Fiche de révision : Organisation du vivant pluricellulaire

Plan du Cours

  1. Cellules spécialisées et fonctions
  2. Niveaux d’organisation du vivant
  3. Adhérence cellulaire et matrices
  4. Développement de l’organisme pluricellulaire
  5. Structure de la molécule d’ADN
  6. Le langage de l’ADN
  7. Codage et variations des gènes

1. Cellules spécialisées et fonctions

Notions clés & Définitions

  • Cellule spécialisée : Cellule qui possède une forme, une taille, une localisation et parfois des organites ou des molécules spécifiques en lien avec son rôle dans l’organisme.

★ À maîtriser

📌 Chez un organisme unicellulaire, une seule cellule assure toutes les fonctions, tandis que chez un organisme pluricellulaire, des cellules spécialisées assurent des fonctions particulières.

  • Les globules rouges contiennent de l’hémoglobine, qui peut se lier aux molécules de dioxygène, et ils perdent leur noyau au cours de leur maturation.

  • Les protéines filamenteuses des cellules musculaires se déplacent les unes par rapport aux autres, ce qui raccourcit la cellule ; lors de la contraction d’un muscle, toutes ses cellules ne se contractent pas nécessairement simultanément.

  • Les replis de la muqueuse intestinale, notamment les villosités, augmentent la surface de contact entre le contenu intestinal et l’organisme et permettent le passage efficace des nutriments vers le sang, appelé absorption intestinale.

Compléments

  • Les cellules buccales constituent la muqueuse intérieure de la bouche, qui délimite l’organisme et forme une barrière contre de nombreux microbes pathogènes.

  • Les globules blancs sont des cellules du système immunitaire et leurs différents types participent à la réponse immunitaire.

2. Niveaux d’organisation du vivant

Notions clés & Définitions

  • Cellule : Unité structurale et fonctionnelle du vivant, délimitée par une membrane plasmique.
  • Organisme : Être vivant.
  • Organe : Ensemble structural et fonctionnel qui remplit une fonction à l’échelle de l’organisme.
  • Tissu : Ensemble cohérent de cellules présentant une structure et une fonction similaires.
  • Organite : Structure intracellulaire délimitée par une ou deux membranes et assurant une ou plusieurs fonctions précises.

Points essentiels

  • Les exemples associés aux niveaux d’organisation sont :
    • rein, muscle et cerveau : organes
    • épiderme, tissu nerveux et sang : tissus
    • neurone, cellule somatique et globule blanc : cellules
    • chloroplaste, vacuole et mitochondrie : organites

Astuce mémo

Cellule → tissu → organe → organisme : du plus petit ensemble au vivant.

3. Adhérence cellulaire et matrices

Notions clés & Définitions

  • Matrice extracellulaire animale : Réseau majoritairement composé de longues fibres de collagène, reliées par des protéines associées à des glucides et rattachées à la membrane cellulaire par des fibronectines et des intégrines.
  • Paroi végétale : Matrice composée majoritairement de longues fibres de cellulose reliées par d’autres glucides, notamment l’hémicellulose et la pectine.

★ À maîtriser

  • Les matrices extracellulaires animales et végétales assurent l’adhérence des cellules entre elles.

Compléments

  • Les parois végétales protègent les cellules contre les stress mécaniques ou hydriques et confèrent de la rigidité au végétal en jouant le rôle de squelette.

  • Le syndrome d’Ehlers-Danlos est une maladie génétique rare associée à une peau souple et fragile, à des articulations anormalement souples et à des tissus fragilisés.

  • Le collagène est une longue molécule formée de trois protéines filamenteuses.

  • Les observations microscopiques présentées montrent des fibres de collagène de diamètre réduit chez l’individu atteint du syndrome d’Ehlers-Danlos, ce qui indique une matrice extracellulaire anormale.

Astuce mémo

Collagène chez les animaux, cellulose chez les végétaux : deux matrices d’adhérence.

4. Développement de l’organisme pluricellulaire

★ À maîtriser

  • Au cours du développement, les cellules se multiplient puis se différencient en cellules spécialisées, ce qui augmente leur nombre et permet la formation de tissus et d’organes.

  • La cellule-œuf possède un patrimoine génétique issu de la fusion de celui apporté par l’ovocyte et de celui apporté par le spermatozoïde.

