Préparation à l’Agrégation Interne Paris VI 2010 - 2011 Séances des 18 et 22 Septembre BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLECULAIRE LE FONCTIONNEMENT D’UNE CELLULE EUCARYOTE DOC 1 : ORGANISATION DES CELLULES ANIMALE ET VEGETALE LA CELLULE ANIMALE LA CELLULE VEGETALE CELLULE ACINEUSE PANCREATIQUE CELLULE CHLOROPHYLLIENNE 1 DOC 2 : LA MEMBRANE PLASMIQUE LES LIPIDES MEMBRANAIRES LES PROTEINES MEMBRANAIRES A : Les chaînes latérales hydrophobes des acides aminés formant l'hélice α entrent en contact avec les queues hydrocarbonées hydrophobes des molécules phospholipidiques, tandis que les parties hydrophiles du squelette polypeptidique forment des liaisons hydrogènes les unes avec les autres à l'intérieur de l'hélice. Environ 20 acides aminés sont nécessaires pour traverser de cette façon une membrane. B : Dans cet exemple, sept hélices α transmembranaires sont situées dans la bicouche lipidique. Les chaînes latérales hydrophobes d'acides aminés d'un côté de chaque hélice α entrent en contact avec les queues hydrocarbonées hydrophobes, tandis que les chaînes latérales hydrophiles sont du côté opposé des hélices. C : Structure tridimensionnelle d'une porine de la membrane externe d'une bactérie (Rhodobacter capsulatus) déterminée par cristallographie aux rayons X. La protéine comprend 16 feuillets β recourbés sur eux-mêmes, qui forment un canal transmembranaire rempli d'eau. DOC 3 : LE RETICULUM ENDOPLASMIQUE Reconstruction tridimensionnelle d'une région des RE lisse et rugueux et électronographie Le RE rugueux tire son nom des nombreux ribosomes présents à sa surface cytosolique, il forme des empilements orientés de saccules aplatis, chacun ayant une cavité de 20 à 30 nm de large. La membrane du RE lisse est reliée à ces saccules et forme un fin réseau de tubules de 30 à 60 nm de diamètre. 2 DOC 4 : L'APPAREIL DE GOLGI Reconstruction tridimensionnelle d'un dictyosome et électronographie L'appareil de Golgi forme un empilement de saccules membraneux aplatis. Il reçoit des vésicules de transition provenant du réticulum endoplasmique, modifie les matières qu'elles contiennent et les emmagasine pour exportation ultérieure vers la membrane plasmique ou d'autres destinations. L'appareil de Golgi présente une polarité structurale et fonctionnelle : il comporte une face cis, qui reçoit les vésicules, et une face trans qui les redistribue. Analyse de la composition enzymatique des membranes de l’appareil de Golgi DOC 5 : LYSOSOME ET PEROXYSOME LYSOSOME (MET) PEROXYSOME (MET) 3 DOC 6 : LES MOLECULES CONSTITUTIVES DU CYTOSQUELETTE DOC 7 : POLYMERISATION DES MICROTUBULES ET MOTEURS MOLECULAIRES DOC 8 : FILAMENTS INTERMEDIAIRES ET FILAMENTS D’ACTINE 4 DOC 9 :TRADUCTION ET MATURATION DES PROTEINES ELECTRONOGRAPHIE DES RESULTATS D’EXPERIENCE DE PULSE-CHASE APRES DIFFERENTS TEMPS DE CHASSE 3MN 17 MN 117 MN L’ELONGATION LES ETAPES DE L’INSERTION CO-TRADUCTIONNELLE 5 DOC 10 : LE ROUTAGE (ADRESSAGE) DES PROTEINES LE ROUTAGE DES PROTEINES EXOCYTEES LE ROUTAGE CELLULAIRE DOC 11 : LES TRISKELIONS DE CLATHRINE ET LEUR ASSEMBLAGE DOC 12 : VESICULE EN BOURGEONNEMENT 6 DOC 13 : V-SNARE ET T-SNARE, RECONNAISSANCE ENTRE COMPARTIMENTS DONNEUR ET ACCEPTEUR DOC 14 : MATRICES EXTRACELLULAIRES ANIMALE ET VEGETALE Section semifine de la région périphérique de l'hypocotyle de Electronographie de peau humaine (MEB) soja dans la région en croissance (MET) DOC 15 : LA PAROI PECTOCELLULOSIQUE Les cellules immatures commencent par élaborer leur paroi primaire. Au terme de leur croissance, une paroi secondaire, plus résistante, est élaborée à l'intérieur de la paroi primaire. Une lamelle moyenne adhésive cimente les cellules adjacentes. Les plasmodesmes, établissent une continuité entre les cytoplasmes de cellules voisines (MET). 