★ À maîtriser
Les êtres vivants sur Terre sont constitués d’au moins une cellule, qui est l’unité de base du vivant.
Toutes les cellules possèdent une membrane plasmique qui sépare leur intérieur de l’extérieur.
Compléments
Toute cellule provient d’une autre cellule, selon Rudolf Virchow (1821-1902).
La membrane plasmique enveloppe un cytoplasme riche en eau.
Les informations héréditaires des cellules sont contenues dans une ou plusieurs molécules d’ADN formant le génome.
★ À maîtriser
📌 Les procaryotes sont constitués de cellules sans noyau, tandis que chez les eucaryotes l’information génétique est contenue dans des chromosomes situés dans un noyau délimité par une double membrane.
Les procaryotes comprennent les bactéries et les archées, tandis que les eucaryotes comprennent notamment les animaux, les végétaux, les champignons et de nombreux organismes unicellulaires.
Les procaryotes sont généralement des organismes unicellulaires de 1 à 3 μm, dépourvus d’organites et de vrai noyau, et possèdent une paroi ainsi qu’un ADN circulaire regroupé dans le nucléoïde.
Compléments
Les archées sont présentées comme plus proches des eucaryotes que ne le sont les bactéries.
Un micromètre équivaut à un millième de millimètre.
Moins de 10 % des espèces bactériennes existantes sont connues.
Les bactéries sont présentes dans tous les biotopes de la planète, notamment :
Procaryote sans noyau, eucaryote avec noyau
★ À maîtriser
Les cellules végétales possèdent des chloroplastes verts, qui produisent de la matière organique par photosynthèse.
Les cellules musculaires se contractent grâce à leur cytosquelette.
Les neurones peuvent être ramifiés et très longs, et leur fonction est de transmettre et communiquer des signaux.
La différenciation cellulaire repose sur l’expression différentielle des gènes : selon le type cellulaire, certains gènes s’expriment beaucoup, peu ou pas, ce qui détermine la production de protéines.
Compléments
Les cellules végétales sont présentées comme plus grandes que les cellules animales et possèdent des structures supplémentaires.
Les cellules végétales possèdent une paroi cellulaire située à l’extérieur des cellules, entre celles-ci.
Certaines cellules animales possèdent des microvillosités, qui sont des replis de la membrane, mais toutes n’en ont pas.
Les fibroblastes sont présents dans les tissus de soutien et produisent des filaments extracellulaires longs.
Le cytosquelette est constitué de filaments qui contribuent à la forme de la cellule.
Le myotube, ou fibre musculaire, est une cellule géante formée par la fusion d’un grand nombre de cellules.
Il existe des centaines de types cellulaires.
★ À maîtriser
La réplication de l’ADN duplique le génome avant la division cellulaire afin que les deux cellules filles reçoivent l’ensemble du matériel génétique.
Chaque noyau contient un nombre de chromosomes caractéristique de l’espèce, soit 46 chez l’être humain.
La transcription est la synthèse d’ARN messagers à partir d’un gène dans le noyau ; les ARN messagers sortent ensuite vers le cytoplasme en passant par les pores nucléaires.
📌 L’euchromatine, moins compactée, permet l’expression des gènes, tandis que l’hétérochromatine, fortement compactée, ne permet pas leur expression.
Compléments
Une échelle logarithmique progresse par multiplication ou division par un facteur de 10.
L’enveloppe nucléaire est une double membrane percée de pores nucléaires.
Les chromosomes du noyau sont composés d’ADN et de protéines appelées histones.
L’ensemble des chromosomes d’une cellule humaine diploïde contient environ 2 m d’ADN, dont la compaction permet à ces longues molécules de tenir dans le noyau.
Au moment de la division cellulaire, l’ADN est compacté au maximum et aucun gène ne s’exprime.
Euchromatine ouverte, hétérochromatine compacte
★ À maîtriser
Un gène exprimé permet la synthèse de la protéine qu’il code.
Le réticulum endoplasmique granuleux est un réseau de membranes internes où les protéines sont synthétisées et maturées.
La voie de sécrétion conduit les protéines du réticulum endoplasmique granuleux vers l’appareil de Golgi dans des vésicules, puis vers la face trans où leur maturation s’achève avant leur transfert dans des vésicules de sécrétion.
Compléments
Les ribosomes se trouvent à la surface du réticulum endoplasmique granuleux et libres dans le cytoplasme.
La voie de sécrétion concerne les protéines destinées à agir à l’extérieur de la cellule ou dans sa membrane.
Noyau → ribosome → REG → Golgi → sécrétion
★ À maîtriser
La mitochondrie possède une membrane externe et une membrane interne, qui délimitent l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale.
