Fiche de révision : Structure et fonctionnement de la cellule

📋 Plan du Cours

1. Observer les cellules à différentes échelles
2. Niveaux d’organisation du vivant
3. Cellules procaryotes et eucaryotes
4. Organites des cellules végétales
5. Phagocytose et cellules bactériennes
6. Découverte et nature des virus
7. Structure de la membrane plasmique
8. Perméabilité et échanges d’eau
9. Pompe sodium-potassium et énergie
10. Expérimenter en microscopie

📅 Repères chronologiques

1. 1665Robert Hooke observe dans une coupe de liège de petites chambres qu’il nomme cellules — Micrographia, 1665
2. 1838-1839Matthias Schleiden et Theodore Schwann énoncent que les végétaux et les animaux sont constitués d’une ou plusieurs cellules
3. 1855Rudolf Virchow formule le principe selon lequel toute cellule provient de la division d’une cellule préexistante
4. 1882Walther Flemming établit que le noyau des cellules filles provient de la division du noyau de la cellule mère grâce à des techniques de coloration
5. 1892Dimitri Ivanovski montre que le filtrat de feuilles de tabac malades reste infectieux après passage dans un filtre retenant les bactéries

📖 1. Observer les cellules à différentes échelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Limite de résolution : distance minimale entre deux points pour qu’ils soient perçus comme deux points distincts

★ À maîtriser

📌 Le microscope optique utilise la lumière visible et atteint généralement une résolution limite d’environ 1 µm, tandis que le microscope électronique utilise un faisceau d’électrons et atteint une résolution d’environ 1 à 2 nm.

Compléments

• Le microscope de Hooke, construit à partir de deux lentilles de verre, permettait un grossissement d’environ 50 fois, tandis que les microscopes optiques actuels peuvent grossir jusqu’à environ 1000 fois. — Robert Hooke, 1635-1703

📐 Formule — Un nanomètre vaut $1\ \mathrm{nm}=10^{-9}\ \mathrm{m}$, un micromètre vaut $1\ \mathrm{\mu m}=10^{-6}\ \mathrm{m}$ et un centimètre vaut $1\ \mathrm{cm}=10^{-2}\ \mathrm{m}$.

💡 Astuce mémo

Optique pour les cellules, électronique pour les molécules

📖 2. Niveaux d’organisation du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : plus petite unité structurale et fonctionnelle de tout être vivant

📝 Points essentiels

• Les niveaux d’organisation du vivant sont:

  • l’atome
  • la molécule
  • l’organite
  • la cellule
  • l’organe
  • l’organisme

• Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou de plusieurs cellules entourées d’une membrane plasmique qui sépare le cytoplasme du milieu extérieur.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → organite → cellule → organe → organisme

📖 3. Cellules procaryotes et eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoïde : région claire du cytoplasme bactérien qui contient l’information génétique, sans être délimitée par une double membrane

★ À maîtriser

📌 Une cellule procaryote possède une information génétique mais pas de noyau, tandis qu’une cellule eucaryote possède un noyau délimité contenant les chromosomes.

Compléments

• Les cellules bactériennes mesurent environ 1 µm, tandis que les cellules animales et végétales mesurent généralement entre 10 et 100 µm.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau, eucaryote avec noyau

📖 4. Organites des cellules végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Vacuole : organite végétal délimité par une membrane qui occupe une grande partie du cytoplasme, soutient la cellule et participe à l’élimination des déchets du métabolisme

📝 Points essentiels

• Le noyau contient les chromosomes, supports de l’information génétique, la mitochondrie est le siège de la respiration cellulaire et le chloroplaste est le siège de la photosynthèse chez les végétaux verts.

