la cellule
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LA CELLULE UNITE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DU VIVANT INTRODUCTION : LA THEORIE CELLULAIRE Cellule ?? Prison ??? • 1ère observation de cellule par Robert Hooke en 1665 • Suite à invention du microscope Théorie cellulaire • Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au moins une cellule). • La cellule est l'unité structurale de la vie • Les cellules ne peuvent provenir que de la division de cellules préexistantes • (1839, Schwann, 1855 Virchow) • Chaque cellule est un être vivant complet. Une cellule peut : - absorber et transformer de la nourriture - Respirer - Rejeter des déchets - Sécréter des substances qu’elle fabrique - Se réparer si elle est endommagée • Chaque cellule est vivante et les parties de la cellule sont des composés inertes : la vie provient de l’assemblage des ces molécules dans la cellule. Et d’où vient la première ? • 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 Conséquence théorie cellulaire • Unité du vivant • Homéostasie • Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort Type de cellule • Cellules procaryotes (= cellules eubactériennes) • 1 à 3 µm en général • pas d'organites présents (sauf ribosomes) • matériel génétique non enfermé dans un noyau délimité • tous unicellulaires • Cellules eucaryotes (= toutes les autres cellules) • 10 à 100 µm en général • Nombreux organites internes possédants des membranes. • Matériel génétique délimité par une membrane = noyau La cellule => les cellules LA MEMBRANE PLASMIQUE • Fonction des membranes - Délimiter la cellule - Compartimentation (séparation des fonctions cellulaires) - Barrière à perméabilité sélective - Échanges entre le cytosol et le liquide interstitiel - Réponse aux signaux extérieurs - Unions des cellules entre elles (via jonctions) • Épaisseur : 7 à 8 nm • Deux feuillets visibles au microscope électronique Composition chimique de la membrane • Lipides Phospholipides (et glycolipides) Cholestérol (15% à 50% des lipides) • Glucides • Protéines • Phospholipides (deux couches) • Cholestérol (15% à 50 % du total des lipides) • Cholestérol : rôle dans le maintien de la fluidité de la membrane Fluidité de la membrane • Les insaturés diminuent l’épaisseur de la membrane… Variation composition membrane au sein de la cellule • Chaque membrane de la cellule possède une composition différente… Variation composition membrane entre cellule Modèle de la mosaïque fluide… Diffusion latérale des PL : fluidité membranaire Asymétrie membranaire Flip-flop Perméabilité sélective • Imperméable : • Aux grosses molécules et à la plupart des molécules polaires • Aux ions (K+, Cl-, Na+) • Perméable : • Aux molécules très petites (H2O, CO2, O2) • Aux molécules liposolubles (hydrophobes, non polaires) • Cette perméabilité sélective permet de maintenir une relative constance du milieu intracellulaire (homéostasie) Diffusion latérale des protéines Méthode de photoblanchiment • Technique de photoblanchiment : permet de mesurer la vitesse de diffusion latérale des protéines membranaires Technique de cryofracture Glucides membranaires • Chaînes de glucides souvent attachées aux lipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines) Ex : système ABO Protéines membranaires Transport membranaire • Par transport passif (sans dépense d’énergie) • Par diffusion simple • Par diffusion facilitée • Canaux • uniport • Par transport actif (avec dépense d’énergie) • Pompe • En utilisant gradient • Symport • antiport Perméabilité variable dans le temps ACTIF PASSIF PASSIF ACTIF ACTIF Transport passif Ex : transporteur du glucose (GLUT) changement de conformation de la protéine • Vitesse de transport du glucose dépend des caractéristiques du transporteur : – Km – Vmax Transport passif Ex : Canal Na+ Transport actif ex : symport Na+/glucose (SGLT) • SGLT permet transport glucose contre son gradient Pompe ATP-dépendante Pompe Na/K ATPase Fonctionnement Na/K ATPase Endocytose et exocytose Pinocytose ? Phagocytose ? • Pinocytose = endocytose d’une petite gouttelette du milieu extérieur : non spécifique • Phagocytose = endocytose d’une grosse particule Endocytose par récepteur interposé • Les molécules de soluté se fixent à des récepteurs spécifiques (des protéines de la membrane). Ce mécanisme permet à la cellule d’accumuler rapidement des substances extracellulaires peu concentrées. Adhérence de la cellule : jonctions • Les cellules adhèrent les unes aux autres par l'intermédiaire de protéines de la membrane. • Cellules peuvent aussi adhérer à la matrice extracellulaire Jonctions cellulaires Jonction adhérente (adherens junction) desmosome Jonction serrée (tight junction) Jonction lacunaire (gap junction) LE NOYAU • Enveloppe nucléaire est en continuité avec le RER Complexe de pore nucléaire MITOCHONDRIES - Organite semi-autonome - Spécifique des eucaryotes aérobies - 2 membranes - Génome d’origine maternelle - Utilise énergie du catabolisme pour produire de l’ATP - Maturation des protéines importés - Dégradation des protéines mitochondriales - Rôle clef dans l’apoptose • Rôles des mitochondries : - Synthèse de l’ATP - Précurseur de certains Aa - Thermogenèse (thermogénine) - Régulation du calcium cytosolique - Concentration de certaines substances (Ferritine, lipides, …) - Apoptose par ouverture des pores des mitochondries Membrane externe très perméable : porines Matrice renferme ADN, Arnt, ARNr, ARNm (synthèse d’une 12aine de protéines) LES LYSOSOMES ET LES PEROXYSOMES Lysosomes -présents dans le cytosol de toutes les cellules eucaryotes animales, à l'exception des hématies (« globules rouges »). -effectue la digestion intra-cellulaire (ou extracellulaire via exocytose dans le cas des chondroblastes, ostéoclastes et macrophages) grâce à trois types d'enzymes : des lipases, des protéases et des osidases. -membrane lysosomale contient des protéines de transport, des pompes à protons et des canaux ioniques spécifique aux ions chlorures Cl-. -pH compris entre 3,5 et 5, indispensable au fonctionnement des hydrolases acides qu'ils contiennent Différents lysosomes en fonction du matériel digéré : Trois voies sont ainsi considérées : -Des produits d'endocytose, contenus dans des endosomes fusionnent avec les vésicules de lysosome, chargées d'hydrolases, pour former les endolysosomes. - organites cellulaires détruits qui s'entourent d'une membrane provenant du RE => forme un autophagosome, qui, par fusion avec un endolysosome ou un lysosome aboutirait à la formation d'un autophagolysosome => mécanisme d'autophagie cellulaire. - cellules phagocytaires, phagosomes (vésicules contenant des déchets ou une bactérie) sont transformés en phagolysosome par association avec un lysosome ou un endolysosome. Peroxysomes Organite à simple membrane Contient une matrice dense = nucléus cristalin protéique Propriété de fabriquer et de détruire le peroxyde d’hydrogène (H2O2) Peroxyde d’hydrogène provient de l’oxydation de molécule organique sous l’effet d’une oxydase RH2 + O2 => R + H2O2 Catalase permet de détruire H2O2 en oxydant d’autres molécules (peroxydation) => rôle important dans le foie et rein (fonction de détoxification) S'il existe un excès d'H2O2 la catalase le transforme directement en eau : 2 H2O2 → 2 H2O + O2. C'est une réaction de sauvegarde car H2O2 en quantité trop abondante est nocif pour la cellule. Autres rôles : -Dégradation des nucléotides -Beta oxydation des acides gras (idem mitochondrie), seule voie chez plante et levure -Réoxydation du NADH,H+