  • Au cours du développement, l’information génétique est conservée et transmise aux nouvelles cellules, qui possèdent la même information génétique que la cellule-souche.

  • Au cours du développement, une partie des gènes s’exprime tandis qu’une autre partie reste inactive.

Compléments

  • La succession illustrée du développement montre une cellule-œuf au jour 1, un stade à quatre cellules au jour 2 et plusieurs ensembles cellulaires au jour 5.

Astuce mémo

Cellule-œuf → divisions → différenciation : le nombre augmente, les cellules se spécialisent.

5. Structure de la molécule d’ADN

Notions clés & Définitions

  • Nucléotide : Constitué d’une base azotée, d’un désoxyribose et d’un groupement phosphate.

★ À maîtriser

  • L’hydrolyse totale de l’ADN libère trois constituants chimiques :

    • des groupements phosphate issus de l’acide phosphorique
    • le désoxyribose
    • les bases azotées
  • Les quatre bases azotées de l’ADN sont :

    • l’adénine (A)
    • la guanine (G)
    • la cytosine (C)
    • la thymine (T)
  • La molécule d’ADN a une structure en double hélice formée de deux brins enroulés l’un avec l’autre.

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie toujours avec la thymine et la guanine toujours avec la cytosine.

Compléments

  • Un brin d’ADN est composé d’une succession de nucléotides.

  • Les deux brins d’ADN sont liés par de faibles liaisons chimiques entre les bases azotées qui se font face.

  • En 1953, la structure de l’ADN a été découverte par James Watson, Francis Crick et Rosalind Franklin.

  • En 1949, les mesures de Chargaff montrent que, dans les ADN étudiés, les proportions d’adénine et de thymine sont proches, tout comme celles de cytosine et de guanine.

Astuce mémo

Deux brins enroulés forment une échelle torsadée.

6. Le langage de l’ADN

Notions clés & Définitions

  • Gène : Fragment d’ADN qui permet la synthèse d’une protéine.

★ À maîtriser

  • Lorsqu’un fragment d’ADN de la méduse Aequorea victoria est injecté dans des bactéries ou dans la cellule-œuf d’autres organismes, les cellules receveuses peuvent produire la protéine GFP.

  • La production de GFP par des organismes receveurs montre que l’information portée par l’ADN peut être lue dans différentes espèces.

Compléments

  • La méduse Aequorea victoria produit la protéine GFP, qui émet une lumière verte après avoir été excitée par une lumière bleue.

  • Le transfert du gène de la GFP dans une cellule-œuf peut conduire à un souriceau transgénique fluorescent, qui est un organisme génétiquement modifié (OGM).

Astuce mémo

Un fragment d’ADN transféré → la cellule receveuse produit la protéine GFP.

7. Codage et variations des gènes

★ À maîtriser

  • L’information portée par un gène dépend de sa longueur, exprimée en nombre de nucléotides, et de la séquence de ses nucléotides, c’est-à-dire leur ordre.

  • Les différences entre deux allèles d’un même gène sont des mutations et contribuent à la diversité des individus d’une espèce.

Compléments

  • Les deux séquences étudiées du gène SLC24A5 du poisson zèbre présentent 99,22 % de ressemblance.

Astuce mémo

La longueur et l’ordre définissent une séquence ; les mutations distinguent deux allèles.

Tableaux de synthèse

Matrices extracellulaires animales et végétales

CaractéristiqueAnimauxVégétaux
Composant principalFibres de collagèneFibres de cellulose
Composants associésProtéines liées à des glucidesHémicellulose et pectine
Rôle indiquéAdhérence des cellulesAdhérence, protection et rigidité

Teste tes connaissances

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1. Une cellule présente une forme allongée et des molécules particulières adaptées à son rôle. Quel principe cette situation illustre-t-elle ?

2. Dans un organisme pluricellulaire, quelle organisation permet à l’ensemble de ses fonctions d’être assurées ?

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Quelles caractéristiques d’une cellule spécialisée sont liées à son rôle dans l’organisme ?

Sa forme, sa taille, sa localisation et parfois ses organites ou molécules spécifiques.

Comment les fonctions sont-elles assurées chez un organisme unicellulaire ?

Une seule cellule assure toutes les fonctions.

Quelle molécule des globules rouges peut se lier au dioxygène ?

L’hémoglobine.

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