Les parties et la taille d`une cellule

.
1.3
Le sava.tu
Les structures que
Robert Hooke a distin
guées dans un morceau
d’écorce (voir la page 18)
n’étaient absolument pas
des cellules vivantes,
mais seulement les
parois cellulaires de
cellules végétales
mortes et vides.
Les parties et la taille
d’une cellule
G
O Le noyau
généralement la
Grand, foncé et rond, le noyau est
une cellule. Le
structure la plus facile à voir dans
le. Il renferme les
noyau dirige les activités de la cellu
matériel géné
chromosomes: structures faites de
et la reproduction
tique qui commande la croissance
é d’une mem
de la cellule. Le noyau est envelopp
rée et la sortie
brane nucléaire qui commande l’ent
de substances dans le noyau.
La cellule animale
les activités de la vie ne cessent jamais.
Les cellules sont comme des usines où
es pour rester en vie. Entre autres
Chaque cellule doit exécuter certaines tâch
stances et en énergie, fabriquer des pro
tâches, la cellule doit s’alimenter en sub
en
quitter de ces fonctions, les cellules ont
duits et éliminer des déchets. Pour s’ac
le
entales. Les structures internes de la cellu
commun certaines structures fondam
es.
e a un rôle à jouer dans les activités vital
s’appellent organites. Chaque organit
tronique, bien des détails au sujet des
Jusqu’à l’invention du microscope élec
e les schémas de ces deux pages pour
organites sont restés inconnus. Examin
dans les cellules végétales et dans
savoir quels organites se trouvent à la fois
ties qui existent seulement dans les
les cellules animales. Quelles sont les par
cellules végétales
le
Figure 1.1OA Vue microscopique d’une cellu
animale (grossie 300 fois)
O
La membrane cellulaire
s, la membrane
Comme la peau qui recouvre ton corp
de la
ulaire enveloppe et protège le contenu
cell
n’est pas qu’un
cellule. Mais la membrane cellulaire
der l’entrée et
contenant. Sa structure aide à comman
le.
la sortie de substances dans la cellu
Q Le cytoplasme
le est occu
Une grande partie de l’intérieur de la cellu
gélatineux.
pée par le cytoplasme, qui a un aspect
corps, le cyto
Comme le sang qui circule dans ton
dans la cellule. Il
plasme est toujours en mouvement
gène et la nourri
distribue des substances comme l’oxy
Le cytoplasme
ture aux différentes parties de la cellule.
s parties
aide aussi au support de toutes les autre
internes de la cellule.
p
s
L
4
Q
cytoplasme
servent
Figure 11DB Vue
f7’
içIl
e savals.tu
es.
Un arbre se compose
surtout de cellules
mortes. La solidité et la
rigidité du bois sont
attribuables aux parois
cellulaires. Ces parois
restent collées solide
ment les unes aux autres
longtemps après que les
cellules ont abandonné
leurs fonctions vitales.
Dans un arbre, les
seules parties vivantes
sont les feuilles, les
pousses de branches et
de racines, la mince
couche de cellules juste
La cellule végétale
29
Les chloroplastes sont les structures où a lieu le pro
cessus de photosynthèse. Dans la photosynthèse,
l’énergie solaire sert à produire des glucides. Dans
chaque chloroplaste, des membranes repliées renfer
ment le pigment vert appelé chlorophylle, qui absorbe
la lumière solaire. Il y a des chloroplastes seulement
dans les cellules des plantes vertes et dans certains
organismes unicellulaires. Généralement, il n’y en a
pas dans les cellules animales.
Q Les chloroplastes
La paroi cellulaire
Seuls les cellules des plantes et des champignons et
certains organismes unicellulaires possèdent une paroi
cellulaire. Cette paroi est beaucoup plus épaisse et
rigide que la membrane cellulaire, et elle est formée
principalement d’une matière résistante appelée
cellulose. La paroi sert de support à la cellule.
Q
culaires, possèdent plus de mitochondries que
d’autres parce qu’elles ont besoin de beaucoup
d’énergie pour fonctionner.
microscopique d’une
cellule végétale (grossie
1945 fols)
N,
I
Les vacuoles
Dans le
des espaces en
forme de ballon
à stocker la nourriture, les
déchets et d’autres substances que la cellule ne peut
pas utiliser maintenant Ces structures, appelées
vacuoles, sont entourées d’une membrane.
