cours biologie cellulaire svtu s1 pdf
Salut cher étudiant voilà le cours biologie cellulaire svtu s1 pdf faculté des sciences sciences de la terre et de l'univers et vous pouvez le télécharger en format pdf, La biologie cellulaire est une science qui étudie la structure, le fonctionnement et le comportement desdivers types cellulaires animaux, végétaux ou bactériens.La taille des cellules étant trop petite pour être observées à l'œil nu, leur découverte n'a été possiblequ'après l’invention de la microscopie au cours du XVIIème Siècle. En observant un fragment de liègeau microscope, Robert Hooke (1664-1665) a constaté que ce tissu est criblé de petites cavités auxquellesil donna le nom de " cellules " (cellula = petite chambre).
Mais l'étude des cellules n'a progressé significativement que vers le début du XIXème Siècle suite àl’utilisation de microscopes de plus en plus perfectionnés. Ainsi, plusieurs chercheurs ont pu décriredes cellules dans des organismes variés.
En 1839, le botaniste SCHLEIDEN et le zoologiste SCHWANN énoncèrent la « théorie cellulaire »selon laquelle, tous les êtres vivants animaux et végétaux sont constitués de cellules et que la cellule estl'unité structurale de la vie. En 1858, VIRCHOW a complété ce concept en proclamant que toute celluleproviendrait nécessairement d’une cellule préexistante.
ORGANISATION GENERALE DE LA CELLULE
La microscopie électronique a permis de montrer l’existence de deux types fondamentaux del’organisation cellulaire: les procaryotes et les eucaryotes. Ils possèdent tous une membrane plasmiquequi délimite un cytoplasme dans lequel il y a l’information génétique, mais ils comportent desdifférences essentielles.
LES PROCARYOTES
Les procaryotes sont divisés en deux groupes: les archéobactéries (ou archées) et les eubactéries (oubactéries). Les archéobactéries sont souvent des extrémophiles qui peuvent vivre dans des milieuxextrêmes de salinité (halophiles), d'acidité (acidophiles), ou de température (thermophiles),... Leseubactéries sont plus nombreux; ils comprennent les bactéries et les cyanobactéries (algues bleues).Les procaryotes sont des cellules de petite taille (0,2 à 10 µm) consistant en un seul compartimententouré par une membrane plasmique.
Ils ne possèdent pas d’organites bien définis tels quemitochondries, chloroplastes, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi ou lysosomes (figure 1-3).Leur cytoplasme contient des ribosomes (70S) plus petits que ceux des eucaryotes (80S). À la place dunoyau, ils ont un seul chromosome appelé Nucléoïde formé d’une double hélice d’ADN circulaire. Lenucléoïde est en contact direct avec le cytoplasme ; il n’y a ni membrane nucléaire ni nucléole. Lescellules procaryotes sont généralement entourées d’une paroi cellulaire et n'ont pas de cytosqueletteélaboré. Leur division se fait par une simple bipartition ou Scissiparité.
Certains procaryotes ont un ou plusieurs flagelles qui leur permettent de se déplacer; mais leur structureest différente de celle des flagelles des eucaryotes. D’autres bactéries contiennent également des pili quisont souvent impliquées dans l'adhérence à la surface d'autres cellules. Les procaryotes les pluscomplexes sont les cyanobactéries.
Elles sont autotrophes grâce au phénomène de photosynthèse qui sedéroule au niveau de leurs membranes intracytoplasmiques contenant des pigments chlorophylliens(figure 1-4). Ces membranes ressemblent beaucoup aux membranes thylakoïdales des chloroplastes descellules végétales eucaryotes (voir Systèmes de conversion d'énergie).
LES EUCARYOTES
Ils comprennent les protistes, les plantes et les animaux. Leurs cellules possèdent des systèmesmembranaires internes qui délimitent plusieurs compartiments comme le réticulum endoplasmique etl’appareil de Golgi, et des organites entourés de membrane(s) tels que le noyau, les mitochondries,les peroxysomes, ainsi que les lysosomes chez les animaux et les chloroplastes chez les végétaux(figure 1-5). Leur noyau contient au moins deux chromosomes (ADN et protéines histones) et un ouplusieurs nucléoles. Les cellules eucaryotes contiennent un cytosquelette formé de filamentsprotéiques. Elles se divisent par mitose
Il y a des différences essentielles entre cellule animale et cellule végétale :
- Les cellules animales n'ont pas de paroi rigide autour de leur membrane plasmique et n’ont pas dechloroplastes. Elles possèdent des lysosomes et des centrioles. Leur division se fait par constriction dela cellule.
- Les cellules végétales sont entourées d’une paroi pectocellulosique rigide. Leur cytoplasme renfermeune ou quelques grandes vacuoles. La vacuole, qui peut atteindre 80 % du volume cellulaire, est limitéepar une membrane appelée tonoplaste. Elle renferme de l'eau et des molécules organiques etinorganiques, ainsi que des composés toxiques. Les vacuoles jouent également un rôle digestifsemblable à celui des lysosomes des cellules animales. Les cellules végétales contiennent deschloroplastes qui leur donnent la capacité de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique. Chez lesvégétaux supérieurs, il n’y a pas de centriole. À cause de la présence d'une paroi rigide, la cytodiérèse enfin de mitose est différente de celle de la cellule animale; elle se fait par formation d’une cloison appeléephragmoplaste, qui sépare les deux cellules filles.
