ess3 manuel division cellulaire

126
Chapitre 5
1
LA CELLULE
Des cellules de l’intérieur de la joue vues au microscope optique.
5.1
Membrane cellulaire
Cytoplasme
Noyau
x 400
1635
1703
Robert
Hooke
Ce savant anglais a
perfectionné le micro -
scope. Il a décrit
plusieurs structures
animales et végé tales. Il
fut le premier à observer
des cellules et à uti liser
ce mot pour décrire les
petites cavités qu’il avait
obser vées dans un
échantillon de liège.
Caractéristiques du vivant
Constituants cellulaires
visibles au microscope
Cellules animales
Intrants et extrants
(énergie, nutriments,
déchets)
Tous les êtres vivants sont constitués de cellules. La cel-
lule forme la base de tous les êtres vivants, de la bactérie
unicellulaire jusqu’au séquoia géant, en passant par la
mouche, l’éléphant, les champignons et, bien entendu,
l’être humain.
La CELLULE est l’unité de base de tous les êtres vivants.
Tous les êtres vivants doivent se nourrir, respirer, éliminer leurs déchets,
grandir, se reproduire, etc. Quel est le rôle de la cellule dans ces acti vités ?
L’étude de la structure de la cellule humaine et de ses fonctions offre un
début de réponse à cette question.
1.1
LA STRUCTURE ET LES FONCTIONS
DE LA CELLULE HUMAINE
La plupart des cellules sont si petites qu’il faut utiliser un microscope pour
les observer. Au microscope optique, on peut généralement distinguer trois
composantes de la cellule: la membrane cellulaire, le cytoplasme et le noyau.
La membrane cellulaire est une barrière souple qui délimite le contenu
de la cellule, tout en lui permettant d’effectuer certains échanges avec le
milieu environnant.
Le cytoplasme est un milieu gélatineux qui compose tout l’inté rieur de la
cellule, à l’exception du noyau.
Le noyau, reconnaissable grâce à sa couleur sombre, agit comme le centre
de contrôle des activités de la cellule.
«Cellule» vient du
latin cellula, qui
signifie «petite
chambre».
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L’humain et la perpétuation de la vie
L’observation d’une cellule au microscope électronique permet de voir
beaucoup plus de détails et de mieux connaître sa structure. C’est ainsi que
l’on sait maintenant que le cytoplasme est composé d’une substance géla ti -
neuse transparente, le cytosol, dans laquelle baignent de nom breuses petites
structures appelées «organites»: mitochondries, ribosomes, réti culum endo-
plasmique, lysosomes et appareil de Golgi (voir la figure 5.2). On a également
découvert grâce au microscope électronique que le noyau est lui-même
délimité par une membrane, appelée «membrane nucléaire», et qu’il con-
tient une molécule capable de diriger les activités de la cellule: l’ADN.
Le schéma d’une cellule humaine typique. La ou les fonctions de chaque structure
sont indiquées sous leur nom.
5.2
Mitochondries
Produire de
l’énergie grâce
à la respiration
cellulaire.
Ribosomes
Fabriquer une partie
du matériel essentiel
aux activités de
la cellule.
Réticulum
endoplasmique
Fabriquer une
partie du matériel
essentiel aux
activités de
la cellule.
Transporter le
matériel produit
d’un endroit à
l’autre à l’intérieur
de la cellule.
Lysosomes
Digérer certains
nutriments.
Décomposer et
recycler certains
constituants de
la cellule.
Cytosol
Contenir les organites
du cytoplasme et de
nombreuses substances
dissoutes.
ADN
Diriger
les activités
de la cellule.
Délimiter et protéger la cellule.
Faciliter l’entrée des nutriments
et autres substances utiles.
Faciliter la sortie des déchets
et des substances produites
par la cellule.
Constituer un milieu favorable
à l’exécution de la plupart
des activités de la cellule.
Membrane nucléaire
Délimiter et protéger
le noyau.
Permettre certains
échanges avec le reste
de la cellule.
Contenir
et protéger
l’information
génétique d’un
individu.
Appareil de Golgi
Entreposer les
substances produites
et les transporter vers
la membrane cellulaire,
c’est-à-dire vers
l’extérieur de la cellule.
NOYAU
MEMBRANE CELLULAIRE
CYTOPLASME
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128
Chapitre 5
1.2
LA STRUCTURE ET LES FONCTIONS
DE L’ADN
L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une très longue molé -
cule qui se présente généralement sous la forme de filaments à l’in-
térieur du noyau de la cellule. Si on l’examine de plus près, on
remarque qu’elle est composée de deux chaînes reliées par des
paires de petites molécules appelées «bases azotées» (voir la fi-
gure 5.3). Il existe quatre bases azotées: l’adénine, la cytosine, la
guanine et la thymine. La molécule d’ADN ressemble donc à une
échelle dont les barreaux sont constitués de paires de bases azotées.
De plus, cette échelle tourne sur elle-même, comme un escalier
en coli maçon. C’est pour cela qu’on donne souvent à cette struc-
ture le nom de «double hélice».