Le potentiel électrique est vital pour les cellules, qui sont chargées électriquement ; une cellule non chargée électriquement est une cellule morte.
Les protéines membranaires, notamment les canaux ioniques, permettent le passage des ions et contribuent à réguler leur quantité dans la cellule.
Compléments
La membrane interne de la mitochondrie forme des replis appelés crêtes mitochondriales, visibles au microscope et caractéristiques de cet organite.
Les paramètres cellulaires à réguler comprennent notamment :
Lorsque les concentrations diffèrent de part et d’autre d’une membrane, l’eau passe entre les compartiments extracellulaire et intracellulaire, ce qui contribue à réguler la quantité d’eau dans la cellule.
Un déséquilibre ionique modifie le potentiel électrique et l’équilibre hydrique
★ À maîtriser
Les cellules peuvent se déplacer grâce aux cils, nager grâce aux flagelles ou ramper sur un support solide en étendant des pseudopodes ; certaines cellules restent fixes.
Les microtubules, polymères d’alpha-tubuline et de bêta-tubuline, mesurent environ 25 nm de diamètre et participent au transport intracellulaire, au déplacement des organites et au transport des chromosomes.
Compléments
Le trafic intracellulaire concerne notamment les vésicules, les protéines et les organites, dont les mitochondries, ainsi que le déplacement des chromosomes pendant la division cellulaire.
Les microfilaments sont des polymères d’actine d’environ 9 nm de diamètre.
Les filaments intermédiaires mesurent environ 10 nm de diamètre et comprennent notamment la kératine des cheveux, des ongles, des poils et des cornes, ainsi que les neurofilaments des neurones.
Les cils et les flagelles présentent neuf doublets de microtubules en périphérie et deux microtubules supplémentaires au centre.
★ À maîtriser
Lors d’une réponse immunitaire spécifique, des cellules reconnaissent un nouveau pathogène et l’attaquent, des macrophages peuvent le digérer, puis des cellules immunitaires présentent des fragments du virus à d’autres cellules afin qu’elles fabriquent des anticorps spécifiques.
Lorsque la glycémie augmente après un repas riche en glucides, des cellules détectent cette hausse et des cellules du pancréas sécrètent une hormone dans le sang, qui indique au foie de stocker le sucre.
La communication directe entre cellules peut emprunter des jonctions cytoplasmiques ou des protéines de surface.
À courte ou moyenne distance, une cellule sécrète un signal moléculaire qui circule dans le milieu extracellulaire et agit sur des cellules situées un peu plus loin.
📌 La communication synaptique relie des cellules voisines très proches sans contact direct, tandis que la communication hormonale permet une communication à très longue distance par le sang.
Compléments
Lors du développement embryonnaire, les cellules échangent des signaux : chacune en reçoit et en envoie à d’autres cellules.
La communication neuronale intervient dans :
★ À maîtriser
Un atome comprend un noyau composé de protons et de neutrons, autour duquel gravitent des électrons.
Les protons portent une charge positive, les électrons une charge négative et les neutrons aucune charge électrique.
Le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote représentent 96 % de la matière vivante.
Dans l’organisme, 70 % sont des molécules d’eau, 29 % des molécules biologiques — dont 24 % de macromolécules et 5 % de petites molécules organiques — et 1 % des molécules minérales.
Les quatre grandes familles de molécules biologiques sont :
Compléments
La matière est composée d’éléments chimiques, eux-mêmes constitués d’atomes.
Un atome est électriquement neutre parce qu’il possède autant de protons que d’électrons.
Il existe 92 éléments chimiques présents à l’état naturel, et la matière vivante utilise 25 éléments naturels.
Une liaison entre atomes peut être simple, double ou triple.
Les molécules biologiques, aussi appelées molécules organiques ou biomolécules, sont des chaînes carbonées portant des fonctions chimiques.
★ À maîtriser
Le glycogène, similaire à l’amidon, stocke le glucose chez les animaux, principalement dans le foie et les muscles.
La cellulose est un polymère de glucose dont les liaisons osidiques bêta lui donnent une organisation différente de celles de l’amidon et du glycogène.
Compléments
📌 Les monosaccharides existent sous forme linéaire et cyclique, mais la forme cyclique est la plus fréquente dans la nature et en biologie.
Le saccharose, sucre de table fréquent chez les végétaux, est formé de glucose et de fructose.
Le glucose et le fructose, qui comportent chacun 6 carbones, sont les monosaccharides les plus courants dans la nature.
L’amidon et le glycogène sont des polymères de glucose liés par des liaisons osidiques alpha.
La cellulose est le principal constituant de la paroi des cellules végétales et la molécule biologique la plus abondante sur Terre.