O Le réticulum endoplasmique
Le réticufum endoplasmique est une membrane
repliée qui forme un réseau de canaux dans le cyto
plasme. C’est par ces canaux que les substances
parviennent aux différentes parties de la cellule ou
quittent la cellule.
O Les mitochondries
Pour faire leur travail, les cellules ont besoin d’énergie.
Cet-te
gie
éner
est
uite
par des organites ovales
prod
appeles
ries
ond
och
Dans les mitochondries les
mit
Particules
de
e se décomposent et libèrent
ritur
nour
I energie chimique
nécessaire aux activités de la
cellule Certaines cellules, comme les cellules mus-
L’observation des cellules
J
2.1
La membrane cellulaire:
la gardienne de la cellule
Figure
l’eau.
2.1B La mousseline est perméable à
vérifient les articles que les voyageurs
la
À la frontière de deux pays, les douaniers
deux pays, il est interdit de traverser
transportent. En raison des lois de ces
des armes à feu ou des plantes. De la
sont
frontière avec certains objets, par exemple
dans les cellules ou qui en sortent
même manière, les matériaux qui entrent cellulaire. Comme un poste de douane,
«vérifiés » lorsqu’ils traversent la membrane
cellule ou
certaines substances d’entrer dans la
la membrane cellulaire permet à
passer que
à d’autres. Comme elle ne laisse
d’en sortir, mais elle interdit le passage
cellulaire qu’elle a une perméabilité
per
certaines substances, on dit de la membrane
toutes les substances la traverser est dite
sélective. (Une membrane qui laisse
rien la traverser est dite imperméable.)
se
méable. Une membrane qui ne laisse
remplit-elle cette fonction? La réponse
Comment une membrane cellulaire
est
Imagine que tu as deux petits sacs. L’un
deux
trouve dans la structure de la membrane.
Maintenant, imagine que tu remplis ces
en plastique et l’autre en mousseline.
garde
figures 2.1A et 2.1B. Le sac de plastique
sacs d’eau, comme le montre les
passer l’eau. Le plastique est imperméable
l’eau, mais le sac en mousseline laisse
s’explique
perméable à l’eau. Cette différence
à l’eau, tandis que la mousseline est
composent chacun des sacs est différente.
ainsi: la structure des matériaux qui
à l’eau.
Figure 2.1A Le plastique est imperméable
I,
Maintenant, imagine que tu verses un mélange d’eau et de sable dans chaque
sac. Chaque sac est-il perméable, imperméable ou a-t-il une perméabilité sélec
tive? (Si tu as des doutes, tu peux essayer de faire une expérience semblable à
celle des figures 2.1A et 2.1B et observer ce qui se passe.)
La diffusion
i
./
La structure de la membrane cellulaire contrôle ce qui peut entrer dans une
cellule et ce qui peut en sortir. Pour commencer, qu’est-ce qui fait que les
substances se déplacent? La figure 2.2 donne un indice à cette question. Qu’est
ce qui fait qu’une tache d’encre se disperse dans un contenant rempli d’eau?
-
--
Figure 2.2 À la fin, les particules d’encre se dispersent de façon égale dans les particules d’eau,
ét toute la solution semble teintée d’encre.
réflexion
Pause
41
Voici des situations où
se produit la diffusion:
un morceau de sucre est
laissé dans un bécher
d’eau pendant un certain
temps; des effluves de
parfum s’échappent d’un
flacon quand on enlève
le bouchon. Donnez
d’autres exemples de
diffusion. La diffusion
des solides est-elle pos
sible? Pourquoi? Ecris
tes réponses dans ton
journal scientifique.
Grâce à ton sens de la vue, tu peux facilement
observer la diffusion. Mais y a-t-il un autre moyen
d’observer ce phénomène? Fais l’expérience suivante.
Demande à une personne de se tenir à un bout d’une
pièce avec une orange et tiens-toi à l’autre bout, face
au mur. Demande à cette personne de peler l’orange.
Comment sais-tu que des particules de l’orange se
sont répandues dans la pièce par diffusion?
Observer la diffusion
pour la maison
Selon la théorie particulaire, les particules de tous les liquides et les gaz
bougent dans tous les sens et se heurtent continuellement les unes aux autres.
(Pour plus d’information sur la théorie particulaire, lis la page 111.) Ces colli
sions expliquent pourquoi les particules qui sont concentrées dans une zone,
comme dans la tache d’encre, se dispersent dans des zones où il y a moins de
particules d’encre et, par conséquent, un moins grand nombre de collisions.