L’ADN est une molécule en forme de double hélice,
située dans le noyau de la cellule.
L’information génétique de l’ADN se trouve dans la séquence des
paires de bases azotées. Chaque base azotée se lie toujours à la même
autre base azotée: l’adénine s’associe toujours avec la thy mine et la
cytosine s’associe toujours avec la guanine. La succession des bases
azotées le long de la double hélice d’ADN permet donc de déter -
miner l’information génétique, tout comme l’agen cement des
lettres de l’alphabet permet de former des mots et des phrases. La
séquence complète des paires de bases azotées d’un individu ou
d’une espèce constitue son génome. Le génome de l’espèce
humaine contient environ trois milliards de paires de bases azotées.
Le GÉNOME désigne l’ensemble de l’information
génétique d’un individu ou d’une espèce.
L’ADN possède une structure en double hélice.
5.3
Noyau de
la cellule
Paire de bases
azotées formant
un barreau
A: adénine
C: cytosine
G: guanine
T:thymine
G
G
GT
A
TT
A
TC
C
C
GC
A
C
1920
1958
Rosalind
Franklin
La biophysicienne
britannique Rosalind
Franklin fut la première
à obtenir une image
indirecte de la structure
de l’ADN à l’aide de
rayons X. C’est en partie
grâce à ses travaux que
Francis Crick et James
Watson ont pu décou -
vrir, en 1953, la structure
en double hélice de la
molécule d’ADN.
Nos 37 et 38
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129
L’humain et la perpétuation de la vie
L’ADN se divise en segments, les gènes, qui contiennent les instructions
nécessaires pour fabriquer des protéines (enzymes, hormones, etc.). Ces
der nières sont char gées d’accomplir des tâches spécifiques. Par exemple,
digérer un nutriment, réparer une blessure, faire pousser les cheveux, don-
ner aux yeux la couleur bleue, envoyer un message à une autre cellule, etc.
Le gé nome humain comprend environ 25 000 gènes. L’en semble de tous les
gènes indique la manière d’accomplir toutes les fonctions d’un individu et
spé cifie toutes ses caractéristiques.
Un GÈNE est un segment d’ADN qui contient l’infor -
mation génétique nécessaire pour accomplir une tâche
spécifique.
1.3
LA DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE
Si chaque individu est unique, c’est d’abord parce que son ADN
est unique. Il existe en effet des variations pour chaque gène. Par
exemple, les gènes qui déterminent la couleur des yeux peuvent
leur donner la couleur bleue, verte, brune, etc. Les gènes qui déter -
minent la couleur des cheveux peuvent les rendre blonds, bruns,
roux, noirs, etc. Comme il existe environ 25 000 gènes et que cha-
cun se présente en plusieurs variantes, la probabilité que deux
individus possèdent exactement la même information génétique
est pratiquement nulle. À une exception près: les vrais jumeaux.
L’humain partage 99% de ses gènes avec le chimpanzé
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Le chimpanzé est un très proche
parent de l’être humain.
Gènes dominants
Pourquoi y a-t-il davantage
de per sonnes avec les yeux
bruns que de personnes avec
les yeux bleus ? C’est parce
que les gènes responsables
des yeux bruns sont domi-
nants, c’est-à-dire que, s’ils
sont présents dans l’or ga -
nisme, ce sont eux qui vont
se manifester physiquement.
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130
Chapitre 5
L’ensemble de toutes les combinaisons de gènes possibles cons titue la diver-
sité génétique d’une espèce.
La DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE est l’ensemble des variations de
tous les gènes d’une même espèce.
La reproduction sexuée constitue une source importante de diversité géné-
tique. En effet, au moment de sa conception, un enfant reçoit certains gènes
de sa mère et certains gènes de son père. Chaque naissance est donc une
nouvelle occasion de mettre en commun les gènes des deux parents, ce qui
peut permettre l’apparition de nouvelles variations au sein d’une popula-
tion. Par exemple, l’arrivée d’une personne aux yeux verts dans une popu-
lation qui ne connaît que les yeux bleus et les yeux bruns peut enrichir la
diversité génétique de cette population. En conséquence, plus une popu -
lation comporte d’individus, plus sa diversité génétique a de chances d’être
grande.
Au contraire, une population plus petite ou isolée risque de posséder une
moins grande diversité génétique. Les relations entre personnes apparentées
sont également susceptibles d’appauvrir cette diversité. Par exemple, les
mariages entre les descendants de la reine Victoria, qui a régné sur la Grande-
Bretagne de 1837 à 1901, ont permis à une maladie génétique relative-
ment rare, l’hémophilie, de se propager de façon plus importante parmi les
membres de la famille royale que dans le reste de la population.
Des chercheurs de McGill identifient
le gène du syndrome d’Andermann
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La Presse/$4/#2&0
Le syndrome d’Andermann
condamne des centaines d’enfants
québécois au fauteuil roulant.
Gènes et chromosomes
Population
Reproduction sexuée
!Chapitre 05 (a) (6e épreuve)_Layout 1 12-03-30 16:05 Page130