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LA CELLULE
La théorie cellulaire
"Tout ce qui est généralement
commun aux végétaux et aux
animaux comme toutes les facultés
qui sont propres à chacun de ces
êtres sans exception, doit constituer
l'unique et vaste objet d'une science
particulière qui n'est pas encore
fondée, qui n'a même pas de nom, et
à laquelle je donnerai le nom de
biologie."
Jean-Baptiste Monet
Chevalier de Lamarck
1744-1829
Vitalisme:
Vie = matière + "force" (énergie) vitale
Conception ancienne, aujourd'hui rejetée par
la biologie.
Conception moderne:
La vie s'explique par les lois de la physique et de
la chimie. Il n'y a pas de composante immatérielle
dans le fonctionnement du vivant.
Bref, être vivant = machine
La théorie cellulaire
Robert Hooke 1665
Mince tranche de liège
Tous les tissus végétaux ou animaux sont
faits de petites unités:
les cellules
cellule
Surface de la peau (grenouille)
Feuille d'Élodée (petite plante aquatique)
Feuille vue en coupe
Neurones
Qu’est-ce que c’est?
Autres structures de la cellule
Sac rempli de gras
Mêmes des structures dures
comme les dents ou les os sont
faites de cellules
Protéines et sels minéraux
La théorie cellulaire
• Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au
moins une cellule).
• La cellule est l'unité de base du vivant.
Qu’est-ce que la vie?
= ensemble de propriétés de la matière:
Être vivant = structure pouvant :
•
Se réparer (en puisant des matériaux et de l’énergie
dans son environnement)
•
Se reproduire
•
Contrôler son fonctionnement en fonction des
variations du milieu
La vie n'est que l'état de la matière à un certain niveau
d'organisation et non un principe surajouté qui tombe
tout cru d'on ne sait quels cieux .
Ernest Kahane
La vie n’existe pas
Un être humain contient quelque chose comme
100 000 milliards de cellules (1014). Chacune de
ces cellules est un être vivant.
La théorie cellulaire
Certains
êtres vivants
ne sont faits
que d'une
seule cellule.
Ex. l'amibe
Toute cellule vient de la reproduction d’une autre cellule
D’où vient la première cellule ??????
= Problème des origines de la vie
• La Terre et le système solaire ont environ 5 milliards
d’années
• Les plus vieilles traces de vie datent de 3,5 à 3,8
milliards d’années
Comment s’est formée la première cellule? À quoi
ressemblait-elle ? On ne le sait pas trop...
LUCA = Last Universal Common Ancestor
Trois concepts découlent de la théorie cellulaire:
1. Unité du vivant
2. Homéostasie
3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort
1. Unité du vivant
Les cellules de tous les êtres vivants sont très
semblables les unes par rapport aux autres.
Au niveau microscopique, il n'y a que très peu de
différences entre les espèces.
Le fonctionnement des cellules est à toutes fins
pratiques le même d'une espèce à l'autre.
2. Homéostasie
Les cellules ne peuvent survivre que si le milieu dans
lequel elles baignent demeure stable. Elles ne
tolèrent que très peu de changement (sauf rares
exceptions).
Demeurer en vie = maintenir son homéostasie.
Homéostasie
=
Propriété des êtres vivants à maintenir leur
milieu interne STABLE
Doit demeurer le plus constant possible
3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort
La vie se définit au niveau cellulaire.
Qu'est-ce qu'une cellule vivante?
À quel moment peut-on dire qu'un pluricellulaire est
mort?
On reconnaît deux grands types de cellules:
• Cellules procaryotes (= bactéries)
• Cellules eucaryotes (= toutes les autres cellules)
Cellules procaryotes:
• 1 à 3 µm en général
• pas d'organites présents (sauf
ribosomes)
• matériel génétique non enfermé
dans un noyau délimité
• tous unicellulaires
1 µm = 1/1000 mm
X 50
Zoom sur une épingle
X 1250
X 6000
X 30 000
Reproduction
très rapide
Selon William Whitman de
l'Université de Georgia, il y
aurait sur terre cinq milles
milliards de milliards de
milliards bactéries (5 x
1030). Toutes ces bactéries
représentent un volume
total de 1300 Km3, soit un
cube d'environ 11 Km de
côté!!!
Le volume total de tous les
êtres humains
correspondrait à un cube
d'environ 700 m de côté.
Cellules eucaryotes:
• 10 à 100 µm en général
• Nombreux organites internes
faits de membranes.
