Fiche de révision : La cellule et ses échanges

📋 Plan du Cours

1. Niveaux d’organisation du vivant
2. Construction de la théorie cellulaire
3. Microscopie et observation cellulaire
4. Membrane et échanges cellulaires
5. Osmose et états des cellules végétales
6. Structure et perméabilité membranaires

📅 Repères chronologiques

1. 1665Robert Hooke observe des cellules dans le liège avec un microscope à deux lentilles et une lampe à huile, grossissant 30× avec une résolution de 5 µm.
2. 1668Anton Van Leeuwenhoek observe des cellules vivantes à l’aide d’une lentille dont la résolution est de 1,1 µm.
3. 1838Matthias Schleiden et Theodor Schwann établissent que les êtres vivants sont composés de cellules, donnant une grande portée à la théorie cellulaire.
4. 1855Robert Remak et Rudolf Virchow établissent que chaque cellule se multiplie.

📖 1. Niveaux d’organisation du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Organite : Compartiment spécialisé dans le cytoplasme d’une cellule.

★ À maîtriser

• Les niveaux d’organisation du vivant se classent par ordre croissant ainsi : atome, molécule, organite, cellule, organe, organisme.

Compléments

• Le dioxyde de carbone (CO₂) est un exemple de molécule, le carbone un exemple d’atome, la mitochondrie un exemple d’organite, la cellule musculaire un exemple de cellule et le poumon un exemple d’organe.

💡 Astuce mémo

Du carbone à la molécule, puis à l’organite, la cellule, l’organe et l’organisme.

📖 2. Construction de la théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie : Ensemble cohérent d’explications, de notions et d’idées sur un sujet, qui peut inclure des hypothèses et doit résister à l’expérience et rester compatible avec les nouvelles données.

★ À maîtriser

• La théorie cellulaire repose sur trois idées :
  • Tous les organismes sont composés d’une ou plusieurs cellules.
  • La cellule est l’unité fondamentale de la structure et de l’organisation chez les organismes.
  • Toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes.

Compléments

• La microscopie électronique a précisé la théorie cellulaire en établissant la présence d’une membrane délimitant la cellule, l’ADN comme support universel de l’information génétique et d’organites plus petits que les chloroplastes et le noyau.

📖 3. Microscopie et observation cellulaire

📝 Points essentiels

• La taille des cellules et des organites estimée à partir de photographies microscopiques doit être obtenue par une moyenne pour être correcte.

📖 4. Membrane et échanges cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Délimite la cellule et la sépare de son environnement tout en permettant des échanges avec celui-ci.

★ À maîtriser

• La cellule est un milieu réactionnel aqueux séparé de l’extérieur par la membrane plasmique.

Compléments

• La cellule interagit en permanence avec son environnement par des échanges passifs ou actifs, car son fonctionnement nécessite un apport d’énergie.

• Les cellules d’oignon rouge colorées au bleu de méthylène montrent que le colorant peut traverser leur membrane et pénétrer dans la cellule.

📖 5. Osmose et états des cellules végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Passage de molécules, généralement de l’eau, à travers une membrane semi-perméable, du milieu le moins concentré en soluté vers le milieu le plus concentré en soluté.
• Turgescence : État d’une cellule végétale qui, après un gain d’eau, a sa membrane collée à la paroi pecto-cellulosique.
• Plasmolyse : État d’une cellule végétale qui, après une perte d’eau, a sa membrane décollée de la paroi pecto-cellulosique.

📝 Points essentiels

• Dans l’eau distillée, l’eau entre dans les cellules d’oignon rouge, dont la vacuole contient de l’eau et de l’anthocyane, et les rend turgescentes.

• Dans une solution extérieure concentrée en sel, le milieu devient hypertonique, l’eau sort des cellules d’oignon rouge sans emporter les pigments, qui restent dans la vacuole, et les cellules deviennent plasmolysées.

💡 Astuce mémo

En turgescence, la membrane est collée à la paroi ; en plasmolyse, elle s’en décolle.

📖 6. Structure et perméabilité membranaires

★ À maîtriser

• Les constituants principaux de la membrane plasmique sont :

  • Les glucides.
  • Les protéines.
  • Les lipides, notamment les phospholipides.

• Certaines protéines intrinsèques de la membrane forment des canaux permettant à des molécules hydrophiles de traverser la couche hydrophobe et de pénétrer dans la cellule.

• L’aquaporine AQP1 est une protéine transmembranaire dont le canal central permet le passage de molécules à travers la membrane, notamment de l’eau.

Compléments

• La membrane plasmique est une bicouche de phospholipides qui comporte des protéines et des glucides.

• Certaines molécules, comme les gaz, peuvent diffuser directement à travers la membrane plasmique.

• Dans l’eau distillée, des ovocytes de Xénope pourvus d’aquaporines éclatent au bout de 4 minutes.

• Les molécules se répartissent selon leur perméabilité membranaire :

  • Perméabilité faible à très faible, nécessitant des canaux : H⁺, K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃⁻, Cl⁻, acides aminés
  • Perméabilité moyenne : glucose, saccharose et mannitol.
  • Perméabilité élevée : H₂O, urée, éthanol, glycérol, benzène, O₂, N₂ et CO₂.

💡 Astuce mémo

Sans aquaporines, l’eau ne traverse plus efficacement la membrane et les ovocytes éclatent.