Biologie cellulaire S1 PDF

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Summary

Organisation de la cellule et les fonctions des différents organites
Notions d'histologie
Mitose
Cancer...

Description

Bio cellulaire I-Introduction à la biologie cellulaire: 1) La cellule : unité et diversité ; eucaryotes et procaryotes La biologie cellulaire est avant tout décrire avec précision: -la diversité des cellules dans le monde du vivant (ex: bactéries, cellules d’un organisme…) -Leurs modificatio pns au cours de leur vie (er leurs conséquences) -leur organisation: en tissus -les structures caractéristiques des cellules et les fonctions associées Le premier qui a fait ça c’est le chevalier Ed Lamarck qui donnera la première définition de la bio. On considère la biologie comme une science jeune puisqu’elle existe 150 ans. La biologie se propose d’étudier ce qui est vivant, Mais comment définir le vivant?

- conception ancienne du vivant: vitalisme Vie: assemblage matière + principe vital (énergie vitale, vis vitales, fluide vital, etc.)

- conception moderne: matérialisme Vie= structures matérielles obéissant aux mêmes lois de la nature que la matière inerte (lois physico chimiques) ET, ces structures doivent pouvoir s’auto réparer et se reproduire en puisant des matériaux et de l’énergie dans leur environnement. (celle là est à retenir) Définition du vivant: Un être vivant est défini par:

-

sa complexité moléculaire mais aussi par sa capacité: d’accroissement et de renouvellement de sa «!substance!» grâce à son métabolisme à réagir à divers stimuli (réactivité de la molécule à l’organisme) à se reproduire avec une possibilité d’évolution la cellule est la base fondamentale de la vie

Théorie cellulaire: Tous les tissus végétaux ou animaux sont constitués de petites unités: les cellules. Il existe deux types d’organismes: les organismes unicellulaires: Certains êtres vivants ne sont faits que d’une seule cellule Ex: l’amibe et les organismes pluricellulaires: un être humaine contient de l’ordre de 100 000 milliards de cellules 10^14 Ex: L’homme 3 points à connaitre de cette théorie: -Les cellules sont les unités fondamentales de tout être vivant -les cellules sont les unités fonctionnelles de tout être vivants -Toutes les cellules proviennent de cellule vivante Il n’y a pas de génération spontanée 1/ Unité et diversité des cellules: -Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables les unes aux autres: -Il n’y a que très peu de différence entre les cellules d’une espèce à l’autre -Mais il y a une grande diversité 2/ Homéostasie cellulaire: Les cellules ne peuvent survivre que: -si le milieu dans lequel elles baignent demeure stable. Elles ne tolèrent que très peu de changement (sauf rares exceptions). Le milieu stable n’est pas forcément le même selon les cellules ! -Si leur milieu intérieur demeure stable = leur homéostasie homéostasie: Propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne stable Il y’a deux types d’homéostasies: cellulaire propre à la cellule et entre les cellule: tissulaire -

3/Métabolisme Ensemble des activités chimiques permettant de maintenir (et de construire) les structures cellulaire. Le métabolisme contient deux parties différentes: -l’anabolisme: réactions chimiques nécessitant de l’énergie pour combiner les molécules simple en molécules complexes. C’est à dire des réactions de synthèse, et donc ça a besoin d’énergie -le catabolisme: réactions chimiques relâchant de l’énergie entreposée dans les molécules complexes en les scindant en molécules plus petites. C’est à dire des réactions de dégradations, cela libère/produit de l’énergie. La biologie cellulaire est une science expérimentale: C’est à dir e qui relève de la démarche expérimentales: 1. 2. 3. 4.

On pose une problème = une question ? On élabore une (ou plusieurs) hypothèse(s) = réponse(s) potentielle(s) à la question On réalise des exp pour tester chaque hypothèse À partir des résultats exp, on valide ou non (= conclusion) l’hypothèse et si possible on propose un modele.

