La cellule
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LA CELLULE 1. Introduction Premiers organismes terrestres (450 M années) 1 Les cellules, dans notre corps, baignent dans un liquide (comme leurs ancêtres unicellulaires dans la mer) : le liquide interstitiel Structure générale d'une cellule animale eucaryote 2 2. La membrane cellulaire • Frontière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule et compartimentation interne • Union des cellules entre elles • Échanges entre le cytosol et le liquide interstitiel Structure de la membrane • Épaisseur : 7 à 8 nm • Deux feuillets visibles au microscope électronique 3 Composition chimique • Lipides Phospholipides (et glycolipides) Cholestérol (15% à 50% des lipides) • Protéines • Glucides Comportement des phosphoglycérolipides face à l'eau: Groupement phosphate polaire hydrophile Acides gras non polaires hydrophobes 4 Les phospholipides mélangés à l’eau peuvent former des liposomes, petites sphères formées d’une double couche de molécules. Modèle de la mosaïque fluide • Deux couches de phospholipides • Protéines à la surface et à travers • Polysaccharides attachés aux lipides ou aux protéines • Cholestérol entre les phospholipides Les molécules se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres 5 LIPIDES LIPIDES • Phospholipides (deux couches) • Cholestérol (15% à 50 % du total des lipides) Cholestérol : rôle dans le maintien de la fluidité de la membrane Propriétés d’une membrane de phospholipides : Peut se réparer d’elle-même Si la membrane est percée ou déchirée, les molécules de phospholipides qui s’étaient écartées les unes des autres peuvent à nouveau se rapprocher et fermer l’ouverture. Peut varier facilement sa taille Si on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci se joignent aux autres et la membrane s’agrandit. Inversement, elle peut réduire sa taille si on enlève des molécules. Permet à une sphère de se diviser Il suffit de resserrer l’équateur d’une sphère pour obtenir deux sphères. Deux sphères peuvent fusionner pour en former une plus grande 6 Protéines de la membrane • Transport • Enzymes • Récepteurs • Adhérence entre les cellules Glycoprotéines Glycoprotéines très très variables variables d'un d'un individu individu àà l'autre. l'autre. Permettent au système immunitaire Permettent au système immunitaire de de distinguer distinguer ses ses cellules cellules des des cellules cellules étrangères. étrangères. 7 Chaînes de glucides souvent attachées aux lipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines) 3. Le transport membranaire Passage de substances à travers la membrane peut se faire : • Par transport passif (sans dépense d’énergie) • Par transport actif (avec dépense d’énergie) 8 3.1 Transport passif • Diffusion simple • Diffusion facilitée • Osmose 3.1.1 Diffusion simple 9 Une substance diffuse suivant son gradient de concentration : de la zone la plus concentrée à la zone qui l’est moins. Gradient = différence Le gradient de concentration entre deux milieux c'est la différence de concentration entre les deux milieux. Perméabilité sélective La double couche de lipides est perméable: • Aux molécules très petites (H2O, CO2, O2) • Aux molécules liposolubles (hydrophobes, non polaires) La double couche de lipides est imperméable: • Aux grosses molécules et à la plupart des molécules solubles dans l’eau. • Aux ions (K+, Cl-, Na+ ) 10 Des protéines de la membrane permettent le passage de ce qui ne peut passer à travers les lipides : • Forment des canaux à travers la membrane OU • s’associent aux molécules à transporter et les déplacent dans la membrane N.B. Ces canaux sont généralement spécifiques : une seule substance bien précise peut les traverser et aucune autre. Donc, ce n'est pas n'importe quelle substance qui peut traverser la membrane = perméabilité sélective. 