Fiche de révision : Introduction à la biologie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Origine et théorie cellulaire
2. Bactéries et constituants procaryotes
3. Structures et fonctions bactériennes
4. Microbiote et archées
5. Origine et diversité des eucaryotes
6. Organisation de la cellule eucaryote
7. Organites eucaryotes
8. Édifices et cytoplasme

📖 1. Origine et théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : La plus petite unité structurale de base du vivant, le siège du métabolisme et de l’hérédité, qui provient d’une cellule préexistante.

📝 Points essentiels

• Les premières traces de vie sur Terre datent d’il y a 3,5 milliards d’années.

📌 Le métabolisme regroupe les réactions biochimiques cellulaires, dont l’anabolisme synthétise de nouvelles molécules tandis que le catabolisme dégrade des molécules pour produire de l’énergie.

💡 Astuce mémo

Cellule préexistante → absence de génération spontanée

📖 2. Bactéries et constituants procaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Paroi bactérienne : Structure rigide constituée de peptidoglycanes, des polymères glucidiques reliés par de petits polypeptides, qui donne sa forme à la bactérie et la protège des chocs osmotiques.

★ À maîtriser

• Les bactéries ont généralement une taille de l’ordre de 1 μm et possèdent une membrane cellulaire, un cytosol, de l’ADN et des ribosomes.

📌 Les β-lactamines, comme la vancomycine et la pénicilline, empêchent la synthèse des peptidoglycanes, ce qui bloque la formation de la paroi et peut entraîner une mort bactérienne par choc osmotique et rupture de la membrane plasmique.

📌 Les bactéries à Gram positif ont une paroi plus épaisse, sont colorées par le cristal violet et ne possèdent pas de membrane externe, tandis que les bactéries à Gram négatif ont une paroi plus fine, ne sont pas colorées par le cristal violet et possèdent une membrane externe impliquée dans la réaction immunitaire de l’hôte.

Compléments

• Les plasmides sont de petites molécules d’ADN bactérien bicaténaire et circulaire, de taille inférieure au chromosome, non essentielles à la vie et susceptibles de conférer des avantages sélectifs ou d’être échangées entre bactéries.

💡 Astuce mémo

Bactéries : paroi et chromosome ; plasmides : avantages facultatifs

📖 3. Structures et fonctions bactériennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Pili communs : Les pili communs sont de petits filaments protéiques permettant l’adhérence de la bactérie à une surface, et ils peuvent être présents en plusieurs centaines ou plusieurs milliers par cellule.
• Flagelles bactériens : Les flagelles sont des appendices locomoteurs filamenteux constitués de fibres protéiques, présents en un ou quelques exemplaires, dont la rotation propulsée par un gradient de protons permet le déplacement bactérien.

📝 Points essentiels

• Les pili sexuels permettent l’échange de matériel génétique entre bactéries et participent à une reproduction non sexuée, sans reproduction sexuée ni méiose.

💡 Astuce mémo

Adhérer avec les pili, se déplacer avec les flagelles

📖 4. Microbiote et archées

🔑 Notions clés & Définitions

• Microbiote : Le microbiote est l’ensemble des microorganismes vivants dans un microbiome, notamment des bactéries, des levures, des champignons et des virus.

★ À maîtriser

• Le microbiote intestinal comprend environ 10¹² à 10¹⁴ bactéries.

• Le microbiote intestinal assure notamment les fonctions suivantes:

  • Fermentation de certains substrats normalement non digestibles par l’organisme
  • Assimilation de certains nutriments
  • Synthèse de certaines vitamines

Compléments

• La métagénomique identifie un microbiote en fragmentant l’ensemble de l’ADN d’un environnement donné puis en séquençant les fragments obtenus.

💡 Astuce mémo

Dérèglement du microbiote → maladies inflammatoires intestinales

📖 5. Origine et diversité des eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie endosymbiotique : La théorie endosymbiotique propose que la phagocytose d’une bactérie aérobie hétérotrophe a donné naissance aux mitochondries et que celle d’une cyanobactérie photosynthétique a donné naissance aux chloroplastes des cellules végétales.

★ À maîtriser

• Les cellules eucaryotes sont apparues il y a 1,5 à 2 milliards d’années.

• Le repliement de la membrane plasmique de l’ancêtre procaryotique dans le cytosol aurait formé le réticulum endoplasmique et l’enveloppe nucléaire.

Compléments

• Les quatre règnes eucaryotes sont les protistes, les champignons, les plantes et les animaux.

💡 Astuce mémo

Repliement membranaire → noyau ; endosymbiose → mitochondries et chloroplastes

📖 6. Organisation de la cellule eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Bicouche de glycérophospholipides amphiphiles contenant des protéines enchâssées, qui sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire.
• Organite : Structure intracellulaire délimitée par une ou deux membranes et assurant une ou plusieurs fonctions particulières.

★ À maîtriser

📌 La membrane plasmique est asymétrique : les ions sodium Na⁺ sont plus abondants dans le milieu extracellulaire, tandis que les ions potassium K⁺ sont plus abondants dans le milieu intracellulaire.

Compléments

• La paroi des cellules eucaryotes existe chez les champignons et les végétaux, mais pas chez les animaux.

📖 7. Organites eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Délimité par une enveloppe nucléaire à double membrane discontinue, perforée de pores nucléaires et en continuité avec la membrane du réticulum endoplasmique.
• Mitochondrie : Organite à double membrane, dont la membrane interne forme des crêtes et qui contient une matrice, un espace intermembranaire et plusieurs copies d’ADN bicaténaire circulaire.

★ À maîtriser

• L’ADN nucléaire est linéaire et bicaténaire, associé à des histones sous forme de chromatine, et il est condensé en chromosomes visibles pendant la mitose.

• Les mitochondries produisent l’ATP grâce au cycle de Krebs et à la phosphorylation oxydative, qui utilisent l’oxygène et l’énergie issue de la glycolyse et de la β-oxydation.

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux est associé aux ribosomes, tandis que le réticulum endoplasmique lisse en est dépourvu.

• Les lysosomes possèdent une lumière à pH acide d’environ 5 contenant des hydrolases acides qui dégradent les constituants cellulaires usagés.

Compléments

• Le nucléole est le lieu de synthèse des ARN ribosomaux et le noyau représente 5 à 6 % du volume d’un hépatocyte.

• Les peroxysomes participent aux réactions d’oxydo-réduction et produisent du peroxyde d’hydrogène H₂O₂.

💡 Astuce mémo

Noyau : information génétique ; mitochondrie : production d’ATP

📖 8. Édifices et cytoplasme

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : Édifice macromoléculaire composé d’une petite et d’une grande sous-unité, qui assure la traduction des ARN messagers en protéines.
• Protéasome : Le protéasome dégrade les protéines endommagées portant une étiquette de poly-ubiquitine, l’ubiquitine étant une petite protéine de 76 acides aminés.
• Cytoplasme : Comprend le cytosol, les organites intracellulaires sauf le noyau et les édifices macromoléculaires.

★ À maîtriser

• Les microfilaments sont des polymères d’actine impliqués dans la forme et les mouvements cellulaires, les microtubules sont des polymères de tubuline impliqués dans la séparation des chromatides, et les filaments intermédiaires renforcent la résistance mécanique cellulaire.

Compléments

• Un centrosome contient deux centrioles orientés à 90° l’un par rapport à l’autre, chaque centriole étant constitué de 9 triplets de microtubules.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des types cellulaires