Ce processus de dispersion est appelé diffusion. Au bout d’un certain temps,
les particules d’encre sont distribuées de façon égale dans le contenant d’eau.
A ce moment-là, les particules d’encre demeurent en mouvement, mais il ne se
produit plus de changements dans la distribution de l’encre dans l’eau. Comme
l’encre, le colorant alimentaire et la couleur de certains cristaux se diffuseraient
aussi dans l’eau si on les laissait au repos pendant plusieurs minutes.
20a30m Supposeque
cette cellule Soit placée dans
une Solution ayant une concentration en oxygène
plus élevée que celle du cytoplasme de la cellule.
A la température de la pièce, il faudrait environ trois
secondes pour que la diffusion équilibre les concen
trations. Si la cellule était beaucoup plus grosse,
si elle avait par exemple un diamètre de 20 cm, le
meme processus prendrait environ 11 ans!
La cellule en acon
1’
Figure 2.4A Bâtonnets
de carotte flasques
Figure 2.3B II y a une plus forte concentration
l’intérieur
de particules de dioxyde de carbone à
ta cellule
de ta cellule. Les particules sortent de
entrent.
à un rythme plus rapide qu’elles n’y
le plus
L’eau est la substance que l’on trouve
cellule.
couramment à l’intérieur et autour d’une
proportion
Une cellule se compose d’eau dans une
meurent
d’environ 70 % et la plupart des cellules
Les par
rapidement lorsqu’elles sont privées d’eau.
facilement
ticules d’eau sont petites et peuvent
diffusion. La
entrer dans une cellule et en sortir par
à perméa
diffusion de l’eau à travers une membrane
bilité sélective est appelée osmose.
As-tu
Tu as sans doute déjà observé l’osmose.
faire des
déjà coupé une carotte fraîche pour en
bâtonnets
bâtonnets? Tu as peut-être laissé quelques
avaient perdu
dans le réfrigérateur. Le lendemain, ils
flasques.
de leur humidité et ils étaient devenus
un verre
Imagine que tu mets les bâtonnets dans
sont de nouveau
d’eau. Quelques heures plus tard, ils
particules d’eau
croquants. Que s’est-il passé? Des
verre aux cel
sont passées par osmose de l’eau du
et 2.4B.)
lules de la carotte. (Voir les figures 2.4A
L’ osmose
concentra
Figure 2.3A L’illustration montre une
carbone
tion égale de particules de dioxyde de
Les
des deux côtés de la membrane cellulaire.
au
particules entrent dans la cellule et en sortent
même rythme.
dans
déplacement des substances qui entrent
La diffusion participe aussi au
dans l’eau.
exemple, imagine une amibe vivant
les cellules et qui en sortent. Par
est la même
carbone, un gaz, dissous dans l’eau
La concentration de dioxyde de
de
carbone dissous dans le cytoplasme
sortent
que la concentration de dioxyde de
carbone entrent dans la cellule et en
l’amibe. Les particules de dioxyde de
à per
de petites ouvertures dans la membrane
au même rythme, passant à travers
figure 2.3A).
méabilité sélective de l’amibe (voir la
du dioxyde de carbone comme
Maintenant, imagine que l’amibe produit concentration de particules de
cellule. La
déchet à l’intérieur de son unique
cytoplasme de la cellule est maintenant
Par
dioxyde de carbone dissoutes dans le
dioxyde de carbone dans l’eau ambiante. qui
plus élevée que la concentration de
de particules de dioxyde de carbone
conséquent, il y a un plus grand nombre une période donnée qu’il y en a qui
pendant
sortent de la cellule par diffusion
poursuit
2.3B). Le processus de diffusion se
entrent dans la cellule (voir la figure
nouveau
dioxyde de carbone dissous soit de
jusqu.à ce que la concentration de
cellulaire.
égale des deux côtés de la membrane
Figure 2.4B Bâtonnets
de carotte 24 heures
plus tard
o
Q
0
O
0000
Q
0000
°
00
0
:°A°
:.