11 Les canaux de la membrane sont souvent formés de plusieurs sous-unités : Canal de membrane 12 Certains canaux peuvent s'ouvrir et se fermer : 13 Exemple: canal ionique permettant le passage d’anions Transporteurs de membrane: • Peuvent se faire et se défaire rapidement • Certains peuvent se fermer et s’ouvrir ==> changement de perméabilité de la membrane • Sont souvent très sélectifs 14 Exemple de protéine de transport Canal fermé Canal ouvert 3.1.2 Diffusion facilitée La diffusion se fait par l ’intermédiaire d ’une protéine de la membrane. N .B. • Pas de dépense d ’énergie • Se fait selon le gradient de concentration 15 3.1.3 Osmose Côté dilué Côté plus concentré = hypotonique = hypertonique Membrane perméable à l’eau L’eau se déplace du côté hypotonique (dilué) au côté hypertonique (concentré en soluté) 16 L’osmose, c’est l’eau qui se déplace en suivant son gradient de concentration Molécules d'eau libres Molécules d'eau non libres Les molécules de soluté diminuent le nombre de molécules d'eau qui sont libres de se déplacer. L'eau se déplace de là où les molécules libres sont abondantes à là où il y en a moins. L’eau traverse la membrane des cellules : • En passant entre les molécules de phospholipides 17 Hypertonique Hypotonique Globules rouges en milieu: • Isotonique (milieu de concentration = 0,9%) • Hypotonique (milieu à moins de 0,9%) • Hypertonique (milieu à plus de 0,9%) 0,9% 0,9% 0,9% < 0,9% 0,9% > 0,9% 18 Pourquoi les solutions physiologiques sont-elles salées (0,9% NaCl) ? Globules rouges en milieu hypertonique INTESTIN L’osmose joue un rôle important dans le déplacement des liquides dans l’organisme SANG LIQUIDE INTERSTITIEL LIQUIDE INTRACELLULAIRE REINS Que se produirait-il si le sang devenait hypertonique ? Et s’il devenait hypotonique ? 19 Pourquoi peut-on conserver les aliments dans de la saumure (solution concentrée en sel) ? Salage de la morue au XVIIIe siècle Tiré du Traité général des pesches, par Duhamel du Monceau, 1772 (Bibliothèque nationale du Canada) L’acidité (vinaigre) favorise encore plus la préservation 3.2 Transport actif : Ressemble à la diffusion facilitée MAIS : • Besoin d’une source d ’énergie • Peut se faire CONTRE le gradient de concentration (du moins concentré au plus concentré) • Nécessite un transporteur (protéine de transport) 20 Transport actif Indique une dépense d’énergie 21 Transport en vrac • Exocytose • Endocytose Endocytose Exocytose 22 Phagocytose d’une bactérie par un globule blanc Phagocytose d’un vieux globule rouge par un globule blanc 4. Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi Le réticulum endoplasmique 23 Ribosomes L'appareil de Golgi 24 5. Mitochondrie 25 5.2 Production d'énergie par respiration Matière organique + O2 Matière inorganique + H2O + Énergie Tous les glucides peuvent se transformer en glucose. Glucose = "carburant" dans la respiration cellulaire 1 glucose + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Énergie 26 Énergie fournie par : 1 g de glucides ou 1 g de protéines : 4,1 Kcal 1 g de lipides : 9 kcal Dépenses énergétiques quotidiennes d’une personne : 2000 à 3000 Kcal 27 p. p. 3-24 3-24 Énergie consommée selon l’activité Énergie fournie par certains aliments 1 kcal / m 1 carotte 25 kcal 1,5 à 2 kcal / m 1 banane 100 kcal Debout 2 à 3 kcal / m 1 Big Mac Marche 3 à 5 kcal / m Repos total Assis Jouer au tennis 8 à 12 kcal / m 580 kcal 1 grosse frite 550 kcal 1 gros Coke 320 kcal 1450 kcal L’alcool est une forme de glucose partiellement dégradé. L’alcool fournit de l’énergie : USDA National Nutrient Database 1 once de Vodka = 1 once de sirop d’érable (en calories) 6. Le noyau Nucléole Noyau 28 F I N 29
