Biologie Cellulaire - Semestre 1

Jeu complet de cartes mémoire d'évaluation et de révision couvrant l'ensemble du cours de Biologie Cellulaire S1 (structure cellulaire, composition chimique, techniques d'étude microscopiques et biophysiques, organisation et transports membranaires).

Qui a émis la théorie cellulaire pour la première fois et en quelle année ?

Elle a été émise par Schleiden et Schwann en 1833.

Quels sont les trois rôles fondamentaux résumant la théorie cellulaire ?

La cellule est l'unité structurale, l'unité fonctionnelle et l'unité reproductrice.

Quelle a été la contribution historique de Robert Hooke (1635-1702) à la biologie cellulaire ?

À l'aide du premier microscope, il a décrit des cavités dans le liège sous le terme de chambres « cellula ».

Quelle a été la contribution historique d'Antoni Van Leeuwenhoek (1632-1723) ?

Il a construit un microscope qui grossit $200\times$, lui permettant d'observer des protozoaires.

Quelle est la différence de définition entre la cytologie et la biologie cellulaire ?

La cytologie étudie la structure et la physiologie de la cellule en général, tandis que la biologie cellulaire utilise la cytologie, la biologie moléculaire et la biochimie pour étudier le fonctionnement intégré de la cellule.

Quel est l'ordre de la hiérarchie structurale de l'organisation du vivant, du niveau le plus petit au niveau le plus grand ?

Atome $\rightarrow$ Molécule $\rightarrow$ Organite $\rightarrow$ Cellule $\rightarrow$ Tissus $\rightarrow$ Systèmes $\rightarrow$ Organisme.

Quelles sont les dimensions respectives d'une cellule végétale, d'un chloroplaste et de la membrane plasmique présentées dans l'échelle d'organisation ?

Cellule végétale : $90\,\mu\text{m}$ ($9 \times 10^{-5}\,\text{m}$) ; Chloroplaste : $5\,\mu\text{m}$ ($5 \times 10^{-6}\,\text{m}$) ; Membrane plasmique : $7\,\text{nm}$ ($7 \times 10^{-9}\,\text{m}$).

Combien de cellules et combien de types cellulaires distincts compte le corps humain selon les estimations fournies ?

Environ $3 \times 10^{13}$ cellules subdivisées en $220$ types différents propres à autant de tissus.

Quels sont les trois composants fondamentaux universels communs à toutes les cellules ?

Le génome (information génétique), le cytosol ou hyaloplasme (renfermant les protéines) et la membrane plasmique (isolant la cellule et servant de filtre/communication).

Quelle est la différence fondamentale de définition entre une cellule procaryote et une cellule eucaryote ?

Les procaryotes ne possèdent pas de noyau, alors que la présence d'un noyau entouré d'une enveloppe formée de membranes est la caractéristique propre des eucaryotes.

Dans quels compartiments cellulaires s'effectuent respectivement la réplication, la transcription et la traduction chez les eucaryotes ?

La réplication et la transcription ont lieu dans le noyau, tandis que la traduction se déroule dans le cytoplasme.

Quels organites composent le système endo-membranaire d'une cellule eucaryote ?

Le réticulum endoplasmique (rugueux et lisse), l'appareil de Golgi, les lysosomes et les endosomes, ainsi que diverses vésicules.

Quels sont les organites clos de la cellule eucaryote et quel est leur rôle principal ?

Ce sont les mitochondries (fournissant l'énergie utilisable sous forme d'ATP) et les peroxysomes (catalysant des réactions d'oxydoréduction). Ils constituent les principaux transformateurs énergétiques.

Quelles structures et organites identifie-t-on sur ce schéma d'une cellule végétale ?

Le chloroplaste, le tonoplaste, la vacuole, la paroi, le cytosol, l'appareil de Golgi, le noyau, le réticulum endoplasmique, les microtubules et la mitochondrie.

Quels sont les cinq caractères distinctifs principaux d'une cellule végétale par rapport à une cellule animale ?

1. Une grande vacuole centrale entourée du tonoplaste ; 2. Une paroi pecto-cellulosique ; 3. Des plasmodesmes ; 4. Des plastes (chloroplastes) ; 5. L'absence de centrosomes.

De quoi sont respectivement constituées les parois cellulaires des végétaux, des champignons et des procaryotes (eubactéries) ?

Végétaux : cellulose, protéines et lignine ; Champignons : chitine ; Procaryotes : peptidoglycanes.

Quelles sont les caractéristiques de l'organisation cellulaire et de la division chez les procaryotes ?

Ils sont généralement unicellulaires, de petite taille ($1$ à $10\,\mu\text{m}$, environ $2\,\mu\text{m}$ de diamètre), dépourvus d'organites membranaires et de cytosquelette, et se reproduisent par scissiparité.

Combien de liaisons hydrogène une molécule d'eau peut-elle développer et comment sont-elles réparties ?