Ex 1: Question: Un organisme peut il se créer spontanément ou provient-il d’un organisme vivant? Hypothese: 1) Aristote: Les organismes vivants peuvent se se developper à partir de matière non vivante ou en décomposition > Viande en decomposition laissée à l’air libre -> viande contaminée par des asticots Modele aristote: Un organisme vivant peut se developper à partir de «!matière non vivante!» Conclusion: Théorie de la génération spontanée MAIS: Les conditions expérimentales ne sont pas bonnes: il faudrait au moins un témoin 2Francesco Redi: pense qu’un être vivant ne se dev uniquement qu’à partir d’un être vivant. Il refait exactement la même expérience en ajoutant d’autre condition: cf poly Nouveau modele: un organisme vivant ne se développe qu’à partir d’un autre organisme vivant. Exemple 2: ex des fourmis Organisation du vivant: Grandes discontinuités au sein du monde vivant: é Deux grands groupes fondamentalement different: -les cellules procaryotes(= eubacteries et les archées (milieu à condition de vie extreme)) -les cellules eucaryotes (= toutes les autres cellules) et Celles ci on un ancêtre commun nommé LUCA caryote: veut dire noyau en grec et pro: avant = sans > et eu: vrai = avec A. Les cellules procaryotes (sans noyau) -Taille: 1-3 micrometres en général -pas d’organites presents organites: compartiment intracellulaire délimité par une membrane. -materiel génétique dans le cytoplasme (non enfermé dans un noyau) B. Les cellules eucaryotes On distingue les cellules animales des végétales Taille général: 10 à 20 micrometre; animaux 30 à 100 micromètre: végétaux -Contient de nombreux organites -Materiel génétique enfermé dans un noyau cf: schéma eucaryote -membrane plasmique: délimite et entoure la cellule en protégeant le milieu intracellulaire tout en maintenant les échanges -noyau: contient l’information génétique principalement sous forme d’adn, lieu de la réplication et de la transcription -enveloppe nucléaire: double membrane (interne et externe) qui délimite le noyau, elle est percée de pores nucléaires qui permettent les échanges entre le cytoplasme et le noyau c'est à dire le trafique nucléon cytoplasmique chromatine: mélange d’adn et de protéines. On distingue deux types de chromatines. - L’euchromatine (apparait claire et diffuse-: chromatine active

-l’hétérochromatine: apparait sombre et compacte: chromatine inactive trop compacte donc polymérase ne peut pas accéder à l’ADN Cette distinction ne peut se voir qu’en MET: microscopie électronique à transmission nucléole: région nucléaire où se fait la transcription des ARN ribosomiques = ARNr Il existe un ou plusieurs nucléoles dans le noyau. Plusieurs types de ribosomes: -libres; cytoplasme polyribosomes=polysomes, ils sont là que sur un ARN -attachés: aux membranes et on le retrouve au niveau du RER (ou REG) Ce sont d’énormes complexes supra moléculaires constitués par un mélange d’ARNr et de protéines. Ce sont eux qui assurent la synthèse des protéines rer: réseaux très complexes de membranes sur lesquels sont attachés les ribosomes. Sa fonction principale est la synthèse des protéines de la voie de sécrétion. REL: tres proche du RER mais sans ribosomes à sa surface il a pour fonction la synthèse de lipides mitochondrie organite délimité par double membrane impliqué dans la respiration cellulaire et l’énergétique cellulaire (ATP) elle est aussi impliquée dans la mort cellulaire programmée appareil de golgi: saccules aplaties il est impliqué dans la modification des protéines. vésicules de sécrétion/exocytose: elles permettent la sécrétion par la cellule de molécule entre cellulaire (exo=vers l’extérieur) péroxysome impliqué dans la detoxifiction cellulaire somes: corps/particules/petit élément peroxy: proxy d’hydrogène: eau oxygènée lysosomes: lieu de la dégradation cellulaire il contient les enzymes nécessaires pour dégrader tous les constituants necessaires. lyse: degradation. vésicule d’endocytose: (endo: dedans) permettent l’internalisation de matériel extra cellulaire cytoplasme: cystosole + organises cytosole: partie soluble, partie «!liquide!» (plutot la consistance d’un gel) cytosquelette: participe à l’architecture c'est à dire la charpente de la cellule et jour un rôle dans la relation de la cellule avec son environnement organisation de la cellule végétale paroi vegetale; se situe au delà de la membrane plasmiques et elle est caractéristique des cellule végétale et donne sa rigidité à la cellule. chloroplastes: ce sont des organites spécialisé et spécifiques des végétaux qui contiennent de la chlorophylle, ils assurent la photosynthèse c’est à dire l’utilisation de l’énergie lumineuse pour fabriquer de la matière. ` vacuole centrale: caractéristiques des cellules végétale, elle a pour fonction principalement de contrôler l’homéostasie et l’équilibre hydrique de la plante (c’est elle qui récupère l’eau quand on arrose) plasmodesmes: systeme de communication particulier probablement dû à la présence de la paroi. diversité cellulaire: Organisme humain: 100 000 milliards de cellules 200 types de cellules diversité: de formes, de tailles et de fonctions Les eucaryotes s’organisent en deux type les unicellulaires: protozoaires les pluricellulaire: métaphyte et métazoaire diversité des cellules eucaryotes: schéma B)Organisation tissulaires