MEMBRANE PLASMIQUE
La membrane plasmique est un complexe qui enferme la cellule et définit ses limites. Elle sépare ainsile cytosol (milieu intracellulaire) du milieu extracellulaire et assure tous les mécanismes de relationentre ces deux milieux. La membrane plasmique règle les échanges et maintient les différencesessentielles entre la cellule et son milieu environnant. Elle intervient également dans les processusd'adhésion, de reconnaissance cellulaire, de formation de tissus, de communication des cellules entreelles ou avec le milieu où elles vivent, ...
COMPOSITION CHIMIQUE
Les membranes plasmiques sont constituées principalement de lipides et de protéines maintenusensemble surtout par des liaisons non covalentes. Les lipides constituent environ 50% de la masse dela plupart des membranes plasmiques animales, et presque tout le reste étant des protéines. Cependant,comme les molécules lipidiques sont petites par rapport aux molécules protéiques, il y a environ 50molécules lipidiques pour chaque molécule protéique dans les membranes cellulaires. Certaines desmolécules lipidiques et protéiques sont associées à des glucides.
ROLE ET ACTIVITES DE LA MEMBRANE PLASMIQUE
Alors que la bicouche lipidique fournit la structure de base de la membrane plasmique, les protéinesmembranaires effectuent la plupart des fonctions spécifiques de la membrane. Ces fonctions peuventvarier selon le type cellulaire.
PERMEABILITE
En raison de son intérieur hydrophobe, la bicouche lipidique des membranes cellulaires limite lepassage de la plupart des molécules hydrophiles. Cette fonction de barrière permet à la cellule demaintenir des concentrations de solutés dans le cytosol différentes de celles du milieu extracellulaire.Les cellules utilisent des protéines membranaires spécialisées dans le transport pour permettre à dessolutés hydrophiles spécifiques de traverser la membrane sans entrer en contact direct avec l’intérieurhydrophobe de la bicouche lipidique. Il existe deux catégories de protéines de transport membranaires:les transporteurs et les canaux. Le passage de soluté à travers les transporteurs peut être actif oupassif, alors que celui à travers les canaux est toujours passif et se fait beaucoup plus rapidement quele transport assuré par les transporteurs.
Perméabilité à l’eau
La membrane plasmique est très perméable à l’eau (plusieurs fois plus rapidement que les moléculeslipidiques les plus petites). L’eau traverse la membrane par un phénomène d’osmose. L’osmose c’estle passage d’eau à travers une membrane semi-perméable, d’une solution moins concentrée vers unesolution plus concentrée. Ce phénomène s’observe facilement sur les hématies.
Ainsi, pour une concentration de 0,9% de NaCl, qui est égale à celle du plasma sanguin, le volume deshématies reste constant. Cette solution est isosmotique. Pour des concentrations de NaCl inférieures à- 8 -0,9%, les hématies absorbent de l’eau et gonflent jusqu’à éclater (hémolyse). Ces solutions sonthyposmotiques. Pour des concentrations en NaCl supérieures à 0,9%, les hématies libèrent desmolécules d’eau dans le milieu et se rétractent.
Ces solutions sont hyperosmotiques.Cette grande perméabilité à l’eau malgré le caractère hydrophobe de la partie interne de la membrane,est due à la présence de pores constitués par des protéines intégrées au sein de la membrane plasmiqueappelés aquaporines (Figure 2-7). Chaque aquaporine est constituée par quatre sous unités protéiquesformant chacune un canal qui fait passer les molécules H2O.
Perméabilité aux non électrolytes
Les molécules sans charge électrique se déplacent à travers la membrane plasmique, du milieu le plusconcentré vers le milieu le moins concentré. On dit qu’il y a " diffusion " dans le sens du gradient deconcentration. C’est une diffusion " passive " qui ne nécessite pas d’apport d’énergie par la cellule. Lavitesse de diffusion d’une substance non électrolytique dépend de deux facteurs ; la solubilité de cettesubstance dans les lipides et sa taille.
Perméabilité aux électrolytes
Les ions sont présents dans la cellule à des concentrations bien déterminées qui peuvent être différentesde celles du milieu extracellulaire. C'est l'exemple du sodium et du potassium comme le montre letableau ci-dessous au niveau d’une cellule musculaire. À l’intérieur des cellules, il y a abondance enpotassium K+et pauvreté en sodium Na+par rapport à l’extérieur de la cellule.
La bicouche lipidique est imperméable aux ions. Mais, ces derniers peuvent traverser la membraneplasmique via les protéines membranaires.Normalement, les ions inorganiques K+et Na+peuvent diffuser à travers la membrane plasmique dansle sens de leur gradient électrochimique (pour les ions, il y a à la fois un gradient de concentration etun gradient électrique à travers la membrane). Cette diffusion se fait par l’intermédiaire d’ionophoresqui sont des canaux transmembranaires constitués par des protéines transmembranaires.
CHAPITRE 1 : TELECHARGER
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SEMESTRE 1