• Matériel génétique délimité
par une membrane = noyau
Cellule procaryote
Cellule eucaryote
Les niveaux d'organisation de la matière
• La matière est formée d'atomes.
• Les atomes s'assemblent en molécules.
• Les molécules s'assemblent pour former les cellules.
• Les cellules s'assemblent en tissus.
• Les tissus en organes.
• Les organes forment les systèmes.
• Et les systèmes, les organismes.
À chaque niveau, de nouvelles propriétés apparaissent:
propriétés émergentes
Les molécules ont des propriétés que n'ont pas les
atomes les constituant.
Les cellules ont des propriétés (la vie) que n'ont pas
les molécules, même les plus complexes.
Le cerveau (organe) a des propriétés que n'ont pas
les neurones (cellules) qui le forment.
Etc.
Le tout est plus que la somme de ses parties
Les molécules de la vie
Éléments essentiels à la vie:
La vie utilise environ 25 des 92 éléments chimiques
présents à l'état naturel.
De ces 25, quatre sont particulièrement importants :
• Carbone (C) : peut former 4 liaisons chimiques
• Hydrogène (H) : ne forme qu'une liaison
• Oxygène (O) : peut former 2 liaisons
• Azote (N) : peut former 3 liaisons
Avec ces 4 éléments on peut former un nombre
astronomique de molécules différentes, des plus simples
aux plus complexes.
Exemples:
CH4 (méthane)
Ex. Le méthanol
CH3OH
Ex. L'éthanol
CH3-CH2OH
Les liaisons peuvent être simples, doubles ou triples
Éthane
CH3 - CH3
Éthylène
CH2 = CH2
Acétylène
CH ≡ CH
Presque toutes les molécules des êtres vivants sont
formées d'atomes de carbones reliés les uns aux
autres.
• Chaînes linéaires
• Chaînes ramifiées
• Cycles
N.B. Les mêmes atomes peuvent former des
molécules différentes:
•
CH3-CH2-OH (C2H6O)
•
CH3-O-CH3 (C2H6O aussi)
= Isomères
• Isomère de structure
• Isomère géométrique
cis
trans
• Isomère optique
La forme D est
l'image miroir de la
forme L
http://www.eurofreehost.com/op/Optical_isomerism_2.html
L-Glycéraldéhyde
D-Glycéraldéhyde
Ces deux molécules (du glycéraldéhyde) ne sont
pas équivalentes. On ne peut pas les superposer.
Une molécule peut avoir deux formes optiques (l’une l’image de
l’autre dans un miroir) SI un de ses carbones est lié à 4 atomes ou
groupements différents (ce carbone est alors dit « asymétrique »
L’alanine est un constituant important des protéines.
L’alanine retrouvée dans les êtres vivants est toujours de
la forme L
L’alanine D (fabriquée en laboratoire) a un goût
légèrement sucré alors que la L (la forme naturelle) ne
goûte rien
Vitamine C forme L
Vitamine C forme D
La vitamine C naturelle est de la forme L
On ne peut pas assimiler et utiliser la forme D
(artificielle)
Thalidomide de forme D
Thalidomide de forme L
La forme L (« S » en anglais) a un effet sédatif
(somnifère) et antiémétique (contre la nausée)
La forme D (« R » en anglais) a un effet tératogène
(inhibe la croissance des membres)
Environ 10 000 bébés sont nés
avec des membres atrophiés
entre 1957 et 1962. Leur mère
avait pris de la thalidomide au
cours de la grossesse.
La thalidomide a été mise en marché en 1957. Elle a été retirée du marché en 1961
après qu’on en ait relié l’usage par des femmes enceintes à de graves malformations
congénitales. Depuis 1965, on l’utilise pour traiter la lèpre et certains cancers. Elle aurait
aussi des effets bénéfiques chez les sidatiques.
Lorsque la molécule est synthétisée en laboratoire, on obtient un mélange des formes D
et L. Même si on peut séparer la forme L de la D, dans l’organisme, chacune de ces
deux formes peut se transformer en l’autre forme.
Les atomes de carbone peuvent former
des molécules COMPLEXES
Molécule de valium
Cocaïne
caféine
Chimie des molécules contenant du carbone = chimie organique
Matière organique = matière formée de molécules
contenant du carbone (sauf CO2 et carbonates)
Carbone = le seul atome pouvant se lier à lui-même de
nombreuses fois.
Permet de construire des molécules :
• Complexes (peuvent contenir des milliers d'atomes)
• Variées
Ex. On peut imaginer 62,5 millions de molécules
différentes de la formule C40H82
F
I
N