Definition: ensemble coopératif de cellules qui forment une association territoriale et fonctionnelle. C'est à dire un ensemble de cellules organisées de manière spécifiques et ayant des caractères à la fois fonctionnelle et morphologique analogue. Leurs fonctions cordonnées permettent de remplir les fonctions diverses de l’organe auquel appartient le tissu.Un tissu rempli un rôle qui résulte de l’intégration quantitative et qualitative de la fonction des cellules qui le composent. Composition d’un tissu: Un tissu (quelque soit le type de tissu) c’est un mélange de cellules et de matrice extra cellulaire (notée MEC) Ce qui varie d’un tissu à l’autre c’est la nature des cellules, la composition de la MEC, ainsi que que la proportion relative des cellules à l’intérieur de ces tissus. MEC: mélange de protéine fibreuse et de substance fondamentale Il existe 4 groupes de tissus: -Les tissus musculaires -les tissus nerveux: -tissus épithéliaux (épithélial au singulier) -tissus conjonctifs 1/Les tissus musculaires Ils sont constitué de cellules contractiles qu’on appelle des myocytes. Ce tissu musculaire peut être de deux natures: a- les muscles striées Ceux-ci se sous-divisent en deux catégories: le muscle strié squelettique: responsable des mouvements volontaires et est composé de cellules cylindriques ces cellules sont multi nucléés (elle contient plusieurs noyaux environ 40 à 500 noyaux / cellule et le muscle strié cardiaque on les trouve au niveau du coeur, les cellules sont fourchues et possèdent un seul noyau b- les muscles lisses: Ceux-ci permettent le mouvement involontaire et ses cellules sont fusiforme et possèdent u seul noyaux 2/Tissus nerveux Les tissus nerveux complexe composé de deux types de cellules: les neurones et les cellules gliales. Les cellules gliales ont une fonction de soutien, de nutrition et de défense. On distingue deux types de cellules gliales: celles du systèmes nerveux central (= cerveau et moelle épinière) et les cellules gliales du système nerveux périphérique (=ganglion et nerds). 3/les tissus épithéliaux C’est un ensemble de cellules jointives qui permettent la séparation entre le milieu interne et le milieu externe. Il peut avoir deux types de fonctions: une fonction de revêtement et une fonction glandulaire. Sa structure va être influencé par la forme des cellules et le nombre de couche cellulaire. A chaque localisation dans l’organisme s’associe une terminologie différente. Dans la peau: épiderme Dans le coeur: endoderme Les épithélium de revêtement (=interface entre deux milieux) -Ils peuvent recouvrir la surface d’un organismes:ex: épiderme de la peau -On peut aussi les trouvent qui tapissent les cavités internes (dits aussi lumieres) en relation avec l’extérieur) ex: tube digestif, voies repiratoires, urinaires et génitales etc. épithélium glandulaires: ex: les acini pancréatique Comme les cellules de revêtement, les cellules étroitement juxtaposées et jointives. Ces cellules sont spécialisé dans la sécrétion et regroupées en amas de forme et de volume variées. Dans un épithélium, les cellule sont dites: -polarisées: poles basal, laterale et apical cf:poly La polarité structurale est associée à la polarité fonctionnelle . Autrement dit les poles n’ont pas la même fonction L’apical etant le domaine les plus spécialisé qui contient les protéines nécessaires au fonction spécifique de l’organe lame basal: MEC particuliere permet l’adhérence des cellules épithéliales au tissu conjonctif Les épithéliums sont classées en fonction 1- de notre d’assises cellulaires: le nombre de couche cellulaire

