Chapitre 3 La cellule animale

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Partie 1 - Organisation de l’être humain - Chapitre 3 - La cellule animale 39
PARTIE 1
La cellule est la plus petite unité constitutive et fonctionnelle d’un être vivant. Une cellule est limitée par
une membrane plasmique qui enferme une phase liquide gélifiée, le cytoplasme (LIC). On distingue deux
catégories de cellules en fonction de la présence (cellule eucaryote) ou de l’absence (cellule procaryote :
exemple d’une bactérie) de réseau membranaire interne (organites).
Par la suite, nous nous intéresserons uniquement à la cellule eucaryote (voir document 1). Les édifices
macromoléculaires donnent naissance à des structures spécialisées compartimentées, appelés organites qui
concourent au fonctionnement de la cellule.
Annoter le document 1.
Activité 1
Document 1L’organisation de la cellule eucaryote
Chapitre 3 La cellule animale
1 Organisation cellulaire
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40 Partie 1 - Organisation de l’être humain - Chapitre 3 - La cellule animale
2.1 - Les différents organites
Un organite est un compartiment cellulaire délimité par une membrane plasmique simple (réticulum, appareil de Golgi,
lysosomes, vésicule de sécrétion, vacuole) ou double (chloroplaste, mitochondrie, noyau) participant au fonctionnement de
la cellule. Cependant les ribosomes et les centrioles sont considérés comme des organites bien qu’ils ne soient pas délimités
par une membrane. Nous nous limiterons à l’explication de quelques organites.
2 Ultrastructure et rôle
Indiquer la fonction de certains organites en remplissant le tableau suivant.
Activité 2
Organite
Fonctions
Réticulum endoplasmique
Appareil de golgi
Ribosome
Mitochondrie
Noyau
Centriole
Lysosome
2.2 - Fonctionnement cellulaire
2.2.1 - La membrane plasmique et les échanges cellulaires
Nous choisissons comme exemple de complexe macromoléculaire, l’organisation de la membrane plasmique.
L’isolement du milieu extracellulaire et la compartimentation intracellulaire (voir document 2) sont deux
conditions nécessaires au bon fonctionnement de la cellule. Celles-ci sont assurées par les membranes biologiques
qui participent également aux transports et aux échanges de molécules.
Les membranes biologiques (membranes plasmique, du réticulum, de l’appareil de Golgi, des mitochondries…)
sont constituées d’une bicouche phospholipidique. Ces phospholipides sont des molécules amphipathiques
formées d’une partie hydrophile et d’une partie hydrophobe. Elles comportent aussi d’autres lipides comme des
glycolipides et du cholestérol. Ces glycolipides sont formés d’une partie lipidique et d’une partie glucidique, la
partie glucidique étant toujours orientée vers la face externe de la membrane.
Sur le schéma d’une bicouche de phospholipides, montrer le rôle de frontière de cette
membrane entre les LIC et LEC en plaçant les principaux ions de ces liquides.
Activité 3
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Partie 1 - Organisation de l’être humain - Chapitre 3 - La cellule animale
Au sein de cette bicouche se trouvent intégrées des protéines qui peuvent traverser la membrane et s’y déplacer
grâce à la fluidité de l’environnement lipidique qui les entoure, d’où le nom de mosaïque fluide pour décrire la
structure des membranes biologiques. Les protéines associées aux membranes sont responsables de la plupart des
fonctions spécifiques de ces dernières. Certaines protéines peuvent contenir une ou plusieurs régions riches en
acides aminés hydrophobes qui établissent des liens avec la partie lipidique, on parle de protéines intrinsèques
(canaux transmembranaires, récepteurs…). D’autres protéines sont simplement reliées par des liaisons non
covalentes à la bicouche. Ces protéines extrinsèques peuvent se situer sur les deux versants de la membrane. On
retrouve aussi la présence de glycoprotéines localisées sur la face externe de la membrane qui avec les glycolipides
forment le glycocalyx (voir document 2).
Annoter le document 2 en utilisant le texte précédent.
Activité 4
Document 2L’organisation de la membrane plasmique
La membrane plasmique est donc une interface qui assure une perméabilité sélective entre l’extérieur de la cellule
et son cytoplasme. Plusieurs mécanismes assurent les différents échanges :
l L’osmose correspond au passage d’eau au travers d’une membrane perméable du milieu le moins concentré
(hypotonique) vers le milieu le plus concentré (milieu hypertonique).
La diffusion libre correspond au passage de substance selon son gradient c’est-à-dire du milieu le plus l
concentré vers le milieu le moins concentré (le seul problème est la solubilité des solutés dans la bicouche
hydrophobe)
Le transport facilité intervient pour des métabolites cellulaires comme les ions, les oses ou les acides aminés l
qui ne peuvent pas traverser librement la bicouche (en raison de leur caractère hydrophile). Dans ce cas des
protéines membranaires vont faciliter le passage transmembranaire dans le sens du gradient de concentra-
tion de la substance (exemples des transporteurs de glucose et de nombreux canaux ioniques…)
Le transport actif correspond au passage de molécules au travers de la membrane contre le gradient de l
concentration (dans le sens inverse de la diffusion libre ou du transport facilité). Les protéines membranai-
res qui réalisent ce travail doivent utiliser de l’énergie (ATP).
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42 Partie 1 - Organisation de l’être humain - Chapitre 3 - La cellule animale
Schématiserunehématielorsquecelle-ciestplacéedansdel’eaudéminéralisée,expliquer
le phénomène.
Activité 5
À partir des données trouvées dans l’activité 3, schématiser sur le document 3, la diffusion
des ions sodium et potassium lorsque les canaux ioniques s’ouvrent. Indiquer au préalable
les gradients de concentration de chaque ion.
Activité 6
Document 3
Exercice sur les échanges ioniques à travers
la membrane plasmique
Au repos
LEC
LIC
Canal potassique Canal sodique
Lors de l’ouverture des canaux
LEC
LIC
Canal potassique Canal sodique
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Lorsqu’une cellule doit absorber ou rejeter des molécules de grosse taille, incapables de traverser la membrane, elle
met en œuvre les mécanismes d’exocytose et endocytose.
Activité 7
Les cellules disposent de nombreux récepteurs (protéines membranaires) qui transmettent en permanence
des informations permettant un ajustement du fonctionnement des cellules. De plus, la cellule doit recevoir en
permanence des nutriments pour élaborer ses propres structures.
Par exemple le glucose ne peut franchir les membranes des cellules que par un mécanisme de diffusion facilitée
grâce à des transporteurs de glucose (spécifiques de certains organes comme le foie, le cerveau, les muscles et le
tissu adipeux).
Décrire sous forme d’un schéma cette diffusion facilitée du glucose par une cellule et son
adaptation.
Activité 8
Définir les termes exocytose et endocytose.
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Par un schéma simple, illustrer le processus de phagocytose (internalisation de bactéries
par des leucocytes afin d’assurer leur destruction).
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