Telechargé par Johan Durlot

LSV1 CM I 18

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UE N° SV1
Organisation et mécanismes moléculaires
des cellules eucaryotes
ECUE 1
Biologie cellulaire
S. Lindenthal
Faculté de Médecine
28 ave de Valombrose
[email protected]
Tel.: 0493377715
UE N°SV1
Organisation et mécanismes moléculaires des
cellules eucaryotes (OMM) (6 ECTS)
Responsables : Sabine Lindenthal, Pierre Frendo, Delphine Ciais
ECUE 1 (2 ECTS) : Biologie Cellulaire (Coefficient 2)
20h CM, 10h TD
ECUE 2 (2 ECTS) : Biologie Cellulaire Végétale (Coefficient 1)
8h CM, 6h TD
ECUE 2 (2 ECTS) : Biologie Moléculaire (Coefficient 1)
10h CM, 4h TD
2
ECUE 1
Biologie cellulaire
Compétences visées :
- savoir décrire et reconnaître les constituants de la cellule
eucaryote animale
- connaître les fonctions des organites cellulaires et leurs
interactions
- comprendre le concept de la compartimentation dans
l’organisation et le fonctionnement de la cellule eucaryote
- approfondir les connaissances de la division cellulaire
mitotique et méiotique
- comprendre l’importance des mécanismes de la régulation
du cycle cellulaire pour l’organisme pluricellulaire
3
I. Introduction : La cellule procaryote
membrane
plasmique
ADN
paroi
ribosomes
espace
périplasmique
paroi
cellulaire
mésosome
ADN bactérien,
nucléoïde
cytosol
Microscopie électronique d’une coupe
longitudinale d’une bactérie d’E.coli
4
I. Introduction : La cellule eucaryote animale
5
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.
6
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.
7
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
2
3
4
époque
actuelle
cellule
ancestrale
anaérobie
cellule à
respiration
aérobie
cellule à activité de
photosynthèse
cellule eucaryote à
activité de photosynthèse
organismes
pluricellulaires
8
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
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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)
10
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
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II. Les membranes biologiques :
Structure de la membrane plasmique
La membrane est constituée de molécules lipidiques et de molécules
protéiques.
Elle sert de barrière hydrophobe.
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II. Les membranes biologiques :
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
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2.2. Les phospholipides :
Structure de 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
14
Les phospholipides membranaires
15
….. sont constitués d’un glycérol,
HO
H 2C
OH
HC
OH
CH2
glycérol
16
… de deux acides gras,
O
HO
palmitate
H 2C
O
C
(CH2)14
HC
O
C
(CH2)7
CH2
glycérol
CH3
C
H
C
H
(CH2)7
CH3
O
oleate
acides gras
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…. d’un groupement phosphate
O
H 2C
O
C
(CH2)14
HC
O
C
(CH2)7
O
HO
P
O
palmitate
CH2
CH3
C
H
C
H
(CH2)7
CH3
O
oleate
Ophosphate
glycérol
acides gras
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…. et d’un groupement de tête (un alcool).
O
H 3C
H 2C
O
C
(CH2)14
HC
O
C
(CH2)7
O
H 3C
N+
CH2
CH2
H 3C
groupement de tête
O
P
O
palmitate
CH2
CH3
C
H
C
H
(CH2)7
CH3
O
oleate
Ophosphate
glycérol
acides gras
la phosphatidylcholine
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Les phospholipides membranaires forment
spontanément….
groupement de tête
PHOSPHATE
G
L
Y
C
E
R
O
L
ACIDE GRAS
ACIDE GRAS
20
….des bicouches lipidiques
têtes polaires
intérieur hydrophobe
feuillet
têtes polaires
liaison double
Épaisseur de la bicouche : 5-7 nm
21
Deux phospholipides
Phosphatidylcholine
Shingomyeline
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2.2. Les phospholipides :
Les phospholipides principaux de la membrane plasmique
Fig. 10-10, Alberts B., Biologie
Moléculaire de la Cellule
Phosphatidyl- Phosphatidyl- Phosphatidyl- Sphingomyéline
éthanolamine
sérine
choline
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2.2. Les phospholipides :
Les acides gras insaturé et saturé
double liaison
Acide oléique (insaturé)
Acide palmitique (saturé)
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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
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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.
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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.
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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.
L’eau repousse les molécules hydrophobes qui se
tassent les unes sur les autres.
Elles forment donc spontanément des bicouches
lipidiques
Micrographie électronique et schéma
de vésicules phospholipidiques
Fig. 10-4, Alberts B., Biologie Moléculaire de la Cellule
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2.2.1.4. Formation des membranes : La
barrière hydrophobe
têtes polaires
intérieur hydrophobe
feuillet
têtes polaires
liaison double
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