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UNITE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DES CELLULES EUCARYOTES

 
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MessagePosté le: Sam 15 Nov - 15:58 (2008)    Sujet du message: UNITE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DES CELLULES EUCARYOTES Répondre en citant

UNITE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DES CELLULES EUCARYOTES



I – Les cellules eucaryotes, une organisation de base commune

Organites communs à toutes les cellules eucaryotes :
-noyau avec information génétique
-mitochondrie pour respiration cellulaire
-RER pour synthèse des protéines
-REL pour biosynthèse des lipides
-Golgi pour transfert des protéines synthétisées
-lysosomes pour dégradation des molécules organiques

Organites spécifiques aux cellules végétales :
-chloroplastes pour photosynthèse
-vacuole délimitée par tonoplaste pour stockage eau, minéraux, ions

SCHEMA : comparaison structure-fonction entre 1 cellule animale (cellule acineuse du pancréas/ pancréatique) et 1 végétale (cellule du parenchyme palissadique). Mise en relation ressemblances (système endo-membranaire, noyau, membrane plasmique et mitochondries) /différences (jonctions d’ancrage, vésicules de sécrétion et de transition, lame basale/plasmodesme, lamelle moyenne, paroi pectocellulosique, méat, chloroplastes, vacuole, tonoplaste)



II – Spécialisation de deux cellules eucaryotes à partir d’une organisation commune

a- Une cellule animale spécialisée : la cellule acineuse du pancréas

• Une cellule du système digestif qui secrète le suc pancréatique
Cellule acineuse produit enzymes pancréatiques sous forme de pro-enzymes (enzymes inactives) et les libère au niveau du duodénum. Ne deviennent actives que dans intestin grêle

• Localisation de la cellule acineuse
SCHEMA : localisation de la cellule acineuse du pancréas. Zoom : dans pancréas, canal pancréatique, sur lequel sont des acinus dans lesquels se trouvent les cellules acineuses près du canal sécréteur

Cellule exocrine = secrète des molécules libérées via un canal dans une partie du corps ouverte sur l’extérieur (bouche/anus)

• Polarisation de la cellule acineuse
 Mise en évidence expérimentale du fonctionnement polarisé de la cellule
Expérience pulse-chasse :
-3 minutes : on injecte des acides aminés tritiés dans les cellules acineuses (= pulse)
-on lave : on enlève les acides aminés tritiés et on remet des acides aminés frais (= début du chasse). Puis à différents moments on prélève des extraits du pancréas

Observations :
-pulse seul : acides aminés tritiés sont au niveau du RER
-après 3 minutes de chasse : acides aminés tritiés sont au niveau de Golgi
-après 120 minutes de chasse : acides aminés tritiés sont au niveau des vésicules de sécrétion et du canal sécréteur

Schématisation :
On observe un déplacement des acides aminés tritiés du RER vers canal sécréteur/du pôle basal vers le pôle apical

SCHEMA : % de grains d’argent en fonction du temps. D’abord dans RER, puis dans Golgi, puis dans vésicules de sécrétion pour que s’effectue l’exocytose
 Flux protéique et flux membranaire dans la cellule
1ère étape : ribosomes à la surface du RER synthétisent des nouvelles protéines avec les acides aminés tritiés. Les protéines sont ensuites injectées dans le RER
2ème étape : les vésicules de transition transportent les protéines vers Golgi
3ème étape : les protéines se déplacent vers les vésicules de sécrétion
4ème étape : exocytose, les protéines sont envoyées dans le canal sécréteur

b- Une cellule végétale spécialisée : la cellule du parenchyme palissadique

• Une cellule foliaire spécialisée dans la photosynthèse
SCHEMA : localisation de la cellule du parenchyme palissadique au travers d’une coupe de feuilles. On a : cellules du parenchyme palissadique sur le dessus de la feuille, allongées, par rapport aux cellules du parenchyme lacuneux en dessous, nervures centrales = faisceaux cribro-vasculaires pour la circulation de la sève, stomates pour les échanges gazeux

• Organisation fonctionnelle de la cellule
 La paroi pectocellulosique, une enveloppe protectrice qui permet les échanges
Paroi rigide qui entoure la cellule est constituée de cellulose. Les fibres de cellulose baignent dans le cytosol ou hyaloplasme.
Deux cellules accolées forment ½ paroi séparée par la lamelle moyenne. Ces cellules ont en commun au niveau des plasmodesmes : leur RER (avec un desmotubule et des protéines qui le structurent), leur membrane plasmique et leur cytosol (échanges symplasmiques = échanges cytoplasmiques via le plasmodesme)
SCHEMA : zoom au niveau d’un plasmodesme. On a RER passe entre 2 membranes de 2 cellules au niveau du desmotubule
 La vacuole, stockage d’eau et de soluté (= de molécules en solution)
Vacuole = 90% du volume de la cellule. Vacuole = eau + sucres + ions et molécules diverses.
Vacuole normalement + concentrée que cytosol et milieu extracellulaire, donc turgescence = état normal de la cellule (donc eau rentre). Turgescence s’oppose à plasmolyse (= sortie d’eau)
Rôle de la vacuole = régulation des échanges aqueux
 Les chloroplastes, organites de la photosynthèse
Parenchyme palissadique spécialisé dans photosynthèse, donc chloroplastes très nombreux (lien structure/fonction)
Fonctionnement des chloroplastes : jour, chloroplastes font photosynthèse, fabriquent des oses, respiration cellulaire diurne en utilise une partie, reste est stocké sous forme de grains d’amidon. Nuit, cellule respire et consomme amidon