• 🔄 La photosynthèse conduit:

  1. à l’utilisation du dioxyde de carbone
  2. à l’utilisation de l’énergie lumineuse
  3. à la synthèse d’amidon

💡 Astuce mémo

Une usine végétale : chloroplaste, mitochondrie et grande vacuole

📖 5. Phagocytose et cellules bactériennes

★ À maîtriser

• La phagocytose permet à un phagocyte d’ingérer une bactérie grâce à un pseudopode, de l’enfermer dans une vésicule qui fusionne avec un lysosome, puis de la détruire avec les enzymes lysosomales.

Compléments

• Chez le colibacille, l’information génétique bactérienne correspond à un chromosome circulaire situé dans le nucléoïde.

💡 Astuce mémo

Pseudopode → vésicule → lysosome → digestion

📖 6. Découverte et nature des virus

📝 Points essentiels

• Le virus de la mosaïque du tabac, observé en 1935, est une particule acellulaire cylindrique de 300 nm de longueur.

📌 Le virion est la forme de dispersion constituée au minimum d’un matériel génétique entouré d’une capside, tandis que l’usine virale est la forme intracellulaire qui prend le contrôle de la cellule hôte et assure la multiplication du virus.

💡 Astuce mémo

Filtrat infectieux → agent plus petit que la bactérie → découverte du virus

📖 7. Structure de la membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : frontière externe qui sépare le milieu aqueux intracellulaire du milieu aqueux extracellulaire

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est constituée d’une bicouche de lipides d’environ 6 nm d’épaisseur, apparaissant au MET sous la forme de deux bandes sombres séparées par une bande claire.

Compléments

📐 Formule — La mesure expérimentale de la membrane plasmique donne une épaisseur de $e=\frac{15\times0{,}6}{1{,}7}=5{,}3\ \mathrm{nm}$.

💡 Astuce mémo

Deux bandes sombres encadrent une bande claire : bicouche lipidique

📖 8. Perméabilité et échanges d’eau

★ À maîtriser

📌 La perméabilité sélective signifie que la membrane plasmique laisse passer certaines molécules, comme l’eau, mais empêche le passage d’autres molécules, comme les pigments rouges.

📌 Dans l’eau distillée, une cellule d’épiderme d’oignon rouge se gorge d’eau et gonfle, tandis que dans une solution concentrée de NaCl à 20 g/L, elle perd de l’eau et se rétracte.

Compléments

• Les pigments rouges, appelés anthocyanes, restent dans la vacuole et leur concentration augmente lorsque la quantité d’eau cellulaire diminue.

💡 Astuce mémo

Eau traverse la membrane, pigments rouges restent dans la cellule

📖 9. Pompe sodium-potassium et énergie

📝 Points essentiels

• La pompe sodium-potassium expulse trois ions sodium hors de la cellule et fait entrer deux ions potassium dans le cytoplasme en utilisant l’énergie fournie par l’ATP.

• Chez une cellule musculaire témoin, les concentrations intracellulaires sont de 18 mmol/L pour Na+ et de 180 mmol/L pour K+, alors qu’en présence de digitaline elles deviennent respectivement de 75 mmol/L et 83 mmol/L.

📌 Les différences de concentration en ions Na+ et K+ maintenues par la pompe sodium-potassium permettent à la cellule musculaire de se contracter en réponse à un message nerveux.

💡 Astuce mémo

ATP → 3 Na⁺ sortent → 2 K⁺ entrent → contraction musculaire

📖 10. Expérimenter en microscopie

📝 Points essentiels

• Pour préparer une lame d’Elodée, on place une feuille sur une lame, on ajoute une goutte d’eau, on pose une lamelle à 45 degrés sans bulle, on absorbe l’excédent d’eau puis on observe au plus faible grossissement.

• Les structures à identifier sont:

  • la membrane plasmique
  • la paroi végétale
  • le cytoplasme
  • le noyau
  • les chloroplastes
  • la vacuole
  • les mitochondries
  • les grains d’amidon

💡 Astuce mémo

Préparer → observer → légender → interpréter

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des types cellulaires

Comparaison des microscopes