BIOLOGIE CELLULAIRE (1) Les dimensions du vivant Afin de vous aider à protéger votre confidentialité, PowerPoint a bloqué le téléchargement automatique de cette image. MO ME MO Site d’histologie d’où sont tirées les photos http://webapps.fundp.ac.be/umdb/histohuma/histohuma/index.php?go=lchap m dm mm µm nm A Les dimensions du vivant 100 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-10 = = = = = = = m 0,1 m = dm 0,01 m = cm 0,001 m = mm µm nm A ( angström ) La cellule animale Unité de structure d’un organisme La membrane plasmique Le noyau 10−100 µm x400 MO Le cytoplasme La cellule en 3D : Sur internet : pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/cell3d/cell3d.htm Le noyau Le noyau d'une cellule du foie, on y distingue le nucléole et la chromatine à l'intérieur de la membrane nucléaire. ©Dennis Kunkel Microscopy, Inc. Le noyau C’est une « bibliothèque » qui contient toute l’information génétique nécessaire à la morphologie et à la différenciation de la cellule. L’information génétique est portée par l’ADN qui ne sort jamais du noyau. Ce sont des copies de L’ADN :l’ARNm qui sortent du noyau par les pores de la membrane nucléaire. Chromatine Ribosomes Nucléole Pores Membrane nucléaire Nucléoplasme Réticulum endoplasmique rugueux Noyau Les organites Les ribosomes Le réticulum endoplasmique L’appareil de Golgi Les vésicules La mitochondrie Les ribosomes Les ribosomes biogénèse au niveau du nucléole Rôle = synthèse des protéines Ribosomes liés au RE : synthèse des protéines destinées membrane cellulaire lysosomes sortir de la cellule Ribosomes libres dans le cytosol : synthèse des protéines du cytosol Le réticulum endoplasmique Le réticulum endoplasmique Continuité avec la membrane externe du noyau. Rôle = Lieu de synthèse RER : Réticulum Endoplasmique Rugueux , couvert de ribosomes protéines membranaires protéines excrétées REL : Réticulum Endoplasmique Lisse synthèse des phospholipides membranaires détoxification (alcool au niveau du foie) stockage et relargage du calcium (muscles…) Production de glucose (foie) L’appareil de Golgi L’appareil de Golgi Organite intermédiaire en le RE et la membrane plasmique Constitué de saccules empilées, reliées par des canaux et de vésicules Rôle = transport vésiculaire, modification des protéines. Entrée des vésicules du RE par la face cis Modification des protéines dans la zone médiane (maturation, glycosilation, phosphorylation…) Sécrétion de vésicules golgiennes par la face trans : sécrétion (membrane, cytoplasme…) exocytose Les vésicules « Véhicules » sphériques entourés d’une membrane. Origine : RER, Golgi, Membrane plasmique Rôle = transport, digestion, oxydation, échanges, endocytose Vésicules du RE et du Golgi : transfert de matériel d’un organite à un autre. Vésicules d’exocytose : exportation de molécules en dehors de la cellule Vésicules d’endocytose : internalisation de molécules dans la cellule Lysosomes : riche en hydrolases, digestion intracellulaire Peroxysomes : riche en oxydase, détoxification de la cellule Vésicules d’exocytose Exocytose Elimination des déchets (lysosomes) Fonction de signalisation, régulation Sortie de molécules de sécrétion (vésicules du Golgi) La mitochondrie La mitochondrie Entourée de deux membranes phospholipidiques : Externe lisse Interne plissée Possède un ADN circulaire, une synthèse protéique propre =reproduction autonome Rôle = centrale énergétique de la cellule. Elle fournie de l’énergie, ATP, aux cellules par oxydation coenzymes réduits, au niveau de sa membrane interne. Leur nombre varie selon l’activité cellulaire La membrane plasmique et les échanges membranaires La membrane plasmique Les constituants de la membrane plasmique Les lipides : phospholipides et cholestérol. Assurent la structure fluide de la bicouche lipidique. Empêchent le passage de molécules hydrosolubles. Les protéines : Forment des canaux dans la bicouche lipidique permettant le passage de molécules hydrosolubles. Fixent des ligands, Antigènes Participent à la cohésion cellulaire (cytosquelette, adhérence) Les glucides : Sur la face externe de la cellule : Associés à des lipides = glycolipides ou des protéines = glycoprotéines Assurent un « code barre » à la cellule Lieu d’échange entre la cellule et son environnement La membrane est semi-perméable. Perméable à l’eau Imperméable à la plupart des substances dissoutes. Perméabilité à l’eau Osmose : mouvement d’eau à travers une membrane semiperméable, d’un milieu moins concentré