« Biologie cellulaire » compressé

Introduction à la Biologie Cellulaire

• La biologie cellulaire se concentre sur l'étude des cellules, leurs organites, les processus vitaux les concernant, et les mécanismes de survie.

Disciplines Connexes

• Biochimie : étude des réactions chimiques se produisant au sein des cellules.

• Biologie moléculaire : compréhension des mécanismes de fonctionnement de la cellule au niveau moléculaire, y compris la manipulation d'acides nucléiques (ADN, ARN).

Caractéristiques du Vivant

• Complexité, diversité des molécules

• Métabolisme : croissance et renouvellement des constituants

• Capacité de réaction et excitabilité

• Reproduction

Définition de la Cellule

• Une cellule est l'unité de base structurale, fonctionnelle et reproductive des êtres vivants.

• Fonctionnement autonome en coordination avec d'autres dans les organismes multicellulaires.

• Les cellules du même type s'organisent en tissus, puis en organes.

• La cellule est séparée de l'extérieur par une membrane sélective.

Historique de la Biologie Cellulaire

• 1665 : Découverte par Robert Hooke des cellules dans le liège.

• 1677 : Antoine van Leeuwenhoek observe des protozoaires chez le poivre.

• 1839 : Théodore Schwann établit que tous les êtres vivants sont constitués de cellules, fondant ainsi la théorie cellulaire.

• 1858 : Louis Pasteur réfute la génération spontanée.

• 1858 : Rudolf Virchow affirme que « toutes les cellules proviennent de cellules ».

Généralités sur les Cellules

Composition Cellulaire

• Biomolécules

  • Eau : 70%

  • Protéines : 18%

  • Lipides : 5%

  • ADN : 0,25%

  • ARN : 1,1%

  • Polysaccharides : 2%

  • Ions minéraux : 1%

Rôle de l'Eau

• Constituant principal (60-90%)

• Rôles : solvant, régulateur de température, fournisseur de liaisons hydrogène.

• Exemple de liaisons hydrogène dans l'ADN : bases A-T, G-C.

Sels Minéraux

• Se présentent en solution sous forme ionisée (Na+, K+, Cl-, etc.), contribuent à l'équilibre ionique nécessaire à la vie.

Protéines (Protides)

• Composés azotés et macromolécules

• Hydrolyse des protéines donne des acides aminés.

• Trois formes principales : structurelles, enzymes-hormones, réserves.

Acides Aminés

Définition et Structure

• Formule générale : R-CH-COOH-NH2; R = radical variable.

• Proviennent en milieu aqueux selon le pH : cationique, anionique ou amphotère.

• Vingt acides aminés sont utilisés dans les protéines biologiques.

Structures des Protéines

• Les protéines : polymères d'acides aminés, formés de liaisons peptidiques covalentes.

• Classification : peptides (nombre faible d'a.a.), polypeptides (10-150 a.a.), protéines (>150).

• Structure primaire (linearité), secondaire (hélices, feuillets), tertiaire (replis par liaisons hydrogène), quaternaire (association de plusieurs sous-unités).

Importance des Enzymes

• Fonctions spécifiques des protéines.

• Elles peuvent nécessiter des coenzymes, avec apoprotéines et coenzymes.

• Classification selon l'activité enzymatique.

Structure des Lipides

Caractéristiques des Lipides

• Corps gras insolubles dans l'eau mais solubles dans des composés organiques (ex. éther).

• Rôles : énergétique, structurel, hormonal.

Types de Lipides

• Lipides simples : esters d'acides gras et d'alcools.

• Acides gras : saturés (sans doubles liaisons) et insaturés (avec doubles liaisons).

Lipides Membranaires

• Phospholipides : esters d'acides gras et acide phosphorique, composant principal des membranes cellulaires.

Classification des Cellules

Les Cellules Procaryotes

• Englobent toutes les bactéries, classées en eubactéries et archéobactéries.

• Présentes de manière simple, sans noyau ni organites internes.

Les Cellules Eucaryotes

• Comprennent toutes les plantes, animaux, protistes, et champignons.

• Possèdent des membranes internes et sont généralement plus complexes.

Organites Cellulaires

• Noyau : mémoire de l'information génétique, siège de la transcription.

• Mitochondries : production d ATP, rôle majeur dans le métabolisme.

• Appareil de Golgi : glycosylation des protéines et tri des sécrétions.

• Réticulum Endoplasmique : synthèse de lipides et protéines.

• Lysosomes et Peroxysomes : dégradations des biomolécules et métabolisme des acides gras.

Méthodes d'Étude des Cellules

Méthodes Microscopiques

• Utilisation de la microscopie optique, électronique, et fluorescente pour observer la structure cellulaire.

Techniques de Coloration

• Utilisation de colorants pour visualiser des structures sombres ou faibles, comme l'hématoxyline et l'éosine.

Méthodes Chimiques

• Méthodes non spécifiques et spécifiques pour détecter des molécules dans la cellule.

Méthodes Biochimiques

• Extraction et purification des molécules cellulaires à l'aide de centrifugation, chromatographie et électrophorèse.

Méthodes Expérimentales

• Utilisation de marqueurs pour étudier la fonction cellulaire.

Synthèse ADN et ARN dans le Noyau

Rôles du Noyau

• Contient l'ADN, permet la réplication et la transcription.

• Structure comprenant l'euchromatine et l'hétérochromatine.