LSV1 CM I 09

L’organisation de la cellule animale
Cours LSV1 2009
20 h
S. Lindenthal
Faculté de Médecine
28 ave de Valombrose
[email protected]
Tel.: 0493377715
http://mednuc.unice.fr/tiro/
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I. Introduction : La cellule procaryote
ADN
paroi
membrane
plasmique
ribosomes
espace
périplasmique
paroi
cellulaire
mésosome
ADN bactérien,
nucléoïde
cytosol
Microscopie électronique d’une coupe
longitudinale d’une bactérie d’E.coli
I. Introduction : La cellule eucaryote animale
I. Introduction : Formation de la cellule ancestrale
Différents stades suggérés de l’évolution de la cellule
Stade 1
ARN + polypeptides
rudimentaires
Formation des premiers polypeptides
et d’ARN capable d’autoréplication.
Stade 2
ARN
protéines
L’ARN autoréproductif pouvait agir
comme matrice pour la synthèse de
protéines.
I. Introduction : Formation de la cellule ancestrale
Stade 3
ARN
Stade 4
protéines
Cette compartimentation permettait
la sélection de l’ARN sur sa
capacité de fabriquer une meilleure
protéine.
ADN
ARN
protéines
Les cellules devenaient plus
complexes ; des nouvelles enzymes
créaient l’ADN et devenaient
capables de réaliser des copies
d’ARN de cet ADN.
I. Introduction :
Evolution de la cellule
début de l’accumulation rapide de
l’O2 dans l’atmosphère
temps
(milliards
d’années)
0
formation
de la terre
1
cellule
ancestrale
anaérobie
cellule à activité de
photosynthèse
2
3
cellule à
respiration
aérobie
4
époque
actuelle
organismes
pluricellulaires
cellule eucaryote à
activité de photosynthèse
I. Introduction : l’origine des cellules eucaryotes
L’enveloppe nucléaire et le système
endomembranaire – l’hypothèse de
l’invagination et de la spécialisation
de la membrane plasmique.
Les mitochondries et les plastes l’hypothèse d’origine
endosymbiotique
I. Introduction : le rapport surface/volume
Fig. 4-2, Purves W.,
Le monde du vivant
un cube de 4 mm
Surface (mm2)
Volume (mm3)
Rapport
surface/volume
huit cubes de 2 mm
64 cubes de 1 mm
96
64
192
64
384
64
1,5/1
3/1
6/1
Le faible volume des cellules permet de maintenir un grand rapport
surface/volume.
(Taille de cellules procaryotes : 0,25 x 1,2 µm à 1,5 x 4 µm
taille de cellules eucaryotes : 1 à 1000 µm)
I. Introduction :
Evolution de la cellule
début de l’accumulation rapide de l’O2
dans l’atmosphère
temps
(milliards
d’années)
0
formation
de la terre
1
cellule
ancestrale
anaérobie
cellule à activité de
photosynthèse
.
2
3
cellule à
respiration
aérobie
4
époque
actuelle
organismes
pluricellulaires
cellule eucaryote à activité
de photosynthèse
II. Les membranes : Structure de la membrane plasmique
La membrane est constituée de molécules lipidiques et de molécules
protéiques.
Elle sert de barrière hydrophobe.
II. Les membranes :
Clichés de microscopie électronique de la membrane plasmique
d’un globule rouge
d’un lymphocyte
cell-coat
Fig. 10-40, Alberts B., Biologie Moléculaire de la Cellule
2.2. Les phospholipides :
Structure d’une molécule de phospholipide,
la phosphatidylcholine
groupement
polaire de tête
(hydrophile)
groupement
apolaire
de queue
(hydrophobe)
(+)
(-)
double
liaison cis
Fig.10-2, Alberts B., Biologie Moléculaire de la cellule
2.2. Les phospholipides :
Quatre phospholipides principaux de la membrane plasmique
Fig. 10-10, Alberts B., Biologie
Moléculaire de la Cellule
Phosphatidyl- Phosphatidyl- Phosphatidyl- Sphingomyéline
éthanolamine
sérine
choline
2.2.1.1. Formation de la membrane :
La liaison hydrogène
A
+H
O
H
+
L’eau a des liaisons
covalentes polaires
+ H
B
O
H
+
La densité d’électrons
est plus forte autour de
l’atome d’oxygène
Liaison covalente
Liaison hydrogène
Fig. 2-9, Purves W., Le monde du vivant
A : La molécule d’eau est formée par des liaisons covalentes polaires
avec des charges électriques partielles aux extrémités.
B : La liaison hydrogène entre deux molécules d’eau
2.2.1.2. Formation des membranes :
Molécules hydrophiles et hydrophobes
2-methyl-propane
acétone
eau
acétone dans l’eau
Intégration d’une molécule polaire
dans le réseau des molécules
d’eau.
eau
2-methyl-propane dans l’eau
Les molécules non polaires
interrompent le réseau.
2.2.1.3. Formation des membranes :
Les hydrocarbures dans l’eau
Fig. 2-14, Purves W., Le monde du vivant
Les hydrocarbures augmentent l’ordre dans la solution.
Les molécules d’eau forment une « cage » de liaisons hydrogène qui
entourent les hydrocarbures.
2.2.1.4. Formation des membranes :
Les phospholipides dans l’eau
En solution aqueuse, les queues hydrophobes des
phospholipides se regroupent tandis que leurs
têtes polaires sont exposées à l’eau.
Elles forment donc spontanément des bicouches
lipidiques
Micrographie électronique et schéma
de vésicules phospholipidiques
Fig. 10-4, Alberts B., Biologie Moléculaire de la Cellule
2.2.1.4. Formation des membranes : La
barrière hydrophobe
têtes polaires
intérieur hydrophobe
feuillet
liaison double
têtes polaires
2.2.1.5. Formation des membranes :
L’autoassemblage et l’autofermeture
bicouche lipidique plane
Une bicouche lipidique plane se referme
spontanément pour former une vésicule.
L’entropie du système augmente.
compartiment
clos
l’entropie du système a augmenté
2.2.2. La micelle
micelle de
lipides
double couche
lipidique
Correspond à Fig. 10-4, Alberts B., Biologie Moléculaire de la Cellule
2.2.3. Propriétés physiques de la bicouche :
mobilité des phospholipides dans une bicouche
flexion des chaînes
hydrocarbures (possible)
rotation sur place
(fréquent)
diffusion latérale
(fréquente)
2µm/sec
changement de feuillet
ou « flip-flop »
(rare)
2.2.3. Propriétés physiques de la bicouche :
fluidité des membranes
Par une diminution de la température, la membrane peut passer d’un
état fluide à un état de gel visqueux puis un état cristallin rigide.
2.3. Le cholestérol
Le cholestérol possède une
extrémité polaire, un noyau stéroïde
rigide et une chaîne hydrocarbonée.
Fig. 10-9, Alberts B., Biologie Moléculaire de la Cellule
2.3.1. Le cholestérol : fluidité des membranes
Aux températures habituelles le cholestérol rend la
bicouche lipidique moins fluide.