0
o4Q
o
0
V
B
°
°
o
O
°0
o©0
00
00V
0000
00
la membrane à
perméabilité sélective
0
Q
°
00
B
O
A
Après
osmose
Souviens-toi maintenant de l’idée émise au début de ce chapitre: tu bois de
l’eau pour aider tes cellules à remplir leurs fonctions. Lorsque tu dépenses beau
coup d’énergie, ton souffle et ta sueur privent ton organisme d’une partie de son
humidité. L’eau se retire de tes cellules par osmose. Tu as besoin d’un nouvel
apport en eau pour ramener le contenu d’eau des cellules de ton corps à sa
concentration normale.
L’eau est importante pour les organismes vivants parce qu’elle dissout un
grand nombre de substances qui jouent un rôle dans le processus cellulaire. Par
exemple, le glucose (que les cellules utilisent comme source d’énergie) se dissout
dans l’eau pour former une solution de glucose. Lorsqu’une partie d’eau se retire
d’une cellule, les substances dissoutes à l’intérieur de la cellule deviennent plus
concentrées. Lorsqu’une quantité d’eau entre dans une cellule, les substances
dissoutes à l’intérieur de la cellule deviennent plus diluées.
L’eau a tendance à se déplacer par osmose d’une solution diluée à une solution
plus concentrée (voir la figure 2.5). Bref, l’eau se déplace d’une zone très concentrée
en eau vers une zone où la concentration est plus faible. C’est pourquoi l’eau du
verre contenant les bâtonnets de carotte pénètre dans les cellules de carottes déshy
dratées. D’après toi, que se produirait-il si tu mettais un bâtonnet de carotte frais
dans un verre contenant une solution saline très concentrée? Pourquoi cela se pro
duirait-il? La prochaine expérience t’aidera à répondre à cette question.
Avant
osmose
A
O les particules d’eau
 les particules dissoutes
Figure 2.5 L’eau se déplace par osmose du côté B au côté A. Dans ce diagramme simplifié, quel côté
represente un bâtonnet de carotte et quel côté représente un verre d’eau?
as ute de billes. La b ofle est dMsée en de ux p un
carton dans
s roulent
sont empilées d’un côté du morceau de carton. Certaines
de l’autre côté de la boîte par le trou percé. Les billes continuent de rouler
Jusqu’à ce qu’il y ait un nombre égal de billes de chaque côté de la boîte. Voilà un autre exemple
dosmose
réflexion
Pause
Quel est le solvant
dans une solution
saline? Quel est le
soluté dans une solution
saline? Et qu’est-ce
qu’une solution?
Si tu te souviens de ces
termes que tu as appris
plus tôt, tu peux
passer sans tarder
à l’expérience 2-A.
Si tu as besoin de révi
sion, vérifie ces trois
termes dans le glossaire
à la fin de ton livre.
Note la définition dans
ton journal scientifique.
.e sav.tu?
43
Ton médecin peut-il te
donner un médicament
sans utiliser des pilules,
des sirops ou des
seringues? Oui, en se
servant de la diffusion.
On peut mettre des
médicaments dans un
timbre semblable à un
pansement adhésif qui
se colle sur la peau. Il y
a une forte concentration
du médicament dans le
timbre, mais une faible
concentration dans
l’organisme. Par consé
quent, les particules de
médicament se diffusent
dans la circulation san
guine à travers la peau.
La cellule en action
pression osmotique.
Les cellules peuventelles endommager les
trottoirs? Oui, avec
l’aide de l’osmose I
Lorsque les cellules
absorbent de l’eau par
osmose, elles ont ten
dance à se gonfler.
L’augmentation de la
pression causée par le
volume d’eau addition
nel peut faire éclater
des cellules animales.
Cependant, les cellules
végétales peuvent sup
porter une pression
beaucoup plus forte
parce qu’elles sont
entourées de parois
cellulaires rigides. Cette
pression est appelée la
As-tu déjà vu des mau
vaises herbes pousser
à travers un sentier
pavé? Elles réussissent
à passer à travers
l’asphalte grâce à la
pression osmotique
produite par l’eau
dans les cellules des
pousses.
fert actif
—
Le trans
d’oxy
ticules d’eau, de dioxyde de carbone ou
De petites particules (comme des par
t dans la
ent librement par diffusion en passan
gène) entrent dans les cellules et en sort
t des
ertures. Ce processus dépend uniquemen
membrane cellulaire par de petites ouv
l’énergie.