• Optimisation de la photosynthèse dans la cellule
Cyclose : en présence de lumière (pour énergie) et grâce au mouvement du cytosquelette, cytoplasme tourne autour de la vacuole :
-chaque chloroplaste reçoit même quantité de lumière puisque ça tourne, pas de saturation ou de sous exploitation des chloroplastes
-cyclose brasse cytoplasme, permet bonne répartition des nutriments

=> Cellule possède un lien structure fonction :
- chloroplastes nombreux pour parenchyme
-cyclose efficace => cellule adaptée à sa fonction

=>+ cellule intégrée dans un organisme donc sa fonction dépend de son environnement
-cellule acineuse près des canaux sécréteurs + près des vaisseaux sanguins
-parenchyme sur dessus de la plante, près des stomates et faisceaux cribrovasculaires pour apport eau/sucres



III – L’organisation commune des cellules eucaryotes, basée sur des compartiments et des molécules identiques

a- Organisation fonctionnelle des compartiments

• Organisation du système endomembranaire
RE prépondérant dans cellule Existe un flux membranaire entre RER et Golgi
RER, REL et Golgi sont constitués de saccules liés entre eux
 Le RER
Réticulum endoplasmique rugueux. Ribosomes fixés à sa surface pour synthèse des protéines
 Le REL
Réticulum endoplasmique lisse, pas ribosome, synthèse des lipides + détoxification
 L’appareil de Golgi
Appareil de Golgi = ensemble des dictyosomes de la cellule, un dictyosome = cis golgi puis golgi médium puis trans golgi (polarité). Trajet protéines : produites par RER, vésicules de transition, fusion des membranes RER-Golgi, se déplace du cis vers trans puis vésicules de sécrétion et exocytose. Trajet protéines  flux membranaire

• Le noyau
Noyau = double membrane en continuité avec membrane RER (enveloppe nucléaire = membrane extérieure + membrane intérieure + espace inter membranaire). Membrane extérieure recouverte de ribosomes + pores nucléaires (protéines) pour échanges noyau/cytoplasme
Noyau contient ADN sous forme euchromatine (peu dense) ou hétérochromatine (dense).

• Organites semi autonomes
Organites semi autonomes =possèdent leur propre ADN, leurs ribosomes + division indépendante
 Les mitochondries
SCHEMA : mitochondrie = membrane interne effectue des replis (= crêtes mitochondriales, augmentent surface membrane et donc rendement respiration cellulaire : C6H12O6 (glucose) + CO2 -> 6CO2 + 6H2O), chromosome mitochondrial + gouttelettes de lipide dans matrice
 Les plastes
Chloroplastes : SCHEMA : membrane interne, membrane externe (double membrane), stroma (matrice) qui stocke grains d’amidon, chromosome chloroplastique et thylakoïdes = lamelle intergranaire (longs tubes) + granum (pile de tubes) + membrane thylakoïdes (contour des tubes, contient chlorophylle) + espace intrathyakoïdien (lumière des tubes)
Chromoplastes : plastes contenant des pigments (tomate, carotte)
Leucoplastes : sites de réserve (amyloplaste pour amidon, oléoplastes pour protéines)
 Hypothèse sur l’origine des organites semi autonomes
Théorie endosymbiotique : organites formés par invagination d’une cellule par un procaryote, formant ainsi une vésicule intracellulaire indépendante

• Lysosomes, péroxysomes, endosomes, vacuole végétale
 Lysosomes, péroxysomes et endosomes
Lysosomes = dégradation des molécules organiques (les autres on s’en fout)
 Vacuoles végétales
Vacuole apparaît blanche, repousse organites en périphérie

b- Architecture dynamique du cytosol par le cytosquelette

Réseau de molécules contenues dans cytosol assure :
-forme cellule
-dynamique intérieure de la cellule
-déplacements de la cellule
Réseau contient 3 sortes de filaments : microtubules, microfilaments et filaments intermédiaires