Elle peut développer 4 liaisons hydrogène : deux par ses atomes d'hydrogène et deux par les doublets non liants de son atome d'oxygène.

Quels sont les principaux cations et anions minéraux présents dans la cellule ?

Cations : $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$ ; Anions : $\text{Cl}^-$, $\text{HPO}_4^{2-}$, $\text{HCO}_3^-$, $\text{SO}_4^{2-}$.

Quels sont les trois principaux polysaccharides dérivés du glucose et leurs fonctions ?

La cellulose (fonction structurale végétale), le glycogène (réserve nutritionnelle animale) et l'amidon (réserve nutritionnelle végétale).

Quels sont les quatre niveaux d'organisation structurale d'une protéine représentés sur ce schéma ?

Structure primaire (séquence d'acides aminés), structure secondaire (hélice alpha ou feuillet plissé stabilisés par liaisons hydrogène), structure tertiaire (repliement tridimensionnel) et structure quaternaire (association de plus d'une chaîne polypeptidique).

Comment s'orientent les brins d'une molécule d'ADN et comment sont reliés les nucléotides au sein d'un brin ?

Les deux chaînes sont complémentaires et antiparallèles. Au sein d'un brin, les nucléotides sont reliés par des ponts phosphodiesters entre le carbone 3' et le carbone 5' du désoxyribose.

Quelles sont les limites de résolution respectives de l'œil humain nu, du microscope optique et du microscope électronique ?

Œil nu : $0{,}2\,\text{mm}$ ; Microscope optique : environ $0{,}2\,\mu\text{m}$ ($200\,\text{nm}$) ; Microscope électronique : jusqu'à $0{,}2\,\text{nm}$.

Quel est le principe d'un microscope optique à polarisation et sur quel type de structure s'applique-t-il ?

L'échantillon est placé entre un polariseur et un analyseur disposés perpendiculairement. Il permet de visualiser les structures possédant une structure anisotrope (biréfringente), comme les bandes A des sarcomères musculaires.

Quelles sont les couleurs de lumière d'excitation respectives pour les fluorochromes rhodamine, fluorescéine, FITC, orange d'acridine et DAPI ?

Rhodamine : vert ; Fluorescéine, FITC et orange d'acridine : bleu ; DAPI : UV.

Quelle technique de microscopie électronique a permis d'obtenir cette coupe transversale de flagelle de Chlamydomonas reinhardtii ?

Le microscope électronique à transmission (MET).

Quel type de microscope fournit une image en relief comme cette tête de fourmi et par quel signal ?

Le microscope électronique à balayage (MEB), grâce à la détection et à l'amplification des électrons secondaires de plus faible énergie issus du balayage de l'échantillon.

Quels sont les deux principes de séparation des protéines utilisés dans cette électrophorèse bidimensionnelle ?

La première dimension sépare les protéines selon leur charge électrique par isoélectrofocalisation (IEF) sur gradient de pH, et la deuxième dimension les sépare selon leur masse moléculaire (taille) par SDS-PAGE.

Quel est le rôle du SDS (Sodium Dodécyl Sulfate) dans l'électrophorèse SDS-PAGE des protéines ?

C'est un détergent anionique qui dénature les protéines et supprime les facteurs forme et charge, permettant une séparation dépendant uniquement du facteur taille.

En chromatographie, qu'appelle-t-on le « temps de rétention » ?

C'est le temps qui s'écoule entre l'injection de l'échantillon et l'apparition du signal maximum du soluté au niveau du détecteur.

Quels sont les précurseurs radioactifs utilisés spécifiquement pour marquer l'ADN et l'ARN dans la technique d'autoradiographie ?

Pour l'ADN : la thymidine tritiée ($\text{T}^3\text{H}$) ou marquée au $^{14}\text{C}$ ; Pour l'ARN : l'uridine $^3\text{H}$ ou $^{14}\text{C}$.

Quelle réaction chimique intervient lors de l'étape de révélation photographique en autoradiographie par le révélateur D19B ?

Les ions $\text{Ag}^+$ de l'émulsion nucléaire sont réduits en argent métallique ($\text{Ag}$), formant des grains d'argent visibles.

Quelle est la limite de division d'une cellule humaine normale en culture avant sa mort, et comment peut-on l'immortaliser ?

Elle meurt après $50$ à $100$ divisions. On peut l'immortaliser en introduisant un oncogène (SV 40, Myc) ou en prélevant des cellules tumorales (lignée HeLa).

Quelle est l'épaisseur moyenne de la membrane plasmique et quelles sont les proportions moléculaires du modèle de la mosaïque fluide ?

Épaisseur : $7$ à $8\,\text{nm}$. Composition : environ $49\,\%$ de phospholipides, $43\,\%$ de protéines et $8\,\%$ de polysaccharides.