oule sans que les cellules utilisent de
concentrations des particules. Il se dér
tra
oin de certaines substances en concen
Cependant, les cellules ont aussi bes
enues par
les concentrations pouvant être obt
tions plus fortes ou plus faibles que
és de
cellules ont besoin de grandes quantit
diffusion seulement. Par exemple, les
les de
Pour combler ce besoin, les particu
glucose, qui leur fournit de l’énergie.
stancee à faible concentration en cette sub
glucose doivent se déplacer d’une zon
l’intérieur
zone à concentration plus élevée (à
(à l’extérieur de la cellule) vers une
usion
déplacement habituel causé par la diff
de la cellule). Ce processus inverse le
ige les cellules à utiliser de l’énergie
et, contrairement à la diffusion, il obl
ser
s le haut d’une pente au lieu de la lais
comme pour pousser une voiture ver
malement.
redesceiidre comme elle le ferait nor
ces à travers la membrane cellulaire est
Le déplacement contrôlé des substan
iques
r expliquer ce phénomène, les scientif
produit par la membrane elle-même. Pou
2. 6B).
ne très en détail (voir les figures 2. 6A et
ont étudié la structure de la membra
les
ts, ils ont découvert de grosses particu
Grâce à des microscopes plus puissan
me des
es dans la membrane cellulaire. Com
appelées protéines porteuses incrusté
ent
teuses contrôlent les substances qui entr
portes dans un mur, les protéines por
les qui
que protéine porteuse attire les particu
dans la cellule ou qui en sortent. Cha
ers
e se lie à la substance, la dépîace à trav
ont une substance particulière. La protéin
figure 2.7. Ce processus
libère de l’autre côté, tel que l’illustre la
la membrane et la
la cellule est appelé transfert actif.
qui nécessite un apport d’énergie de
Figure 2.6A Schéma
d’une membrane
cellulaire animale
Figure 2.6B
e cellulaire
Image micrographique d’une membran
par
animale vue au microscope électronique
transmission
I
l’extérieur de la cellule
la membrane
cellulaire
/
\V
l’intérieur de la cellule
la protéine
porteuse
o
Figure 2.7 Dans le transfert actif, les protéines porteuses dans les membranes cellulaires attirent
des particules de substances particulières, se fixent sur ces dernières et les libèrent de l’autre côté
de la membrane. Ces « portes » aux frontières de la cellule peuvent laisser entrer ou laisser sortir
des particules.
Dans l’Activité de départ à la page 39, on t’a demandé comment les cellules
pouvaient « respirer » et « manger». Pour remplir ces fonctions, les cellules
contrôlent l’entrée et la sortie de substances clés, comme des particules
d’aliments. Le transfert actif est une façon d’assurer ce contrôle. Dans la section
suivante de ce chapitre, tu verras comment les cellules transforment en énergie
les aliments que tu manges.
Vérifie ce que tu as compris
I. Quel est le processus qui permet à l’eau de pénétrer dans une cellule ou d’en
sortir?
2. En quoi l’osmose et la diffusion sont-elles semblables? En quoi diffèrentelles?
3. Comment le transfert actif diffère-t-il de la diffusion? Donne un exemple
de chacun
4. Si ton enseignant ou ton enseignante ouvre une bouteille d’ammoniaque à
l’avant de la classe, tu pourras sentir l’ammoniac à l’arrière de la classe peu
de temps après. Pourquoi?
5. Mise en pratique Pourquoi les supermarchés arrosent-ils leurs légumes
frais avec de l’eau?
6. Réfleon ctitique Pourquoi est-ce qu’un poisson d’eau douce mourra si on
le met pndant un certain temps dans de l’eau salée?
4iîioloque
Dans un poème de
Samuel Taylor Coleridge,
un marin échoué au
milieu d’un océan calme
dit : « De l’eau, de l’eau
partout et pas une
goutte à boire! » Essaie
de déduire ce qui pour
rait arriver à une per
sonne qui boit de l’eau
salée. Explique pourquoi.
Isavie.ti
47
.
H
inesmaladiessont
causées par un défaut
dans le transfert des
substances chimiques
à travers la membrane
cellulaire. Par exemple,
les calculs rénaux sont
produits par l’accumu
lation de cristaux dans
les cellules des reins.
Normalement, les
substances chimiques
qui entraînent la forma
tion de ces cristaux
sont transportées
à travers les membranes
cellulaires des cellules
rénales vers la circula
tion sanguine, qui les
achemine vers d’autres
parties de l’organisme.
La cellule en action