substrat → produit ; les produits peuvent alimenter une voie métabolique.

8. Dégradation lysosomale, phagocytose et transport intracellulaire

Notions clés & Définitions

  • Lysosome : Organite spécialisé dans la dégradation des biomolécules.

★ À maîtriser

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

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

Compléments

  • 🔄 La dégradation d’un pathogène phagocyté suit ces étapes :

    1. Le pathogène est phagocyté.
    2. Le lysosome fusionne avec la vésicule contenant le pathogène.
    3. La fusion forme un phagolysosome.
    4. Le contenu est dégradé.
    5. Des produits sont récupérés.
    6. Des déchets sont éliminés par exocytose.
  • Les moteurs moléculaires transportent notamment des vésicules et des complexes protéiques principalement le long des microtubules.

  • La myosine peut se déplacer le long des microfilaments d’actine, et les moteurs moléculaires consomment de l’énergie en hydrolysant l’ATP en ADP et phosphate inorganique.

  • La motilité cellulaire dans les tissus et la contraction musculaire reposent principalement sur les microfilaments et les interactions entre actine et myosine.

  • Dans le mécanisme de contraction présenté, l’influx nerveux entraîne une libération de calcium qui permet l’interaction actine-myosine et la contraction musculaire.

9. Transport à travers les membranes

★ À maîtriser

  • Les membranes biologiques sont perméables à l’eau, mais leur bicouche lipidique est imperméable aux ions, aux protéines, aux glucides et aux acides nucléiques ; elles sont perméables aux gaz comme O₂ et CO₂ ainsi qu’aux molécules lipidiques.

📌 Un transport dans le sens du gradient électrochimique est passif et ne nécessite pas d’apport d’énergie, tandis qu’un transport contre le gradient est actif et nécessite de l’énergie.

Compléments

📌 La diffusion simple et la diffusion facilitée sont des modes de transport passif, tandis que le transport actif permet le déplacement contre le gradient avec apport d’énergie.

  • Les concentrations indiquées sont de 140 mmol·l⁻¹ de Na⁺ et 4 mmol·l⁻¹ de K⁺ dans le liquide extracellulaire, contre 10 mmol·l⁻¹ de Na⁺ et 150 mmol·l⁻¹ de K⁺ dans le liquide intracellulaire.

  • Les volumes indiqués sont de 14 L pour le liquide extracellulaire et de 28 L pour le liquide intracellulaire, et l’osmolarité des deux compartiments est de 285 mmole·l⁻¹.

10. Signalisation cellulaire

★ À maîtriser

  • L’interaction spécifique entre un ligand et son récepteur active des effecteurs et peut modifier l’expression des gènes ou l’homéostasie cellulaire.

Compléments

  • La signalisation cellulaire organise l’intégration cellulaire et tissulaire entre des informations entrantes et des réponses sortantes.

  • Les signaux entrants comprennent :

    • Les facteurs de croissance
    • Les facteurs inhibiteurs de croissance
    • Les facteurs de survie
    • Les facteurs de mort
    • Les ions
    • Les médicaments
  • Il existe des milliers de récepteurs différents, spécifiques de chaque type de ligand.

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

  • Les hormones citées comprennent les œstrogènes hydrophobes et l’adrénaline hydrophile.

Astuce mémo

Interaction récepteur-ligand → activation d’effecteurs → effets cellulaires

11. Noyau et organisation de l’ADN

Notions clés & Définitions

  • Noyau : Principal compartiment cellulaire de stockage de l’ADN, support de l’information génétique, et lieu de synthèse des différentes classes d’acides nucléiques.

★ À maîtriser

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

Compléments

  • Le noyau contient un nucléole qui produit les ARN ribosomaux et un nucléoplasme où se trouve la chromatine.

  • Dans chaque cellule, le noyau contient 2,5 m d’ADN, organisé sous une forme plus ou moins compactée dans la chromatine et les chromosomes.

  • L’enveloppe nucléaire comprend une membrane externe en continuité avec le réticulum endoplasmique et des pores nucléaires.

Astuce mémo

Une longue fibre d’ADN compactée en nucléosomes, chromatine puis chromosomes dans le noyau

12. Réplication de l’ADN, transcription des ARN et traduction des protéines

★ À maîtriser

  • La réplication copie l’ADN selon un mécanisme semi-conservatif dans lequel chaque molécule d’ADN fille conserve un brin parental et comporte un nouveau brin complémentaire.

  • La transcription produit des ARN à partir de l’ADN et permet la démultiplication et le contrôle de l’information génétique.

  • La traduction utilise les ribosomes pour convertir l’information portée par l’ARN en protéines et assurer leur biosynthèse.

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

Compléments

  • Les quatre bases azotées de l’ADN sont :

    • Guanine
    • Adénine
    • Cytosine
    • Thymine
  • Les principales classes d’ARN et leurs rôles sont :

    • L’ARNt, qui transfère les acides aminés
    • L’ARNr, qui participe à la machine de traduction
    • L’ARNm, qui porte l’information
  • Les ribosomes eucaryotes sont constitués de sous-unités 60S et 40S, formant un ribosome 80S.

  • La voie de sécrétion comprend :

    • Le réticulum endoplasmique
    • L’appareil de Golgi
    • Des vésicules
    • Les endosomes
    • Les lysosomes
    • La membrane plasmique
  • Les protéines nouvellement synthétisées dans la voie de sécrétion sont maturées, triées puis transportées dans et hors de la cellule par trafic intracellulaire.

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur Cellule et organisation du vivant avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. En décrivant un niveau d’organisation allant d’un élément chimique à une structure corporelle, quelle succession respecte l’ordre croissant présenté ?

2. Quel rôle général les biomolécules jouent-elles dans le vivant ?

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Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de Cellule et organisation du vivant avec 10 flashcards interactives.

Quels niveaux d’organisation du vivant sont présentés ?

De l’atome à la molécule, à l’organite, à la cellule, au tissu et à l’organe.

Quelle structure distingue les cellules eucaryotes des cellules procaryotes ?

Les cellules eucaryotes possèdent un noyau, contrairement aux cellules procaryotes.

Que sont les virus par rapport aux cellules ?

Les virus ne sont pas des cellules.

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