Quels sont les composants chimiques désignés par les numéros 1 à 5 sur cette molécule de phosphatidylcholine ?

1. Choline ; 2. Phosphate ; 3. Glycérol ; 4. Acide gras insaturé ; 5. Acide gras saturé.

Comment la présence d'acides gras insaturés modifie-t-elle la structure et la fluidité de la membrane plasmique ?

La présence d'une double liaison crée un coude dans la chaîne carbonée, ce qui affaiblit les interactions entre chaînes voisines et rend la membrane plus fluide.

Quel est le rôle du cholestérol au sein des membranes cellulaires animales ?

En s'intercalant entre les phospholipides, il limite les mouvements de leurs chaînes hydrophobes et stabilise la membrane en diminuant une fluidité excessive.

Qu'est-ce que le glycocalyx (ou cell coat) et quels sont ses principaux rôles ?

Une zone riche en glucides recouvrant la face externe de la membrane plasmique. Elle assure une protection mécanique, une protection chimique contre les enzymes digestives, évite des liaisons indésirables et permet la reconnaissance intercellulaire.

Quels sont les trois mouvements possibles des phospholipides au sein de la bicouche lipidique ?

Le déplacement latéral dans le plan, la rotation sur eux-mêmes et la bascule d'un feuillet à l'autre (« flip-flop », qui est rare).

Donner un exemple illustrant l'asymétrie de distribution des lipides dans la membrane plasmique.

Les glycolipides sont situés exclusivement sur le feuillet externe, tandis que les lipides chargés négativement (comme la phosphatidylsérine) se concentrent sur le feuillet cytoplasmique interne.

Quelles sont les trois caractéristiques majeures de la diffusion simple à travers la bicouche lipidique ?

Absence de saturation (vitesse liée uniquement à la différence de concentration), absence de spécificité (non régulée) et mécanisme lent.

Comment fonctionne la perméase GLUT-1 dans le transport membranaire du glucose ?

C'est un uniporteur assurant la diffusion facilitée : la fixation extérieure du glucose modifie sa conformation, libérant le glucose dans le cytosol avant de revenir à sa forme initiale.

Qu'est-ce que l'osmose et par quelles structures l'eau traverse-t-elle rapidement la membrane ?

L'osmose est la diffusion passive de l'eau du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique. L'eau traverse rapidement la membrane grâce à des canaux spécifiques nommés aquaporines.

Quel est le mécanisme et le bilan stœchiométrique de la pompe Na+/K+ ATPase représentée sur ce schéma ?

Elle hydrolyse 1 molécule d'ATP pour expulser $3\,\text{Na}^+$ hors de la cellule et faire entrer $2\,\text{K}^+$ dans le cytosol contre leurs gradients de concentration.

Quelle proportion de l'ATP cellulaire est consommée par la pompe Na+/K+ ATPase ?

Elle consomme à elle seule $25\,\%$ de l'ATP cellulaire.

Quels sont les trois modes de transport représentés respectivement de gauche à droite sur ce schéma ?

L'uniport (transport d'un seul soluté S), le symport (cotransport de deux solutés $S_1$ et $S_2$ dans la même direction) et l'antiport (cotransport de deux solutés dans des directions opposées).

Quelle est la différence fondamentale entre la phagocytose et la pinocytose ?

La phagocytose absorbe des particules solides et forme de grosses vésicules ($> 250\,\text{nm}$, phagosomes), alors que la pinocytose absorbe du liquide extracellulaire avec des molécules dissoutes en formant de petites vésicules ($< 150\,\text{nm}$).

Quelles sont les deux formes d'exocytose et leurs caractéristiques ?

L'exocytose régulée (déclenchée par le $\text{Ca}^{2+}$, ex. acétylcholine dans les synapses) et l'exocytose constitutive (sécrétion continue de composants matriciels et renouvellement de protéines membranaires).

Quelles sont les quatre familles majeures de molécules d'adhérence cellulaire ?

Les sélectines, les CAM de la superfamille des immunoglobulines, les cadhérines et les intégrines.

Quelle structure jonctionnelle reliant les filaments intermédiaires de deux cellules est représentée ici ?

Un desmosome (macula adherens), formé de cadhérines traversant l'espace intercellulaire, reliées aux filaments de kératine via une plaque cytoplasmique dense.

Quelle est l'organisation structurale et moléculaire d'une jonction de type gap (communicante) illustrée ici ?

Elle est constituée de canaux intercellulaires formés par l'aboutement de deux connexons (un par cellule), chaque connexon étant un hexamère composé de 6 sous-unités de connexines.

Quel est le rôle des jonctions serrées (étanches) dans les tissus épithéliaux et quelle protéine essentielle contribue à leur formation ?

Elles ferment l'espace intercellulaire pour bloquer la voie paracellulaire et assurer l'étanchéité entre compartiments tissulaires ; l'élément protéique principal est la claudine.