en entités vers un milieu plus concentré en entités. membrane semi-perméable Mouvement de l’eau Osmose PO membrane semi-perméable Mouvement de l’eau PO : pression osmotique Osmose Π=RT∆C R = constante = 8,31 J . K-1 . mol-1 T = température en Kelvin = t °C + 273 Comment calculer ∆ C ? Il faut connaître la concentration osmotique = osmolarité des solutions de part et d’autre de la membrane. C’est-à-dire le nombre d’entités présentent en solution dans un litre d’eau. L’osmolarité est calculée à partir de la molarité (concentration molaire) Concentration molaire / Concentration massique La concentration d’un corps dissous dans l’eau peut s’exprimer de deux façons : 1) concentration massique : g . L-1 soit des grammes dans un litre de solution 2) concentration molaire : mol. L-1 soit des moles dans un litre de solution Une mole contient 6, 022 1023 espèces d’un corps donné Pour passer d’une concentration à l’autre, on utilise masse molaire : g . mol-1 (soit des grammes pour une mole d’espèce) Concentration massique Concentration molaire concentration massique / masse molaire g . L-1 / g . mol-1 g . L-1 / g . mol-1 L-1 / mol-1 mol. L-1 = concentration molaire Exemple : concentration massique de NaCl = 9 g . L-1 masse molaire de NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g . mol-1 concentration molaire = 9 g . L-1 / 58,5 g . mol-1 = 9 g . L-1 / 58,5 g . mol-1 = 9/58,5 mol. L-1 = 0,154 mol. L-1 Concentration molaire Concentration massique concentration molaire x masse molaire mol . L-1 x g . mol-1 mol . L-1 x g . mol-1 L-1 x g g. L-1 = concentration massique Exemple : concentration molaire de NaCl = 0,154 mol. L-1 masse molaire de NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g . mol-1 concentration massique = 0,154 mol. L-1 x 58,5 g . mol-1 = 0,154 L-1 x 58,5 g = 0,154 x 58,5 g. L-1 = 9 g. L-1 Molarité Osmolarité 1) Les solutés ne sont pas dissociables dans l’eau : osmolarité = molarité protéines, glucides, lipides… Exemple : Glucose en solution = 1 molécule = 1 entité Une solution de glucose de concentration massique 27 g . L-1 masse molaire=180 g . mol-1, concentration molaire = 27/180 = 0.15 mol. L-1 concentration osmolaire = 0.15 osmole. L-1 Molarité Osmolarité 2) Les solutés sont dissociables dans l’eau en n entités : osmolarité= n x molarité Sels, acides… Exemple : NaCl en solution -- Na+ + Cl- = 2 entités concentration molaire de NaCl = 0,154 mol. L-1 concentration osmolaire de NaCl = 2 x 0,154 mol. L-1 = 0,308 osmol. L-1 Applications applications du calcul de l’osmolalité en biologie Suivi des déshydrations et hyperhydratations, Exploration du diabète insipide Aide au diagnostic de pathologies rénales Confirmation des valeurs des électrolytes, du glucose et de l’urée… Rf : Cours de physiologie Transport des autres molécules à travers la membrane plasmique Les petites molécules = diffusion simple Traversent la membrane librement dans le sens de leur gradient de concentration : du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. 1) molécules lipophiles qui se dissolvent dans la bicouche lipidique 2) molécules qui passent par des canaux plus ou moins spécifiques Transport des autres molécules à travers la membrane plasmique Les molécules plus grosses = diffusion facilité Traversent la membrane dans le sens de leur gradient de concentration à l’aide d’un transporteur protéique spécifique. Transport de deux molécules différentes en même temps = cotransport Dans le même sens : symports Dans des sens opposés : antiports Liquide extra-cellulaire Liquide intracellulaire composé Lymphe Plasma mmol/L mmol/L mmol/L Sodium 10 140 140 Potassium 141 5 4.8 Calcium 0.4 2.5 2.5 Magnésium 29 1.5 0.9 Chlore 4 103 101 Hydrogénocarbonate 10 28 25 Phosphates 75 4 4 Protéines (g/L) 200 4 70 Glucose (mmol/L) 1.1 5 5 Aucun ion n’est en équilibre entre le milieu intra et extra-cellulaire. Le déséquilibre ionique contribue à l’établissement de la pression osmotique et permet les échanges cellulaires, c'est-à-dire les communications de la cellule avec son environnement. Comment maintenir un déséquilibre ionique si les molécules se déplacent dans le sens d’un gradient de concentration? Cas des ions Na+ et K+ Transport contre le gradient de concentration = transport actif Transport spécifique (protéines membranaires) Transport qui nécessite un apport d’énergie : ATP Entrée dans la cellule, des macromolécules Endocytose Sortie de la cellule, des macromolécules Exocytose Synapse du système nerveux