7 DOC 16 : LA PAROI, MATRICE EXTRACELLULAIRE VEGETALE MODELE D'UNE PORTION DE PAROI DISTRIBUTION DES COMPOSANTS DE LA PAROI VEGETALE La teneur en eau est élevée et atteint 60 à 80 % du poids de Les barres cylindriques représentent des fibrilles de cellulose, fournissant la force de résistance la matière fraiche d'une paroi jeune élastique; d'autres polyholosides s'entrecroisent avec les fibrilles de cellulose et remplissent les espaces entre eux fournissant la résistance à la compression. La lamelle du milieu ou lamelle moyenne cimente une paroi à une autre. DOC 17 : LA MISE EN PLACE DE LA MATRICE EXTRACELLULAIRE VEGETALE LE DEPOT ORIENTE DE CELLULOSE DANS LA PAROI D'UNE CELLULE DE PLANTE Réplique de cryofracture de la membrane Modèle montrant comment l'orientation des d'une cellule d'algue microfibrilles de cellulose extra-cellulaires nouvellement déposées pourrait être déterminée par l'orientation des microtubules intracellulaires. Les volumineux complexes enzymatiques de cellulose synthétase sont des protéines membranaires intégrales qui synthétisent continuellement des microfibrilles de cellulose sur la face externe de la membrane plasmique. Aperçu synthétique des voies de synthèse et de sécrétion 8 DOC 18 : LA MATRICE EXTRACELLULAIRE ANIMALE Micrographie électronique de fibres de collagène humain montrant leur organisation caractéristique en bandes, conséquence de la disposition des monomères. Les bandes se suivent le long de la fibre avec une périodicité de 64 à 70 nm. DOC 19 : LA SYNTHESE DU COLLAGENE DOC 20 : LES PROTEOGLYCANNES (B) Protéoglycanne du cartilage (PM = 3 x 106) Molécule constituée de nombreuses chaînes de GAG liées de façon covalente à un "noyau" protéique. De nombreux protéoglycannes sont plus petits que celui-ci et leur chaînes de GAG sont souvent limitées à des régions particulières de la chaîne polypeptidique centrale. 9 DOC 21 : LES GLYCOPROTEINES DE LA MATRICE EXTRACELLULAIRE STRUCTURE D'UN DIMERE DE FIBRONECTINE Electronographie de Schéma d'un dimère de fibronectine molécules isolées ombrées au platine LA LAMININE Electronographie de Dessin schématique d'un modèle de la structure de la molécules isolées lamine. La longueur de chacune des chaînes dépasse ombrées au platine 1500 résidus DOC 22 : LES JONCTIONS DANS UNE CELLULE EPITHELIALE 10 DOC 23 : HEMIDESMOSOME REPRESENTATION MICROGRAPHIE ELECTRONIQUE DE SCHEMATIQUE D'UN PLUSIEURS HEMIDESMOSOME HEMIDESMOSOMES montrant la plaque dense située à la face interne de la membrane plasmique et les filaments intermédiaires qui s'étendent dans le cytoplasme. Les hémidesmosomes ancrent des filaments de kératine d'une cellule épithéliale à la lame basale. DOC 24 : STRUCTURE DES JONCTIONS D’ANCRAGE ET ADHERENTES (A) Electronographie d'un A B desmosome joignant deux cellules épidermiques de Triton, montrant l'attachement des filaments de kératine. (B) Schéma d'un desmosome. Sur la surface cytoplasmique de chaque membrane plasmique se trouve une plaque dense faite de protéines intracellulaires d'attachement, plaque à laquelle se rattachent des filaments de kératine. Des protéines de la famille des cadhérines sont ancrées à la face extérieure de chaque plaque, et elles traversent la membrane pour lier ensemble les deux cellules. Les jonctions adhérentes 11 DOC 25 : LA JONCTION SERREE OU JONCTION ETANCHE Electronographie d'une jonction étanche Modèle de structure de jonction étanche, montrant comment, pense-t-on, les unissant la membrane plasmique du pôle cellules sont soudées entre elles par des protéines du feuillet externe de la apical de deux entérocytes.1 : micro- membrane plasmique. villosités. 2 : Jonction serrée. 3 : Chaîne de protéines formant l jonction étanche. DOC 26 : LA JONCTION COMMUNICANTE Jonctions gap purifiées et fixées dans la glace, observées en MET DOC 27 : LES PLASMODESMES Electronographie d'une coupe à travers un plasmodesme d'un gamétophyte de fougère On voit que le desmotubule est forme d'une membrane qui est en continuité avec le RE du cytoplasme des deux côtés de la membrane plasmique 12