• Les microtubules, éléments de dynamique du cytosol
 Constitution et assemblage des microtubules
Dimères de tubulines s’associent en 1 protofilament, 13 protofilaments = 1 microtubule
SCHEMA : 1 centrosome = 2 centrioles = 2 x 9 triplets de microtubule, microtubules rayonnent, reliés par extrémité + à matrice péricentriolaire (point d’ancrage des microtubules)
 Dynamique associée aux microtubules
Microtubule s’allonge/raccourcit en fonction de la poly/dépolymérisation des dimères de tubuline, protofilaments s’effilochent. Extrémité plus reliée au centrosome plus stable, extrémité moins est plus variable. Microtubules indispensables à division cellulaire (fuseau)
Moteurs moléculaires : kinésine marche du – vers + ; dynéine du + vers – assure mouvement du flagelle du spermatozoïde
SCHEMA : flagelle = 9 doublets de microtubule ; dynéine, extrémité fixée, extrémité mobile, mouvement relatif mais support fixe donc incurvation, détachement puis raccrochage

• Les microfilaments, rôle architectural et dynamique
 Constitution et assemblage des microfilaments
Microfilaments composés d’actine, actine G (globulaire) se polymérise en actine F (fibre)
SCHEMA : 2 colliers d’actine F enroulés, pas d’espace
 Forme de la cellule dictée par le réseau des microfilaments
Rôle dynamique : myosine, moteur moléculaire se liant à l’actine pour contraction musculaire SCHEMA : Rôle architectural de l’actine dans cellule de l’intestin (entérocyte) lumière de l’intestin, microvillosités architecturée par filaments d’actine et protéines augmentent surface d’absorption, entérocyte en contact avec lumière, lame basale en bas, trajets des nutriments lumière -> vaisseau sanguin

• Les filaments intermédiaires, architectes de la cellule
Composition variable mais toujours protéines. Très stables, pas dynamiques.
Filaments intermédiaires = axone des neurones, kératine cheveux

=> Cytosquelette = réseau de 3 filaments différents, interagissant entre eux, qui assurent forme de la cellule + dynamique interne de la cellule + dynamique dans environnement de la cellule



CONCLUSION GENERALE :
-cellules eucaryotes = compartimentation cellulaire. Rôle compartimentation :
-augmenter efficacité réactions car compartiments + concentrés
-isolation réactions dangereuses pour la cellule (lysosomes)
-stockage
-coordination entre les compartiments
-comparaisons entre cellules :

Caractères Cellules animales Cellules végétales Cellules fongiques Procaryotes
Noyau Oui Non
Taille 10-100 µm Quelques µm
Compartimentation Oui Non
Paroi Non Pectocellulosique Chitine Peptidoglycane
ADN Plusieurs molécules linéaires ADN circulaire
Type de métabolisme Hétérotrophes pour le carbone Autotrophes pour le carbone Hétérotrophes pour le carbone Variable
Réserves énergétiques Glycogène Amidon Glycogène Variable

Cellule animale + proche des cellules fongiques que des cellules végétales
AIDE

Méthodologie
Exemple de sujets pouvant tomber sur ce chapitre :
-Relation structure-fonction de la cellule acineuse du pancréas
-Comparaison cellule végétale-cellule animale
-Compartimentation cellulaire dans la cellule du pancréas exocrine
-Cytosquelette et dynamique cellulaire
-Etc.
Comment analyser un sujet de type comparaison entre un élément A et un élément B ?
-Ne pas faire un plan en 2 parties, avec une première partie sur A et une seconde sur B. Plus généralement, lorsqu’on tombe sur un sujet comportant le terme « et », il ne faut pas cherche a faire 2 parties distinctes concernant chacune un comparé
-Choisir un plan intégrant la comparaison au fur et à mesure
-Organiser les schémas de manière à mettre côte à côte les schémas de A et b qu’il faut rapprocher entre eux

Exemples de plan
Sujet : Le Cytosquelette
I Formation des différents filaments
A les microtubules, formés à partir de dimères de tubuline
B microfilaments
C filaments intermédiaires
II Dynamique interne de la cellule grâce aux différents filaments
A microtubules
B microfilaments
C filaments intermédiaires
III Mouvements externes de la cellule grâce aux moteurs moléculaires
A exemple de moteur moléculaire : rôle de la dynéine dans le flagelle du spermatozoïde
B exemple de moteur moléculaire : rôle de la myosine dans la contraction musculaire
Sujet : Comparaison cellule végétale-cellule animale à partir de 2 exemples
I Etude structurale de 2 cellules
A exemple de 2 cellules eucaryotes
B organites communs
C organites spécifiques à la cellule du parenchyme pallissadique
II Etude fonctionnelle de 2 cellules
A fonctions communes
B fonctions spécifiques en lien avec la structure hypertrophiée

Etapes à respecter :
 Présentation générale du tableau : écriture lisible, couleurs appropriées, schémas soignés, organisation cohérente
 Présentation générale de l’élève : bonne élocution, bonne tenue, dynamisme
 Développement :
 Introduction : sujet bien amené, termes définis, problème posé clairement, plan annoncé
 Corps du développement : connaissances maîtrisées et précises sur le sujet, illustrations adéquates avec bonne utilisation des schémas, plan suivi
 Conclusion : récapitulatif des idées essentielles, ouverture
 Réponses aux questions : bonne connaissance du cours


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MessagePosté le: Sam 15 Nov - 15:58 (2008)    Sujet du message: Publicité

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