Les animaux ne peuvent pas digérer la cellulose parce qu’ils ne peuvent pas briser ses liaisons osidiques bêta.
★ À maîtriser
Les glucides ont un rôle de réserve énergétique sous forme polymérisée, notamment sous forme d’amidon et de glycogène.
Les glucides remplissent plusieurs fonctions : réserve énergétique sous forme d’amidon ou de glycogène, structure avec la cellulose chez les végétaux, reconnaissance et communication entre cellules, composition des macromolécules biologiques
📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison dans sa chaîne carbonée, tandis qu’un acide gras insaturé en possède une ou plusieurs ; un acide gras monoinsaturé en possède une et un polyinsaturé plusieurs.
Compléments
Les acides gras saturés sont présents dans les matières grasses d’origine animale et l’huile de palme, et leur excès augmente le risque de maladies cardiovasculaires.
Les sources alimentaires citées d’oméga 3 sont le saumon, les graines de chia, le lin, les noix, le colza et le soja, tandis que celles d’oméga 6 sont le carthame, le pépin de raisin, le germe de blé, le maïs, les noix et le soja.
Saturé sans double liaison, insaturé avec au moins une.
★ À maîtriser
Un phospholipide est composé d’un glycérol, de deux acides gras, d’un groupement phosphate et d’un groupement variable qui dépend du phospholipide.
Les phospholipides sont les principaux constituants des membranes cellulaires et biologiques.
📌 Un phospholipide est amphiphile : sa tête hydrophile se mélange à l’eau, tandis que ses queues hydrophobes, formées par les acides gras, ne s’y mélangent pas.
Le cholestérol entre dans la composition des membranes biologiques.
Les hormones stéroïdes dérivées du cholestérol comprennent la testostérone et les œstrogènes.
Compléments
Une double couche avec les têtes tournées vers l’eau et les queues cachées au centre.
★ À maîtriser
Vingt types d’acides aminés entrent dans la composition des protéines ; chacun possède une fonction acide, une fonction aminée et un groupement variable propre.
Le repliement d’un polypeptide place généralement les acides aminés hydrophobes au centre et les hydrophiles autour, ce qui contribue à former une protéine mature.
Compléments
Les acides aminés basiques sont sous forme ionisée dans les conditions normales des cellules.
La cystéine est le seul des vingt acides aminés pouvant se lier à un autre acide aminé par son groupement variable.
La proportion d’acides aminés hydrophobes contribue à déterminer si une protéine est soluble dans l’eau ou dans une membrane, ainsi que sa capacité à interagir avec d’autres molécules et sa fonction.
★ À maîtriser
Compléments
Le collagène est une protéine extracellulaire composée de trois polypeptides imbriqués, qui contribue à la cohésion cellulaire et se trouve notamment dans le derme, les tendons, les ligaments et l’armature des os.
L’actine et la myosine génèrent le mouvement dans les cellules musculaires.
L’hémoglobine transporte le dioxygène dans le sang et l’albumine y transporte des lipides.
Sans enzyme, une réaction chimique peut être très lente, voire impossible, à la température physiologique.
Les facteurs de transcription sont des protéines qui contribuent à la régulation de l’expression des gènes.
Certaines hormones, certains récepteurs et certains canaux sont des protéines impliquées dans la communication cellulaire.
L’insuline est une petite protéine qui contrôle le taux de glucose dans le sang.
De nombreuses substances chimiques traversent la membrane cellulaire par des canaux formés par des protéines.
Les anticorps sont des protéines impliquées dans la défense de l’organisme.
★ À maîtriser
Les acides nucléiques stockent et permettent l’utilisation de l’information génétique ; l’ADN double brin en assure le stockage et l’ARN simple brin son utilisation.
L’ADN est un polymère de nucléotides liés entre eux par une liaison entre le carbone 3′ du sucre et le groupement phosphate d’un autre nucléotide.
📌 L’ADN double brin est constitué de deux brins complémentaires disposés en directions opposées, donc antiparallèles.
Compléments
📌 Le sucre de l’ARN est le ribose, tandis que celui de l’ADN est le désoxyribose.
Les cinq bases azotées sont :
Un brin d’ADN ou d’ARN possède une extrémité 5′P et une extrémité 3′ libre, qui définissent son orientation.
Le génome de la drosophile mesure environ 150 Mb de nucléotides et contient environ 16 000 gènes répartis sur quatre paires de chromosomes.
Le génome humain mesure 3,4 Gb et contient entre 20 000 et 25 000 gènes.
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Que sépare la membrane plasmique de toutes les cellules ?
L’intérieur de la cellule et son extérieur.
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