Il en y a des simples: une seule couche stratifié: multi couche 2- de la forme des cellules: simple cuboïdal: les cellules aussi haute que large: épithélium ovarien simple cylindrique (dite aussi prismatique) : plus haute que large comme l’épithélium intestinal, muceuse gastrique stratifié pavimentaeux: oesophage ou cavité buccale simple pavimentaux: les capillaires endothélium Les cellules pavimenteuses sont applaties, elles sont plus large que haute et bombé au niveau du noyau Ce n’est pas fixe, il existe par ex aussi des stratifié cuboidal etc. Fonctions: -La protection ex: l’epiderme de la peau -absorption ou de secretion: epithelium intestinal -la filtration: les reins -d’échanges (gazeux): ex: les poumons Composition On retrouve toujours la MEC et les cellules et à l’intérieur du MEC on retrouve: substances fondamentales (polysaccharides) et des protéines souvent fibreuses qui pour rôle de structure ou d’adhérence 4/Les tissus conjonctifs Ceux-ci sont composés de celles non jointives (éparpillées) et de matrice extra cellulaire.Il peut avoir un rôle de soutien, de liaison entre différents tissus ou de distinction tissulaire. En fonction de l’importance de l’un ou l’autre constituant on distingue: -le tissu conjonctif lâche pour lequel il y'a beaucoup de MEC: ex: derme -tissus conjonctif dense (ou dit aussi fibreux) ex: les tendons. -Tissus conjonctifs liquides: le sang -tissu conjonctif spécialisé (ou dit aussi très différencié): l’os ou le tissu adipeux, ou encore le cartilage. Tissu conjonctif lâche cf: tableau poly de synthèse à connaitre Fonctions: Va servir de soutien à d’autre tissu ou même d’emballage à d’autre organes -fonction de defense: nutrition: le tissu conjonctif va permette le passage de nombreuse substance entre le sang et les tissus. tableau de synthèse à connaitre LES ORGANES: 1/L’intestin L’intestin est un organe en forme de tube dont la lumière est bordée par des replis. lumiere:interieur du tube L’intestion est un organe qui contient (en autres tissus): -epithéium simple cylindrique qui repose sur une lame basale -un tissu conjonctif lâche sous-jacent (le chorion) L’intestin est un organe qui contient: un épithélium simple cylindrique qui contient: cellules épithéliales de l’intestin nommé entérocytes.Celiu-ci repose sur une lame basale Il contient aussi des cellules à mucines = cellules caliciformes: synthétise et serve un munis protecteur de l’épithélium. Le mucus est stocké au pole apicole de la cellule et déforme la cellule. On dit qu’elle est caliciforme c’est à dire en forme de calice. tissu conjonctif: les vaisseaux sanguins eux permettent de drainer les nutriments qui ont passer la barrière intestiale. Le sang permet alors de les redistribuer dans l’ensemble de l’organisme. 2/La peau La peau est un organe qui contient deux tissus differents: -un épithélium stratifié pavimenteux : l’épiderme > partie supérieur de la peau -un tissu conjonctif : le derme >partie enfouie Entre les deux ont trouve la lame basale: cf poly Fonction:

