Réponses aux problèmes sur la cellule

Problèmes d'intégration sur la cellule, sa reproduction et la synthèse de protéines
1. Comment se fait-il que le cytosquelette soit si élaboré dans des cellules musculaires?
Réponse: Les cellules musculaires comportent un grand nombre de microfilaments
permettant la contraction musculaire. Ces microfilaments sont une composante du
cytosquelette.
2. En vous basant sur les cellules musculaires, expliquez pourquoi l'évolution n'a pas fait
en sorte que les cellules animales soient entourées d'une paroi cellulaire rigide comme
celle des cellules végétales.
Réponse: Une paroi cellulaire rigide ne permet pas les changements de forme. Or, ces
changements de forme sont primordiaux à la locomotion des cellules animales. Par
exemple, les cellules musculaires ne pourraient se contracter et se dilater si elles étaient
entourées d'une paroi.
3. Trouvez les différences structurales entre une cellule animale et une celle végétale.
La cellule végétale a une paroi, mais pas la cellule animale. Par contre, cette dernière
possède une matrice extracellulaire élaborée, ce que la cellule végétale n'a pas. La
vacuole végétale est énorme alors que les vacuoles animales sont en général petites. La
cellule animale possède des lysosomes, alors que la digestion intracellulaire se fait
généralement par la vacuole chez les Végétaux. Il n'y a pas de centrioles dans les cellules
végétales, mais elles possèdent des chloroplastes (et autres types de plastes), absents chez
les cellules animales. (Également : plasmodesme chez les cellules végétales, flagelles
rares chez les végétaux).
4. À l'aide de deux exemples impliquant des organites ou d'autres structures cellulaires,
montrez qu'il y a une corrélation entre la structure et la fonction.
Réponse: Les crêtes mitochondriales augmentent la surface d'échange, les pores de
l'enveloppe nucléaire permettent le passage de l'ARNm, les grana des chloroplastes
augmentent aussi la surface disponible pour les échanges, les vésicules sont faites de
membranes, ce qui permet leur fusion avec d'autres organites membraneux, l'appareil de
Golgi est séparé en différents sacs, ce qui permet des transformations par étapes, etc.
5. Donnez un exemple d'émergence à l'échelle cellulaire à l'aide d'un exemple impliquant
plusieurs organites cellulaires.
Réponse: La mitochondrie donne de l'énergie, mais cette énergie ne sert à rien si elle n'est
pas utilisée par d'autres organites, comme par exemple, le réticulum endoplasmique
rugueux. Celui-ci fabrique, en coopération avec des ribosomes, les protéines de sécrétion.
Or, ces protéines peuvent se retrouver dans d'autres organites comme les lysosomes, qui
eux-mêmes sont des sacs formés à partir de l'appareil de Golgi. Lui-même est issu des
vésicules de transition du RE rugueux, etc. On voit donc que les organites seuls ne
servent à rien; ils doivent travailler de concert pour assurer le bon fonctionnement de la
cellule. Encore une fois, le tout est plus grand que la somme de ses parties séparées.
6. La mucine est une protéine qui se trouve dans la salive et dans d'autres sécrétions.
Quand elle se mélange à l'eau, elle forme une substance visqueuse appelée mucus.
Décrivez l'itinéraire de la mucine dans la cellule depuis sa synthèse jusqu'à sa sécrétion.
Nommez tous les organites et tous les processus cellulaires concernés.
Réponse: L'information génétique vient de l'ADN des chromosomes du noyau;
l'information pour la mucine vient d'un segment de chromosome spécifique appelé gène;
cette information est transcrite dans une molécule d'ARNm qui quitte le noyau par les
pores pour aller dans le cytoplasme. Cet ARNm sera lu par un ribosome lié au réticulum
endoplasmique rugueux. La protéine résultante se retrouve dans la cavité du RE où on
peut lui ajouter une partie glucidique. Ce petit segment du RE se détache, devenant une
vésicule de transition. Cette vésicule se dirige vers le premier saccule l'Appareil de Golgi
(face cis). La protéine traverse les divers saccules (par des vésicules) et subit diverses
transformations (ex. modification de la partie glucidique). Au dernier saccule, une
vésicule de sécrétion contenant la protéine fonctionnelle est formée. À la surface de cette
vésicule, on trouve une molécule lui indiquant qu'elle doit se rendre à la membrane
plasmique, avec laquelle elle fusionnera pour laisser échapper la protéine (exocytose). La
membrane plasmique récupère ainsi du matériel membraneux qu'elle peut avoir perdu
lors de provessus inverses (ex.phagocytose).
7. Chez les enfants attteints de la maladie de Tay-Sachs, il se produit une accumulation
de lipides dans les cellules du cerveau, ce qui entrave le fonctionnement de ce dernier.
Normalement, ces lipides auraient dû être dégradés. Quel est l'organite dont le mauvais
fonctionnement perturbe les cellules dans de tels cas?
Réponse: Il s'agit du lysosome.
8. Le foie est un organe très polyvalent impliqué dans plus de 500 activités métaboliques.
Entre autres choses, c'est le foie qui détoxique de nombreux produits dangereux comme
l'alcool et les barbituriques. C'est aussi le foie qui entrepose le glycogène et l'hydrolyse
par la suite pour le remettre en circulation. Selon ces informations, quels organites
devraient être abondants dans les hépatocytes (cellules du foie)? Justifiez.
Réponse: Il y aura beaucoup de RE lisse et de peroxysomes, car ce sont les principaux
organites impliqués dans la détoxication de substances dangereuses. Il y aura également
beaucoup de lysosomes puisque ces derniers permettront l'hydrolyse des molécules de
glycogène contenues dans des granules en monomères de glucose.
9. Quel type de ribosome (libre ou lié) devrait-on surtout trouver dans des cellules
musculaires? Dans les cellules pancréatiques produisant l'insuline et le glucagon (des
hormones protéiques)? Dans des cellules en forte croissance? Justifiez.
Réponse: Dans les cellules musculaires, on retrouverait surtout des ribosomes libres,
puisque les protéines du cytosquelette (surtout les microfilaments) doivent se retrouver
libres dans le cytoplasme. Dans les cellules pancréatiques, on devrait surtout retrouver
des ribosomes liés au RE rugueux, puisque les hormones protéiques sont des protéines de
sécrétion qui doivent être enfermées dans des vésicules membraneuses qui vont fusionner
avec la memrane plasmique. Dans des cellules en croissance, on retrouve surtout des
ribosomes libres, puisque ces cellules produisent surtout des protéines qui agissent dans
le cytosol.
10. Démontrez, à l'aide d'un exemple pertinent, que la compartimentation (séparation en
compartiments distincts) de la cellule est importante.
Réponse: Le lysosome comporte des enzymes digestives qui pourraient s'avérer
dangereuses pour le reste de la cellule si elles étaient libérées n'importe où. D'ailleurs,
l'éclatement accidentel de lysosomes peut entraîner l'autodigestion (autolyse) de la
cellule. En outre, le pH du milieu interne des lysosomes est de 5, donc 100 fois plus acide
que celui du cytosol.