Organe est une barriere au regard d’agents physiques, biologiques, chimiques et des radiations. C’est aussi une barrière immunologique -fonction sensorielle -empeche la déshydratation -regulation de la temperature -production photochimique de la vitamine D Toutes les cellules épithéliales de a peau = kératinocyte = keratine couche épineuse: II Les cellules eucaryote: compartimentation cellulaire et fonctions associées A/ Synthèse et transport des protéines ribosome: lieu d’assemblage des acides aminés en chaine peptide (=proteine) composé d’ARNs et protéines = assemblage nucléoprotéique 1.Cytoplasme cytosol: gel dans le cytoplasme et cytoplasme comprend les organites proteines produites par des polysomes, ces protéines vont être envoyé dans des endroits particuliers de faon à remplir une fonction -dans le cytosol il y a beaucoup de protéines, et donc les protéines synthétisés pas les polysomes peuvent devenir des protéines cytosolique -proteines importées dans certains organites: noyau, mitochondries, chloroplastes, péroxysomes 2.Reticulum endoplasimique : structure Rugueux: systeme de membrane fermé qui forme un cru à l’intérieur nommé lumière et le tout forme une citerne puisque l’extérieur et l’intérieur sont différent Le RE est rugueux puisqu’il y a des ribosomes dessus le REL est en continu du RER, il ne comporte simplement pas de ribosome dessus. Le REL est responsable: de la synthèse des lipide, stockage du calcium, métabolisme (des médicaments, détoxifiacation) : rôle très important dans la cellule. RER il est en lien avec le REL, le RER est aussi en continu avec l’enveloppe nucléaire . Le RER est responsable de: la synthèse des protéines, la modification de ces protéines (N-glycosylation, ponts disulfures: cela correspond à une maturation des protéines). Enfin, le RER a une fonction de contrôle de qualité des protéines. Dans le RER il y'a des protéines enchâssées qui vont permettre lorsque le ribosome assure sa fonction d’élongation de faire passer la chaine polypeptidique dans la lumière du RER à travers un canal jusqu’au cytosole, ce passage est possible grâce à ces protéines particulieres. Les protéines qui sont synthétisés dans le RER possèdent un signal. Ces protéines synthétisé au niveau du RER sont ensuite: -soit envoyées dans la lumière du RER (proteines solubles) -soit insérées dans la membrane du RER (proteines transmembranaires) Le RER est aussi une zone où il peut y avoir une modification de ces protéines: a) La N-Glycosylation: -Ajout de motifs sucrés sur l’asparagine -protection des membranes -reconnaissance intercellulaire (groupes sanguins -reception de signaux extracellulaire Le sucre présent dans la membrane, lorsque que asparagine va passer pas loin, il va s’accrocher à celle-ci. b) Les ponts désulfures -pontages chimiques entre deux cystéines (fonction SH d’où «!sulfure!») -liaison covalente entre deux chaines polypeptidiques -repliement d’une même chaine polypeptidique. 3.Appareil de Golgi

Découvert par Camille Golgi (prix Noel (1906) ressemble à des assiettes empilées. 0 l’extrémité de celles-ci il y'a des renflements qui correspondent à la formation bourgeon qui vont former des vésicules . C’est un système membranaire, Comme le RER il un «!creux!» une lumière. accules de golgi Cet appareil à une orientation particulière: cis-golgi / trans -golgi /TGN Il ont mis par exemple de l’osnium, il ont attendu que la réduction se fasse (Ox/red) qui est dense aux électrons donc visible en microscopie electronique) On voit que chaque compartiments finalement sert à quelque chose en particulier. simliratié morphologique mais pas fonctionnelle polarité fonctionnelle de cet appareil de Gogli cis golgi: coté RER, les protéines vont rentrée elle vont passer par le goglu mediant puis le trans puis le TGN FONCTIONs: L’appareil de Golgi est lieu -du tri des protéines vers leur destination finale: telle protéine va partir là ou là -poursuite de la maturation des sucres N liés aux protéines (N-glycosylation) -des modifications protéolytiques de certaines proteines. Modification où il y'a des clivage de chaine polypeptidique, elle sont parfois nécessaires pour qu’une protéine deveienne fonctionnelle -zone de concentration des protéines -de la glycosilation des lipides (juste savoir pas savoir comment ça marche etc.) -de l’assemblage des lipoprotéines (formes de transport des lipides) > transport vésiculaire (principe) On considère qu’une protéine synthétisé dans un compartiment pourra passer dans un autre compartiment par transport vésiculaire. Il est organi...