Contenu
- Parties d'une cellule
- La membrane cellulaire
- Le cytoplasme
- Le noyau
- Mitochondries
- Chloroplastes
- Ribosomes
- Organes de Golgi et autres organelles
Les cellules sont les éléments de base de la vie. Moins poétiquement, ce sont les plus petites unités de choses vivantes qui conservent toutes les propriétés de base associées à la vie elle-même (par exemple, la synthèse de protéines, la consommation de carburant et le matériel génétique). En conséquence, malgré leur petite taille, les cellules doivent remplir une grande variété de fonctions, à la fois coordonnées et indépendantes. Cela signifie qu’ils doivent contenir un large éventail de parties physiques distinctes.
La plupart des organismes procaryotes ne sont constitués que d'une seule cellule, alors que les corps d'eucaryotes tels que vous contiennent des trillions de milliards. Les cellules eucaryotes contiennent des structures spécialisées appelées organites, qui comprennent une membrane similaire à celle entourant la cellule entière. Ces organites sont les troupes terrestres des cellules et veillent continuellement à ce que tous les besoins de la cellule soient comblés.
Parties d'une cellule
Toutes les cellules contiennent, au minimum absolu, une membrane cellulaire, du matériel génétique et du cytoplasme, également appelé cytosol. Ce matériel génétique est l'acide désoxyribonucléique, ou ADN. Chez les procaryotes, l'ADN est regroupé dans une partie du cytoplasme, mais il n'est pas entouré de membrane car seuls les eucaryotes ont un noyau. Toutes les cellules ont une membrane cellulaire constituée d’une bicouche phospholipidique; les cellules procaryotes ont une paroi cellulaire directement à l'extérieur de la membrane cellulaire pour une stabilité et une protection accrues. Les cellules des plantes, qui avec les champignons et les animaux sont des eucaryotes, ont aussi des parois cellulaires.
Toutes les cellules ont également des ribosomes. Chez les procaryotes, ceux-ci flottent librement dans le cytoplasme; chez les eucaryotes, ils sont généralement liés au réticulum endoplasmique. Les ribosomes sont souvent classés comme un type d'organelle, mais dans certains schémas, ils ne sont pas qualifiés comme tels car ils manquent de membrane. Le fait de ne pas marquer les organites de ribosomes rend cohérents le schéma "Seuls les eucaryotes ont des organites". Ces organites eucaryotes incluent, outre le réticulum endoplasmique, les mitochondries (ou dans les plantes, les chloroplastes), les corps de Golgi, les lysosomes, les vacuoles et le cytosquelette.
La membrane cellulaire
La membrane cellulaire, également appelée membrane plasmique, constitue une frontière physique entre l'environnement interne des cellules et le monde extérieur. Cependant, ne confondez pas cette évaluation de base avec la suggestion que le rôle des membranes cellulaires est simplement protecteur, ou que la membrane est simplement une sorte de ligne de propriété arbitraire. Cette caractéristique de toutes les cellules, à la fois procaryotes et eucaryotes, est le produit de quelques milliards d'années d'évolution et constitue en fait une merveille multifonctionnelle et dynamique qui fonctionne sans doute davantage comme une entité dotée d'une véritable intelligence que comme une simple barrière.
La membrane cellulaire consiste en une bicouche phospholipidique, ce qui signifie qu'elle est composée de deux couches identiques composées de molécules phospholipidiques (ou plus exactement de phosphoglycérolipides). Chaque couche est asymétrique et consiste en des molécules individuelles qui ont un rapport avec des calamars ou des ballons portant quelques glands. Les "têtes" sont les portions de phosphate, qui présentent un déséquilibre de charge électrochimique net et sont donc considérées comme polaires. Comme l'eau est également polaire et que des molécules ayant des propriétés électrochimiques similaires ont tendance à s'agréger, cette partie du phospholipide est considérée comme hydrophile. Les "queues" sont des lipides, en particulier une paire d'acides gras. Contrairement aux phosphates, ceux-ci sont non chargés et donc hydrophobes. Le phosphate est attaché à un côté d'un résidu de glycérol à trois carbones au milieu de la molécule, et les deux acides gras sont liés à l'autre côté.
Parce que les queues lipidiques hydrophobes s'associent spontanément les unes aux autres en solution, la bicouche est configurée de manière à ce que les deux couches de phosphate soient tournées vers l'extérieur et vers l'intérieur de la cellule, tandis que les deux couches lipidiques se mélangent à l'intérieur de la bicouche. Cela signifie que les doubles membranes sont alignées comme des images miroir, comme les deux côtés de votre corps.
La membrane n'empêche pas uniquement les substances nocives d'atteindre l'intérieur. Il est sélectivement perméable, laissant entrer des substances vitales mais en excluant d’autres, comme le videur dans une boîte de nuit branchée. Il permet également, de manière sélective, l’éjection de déchets. Certaines protéines incluses dans la membrane agissent comme des pompes à ions pour maintenir l'équilibre (équilibre chimique) dans la cellule.
Le cytoplasme
Le cytoplasme cellulaire, appelé alternativement cytosol, représente le ragoût dans lequel les divers composants de la cellule «nagent». Toutes les cellules, procaryotes et eucaryotes, ont un cytoplasme, sans lequel la cellule ne pourrait avoir plus d'intégrité structurelle qu'un ballon vide.
Si vous avez déjà vu un dessert à la gélatine avec des morceaux de fruits incrustés à l'intérieur, vous pouvez penser à la gélatine elle-même en tant que cytoplasme, au fruit en organites et au plat contenant la gélatine en tant que membrane ou paroi cellulaire. La consistance du cytoplasme est aqueuse et on parle également de matrice. Indépendamment du type de cellule en question, le cytoplasme contient une densité de protéines et de "mécanismes" moléculaires bien supérieure à celle de l'eau de mer ou de tout environnement non vivant, ce qui témoigne du travail que la membrane cellulaire effectue pour maintenir l'homéostasie "équilibre" appliqué aux êtres vivants) à l'intérieur des cellules.
Le noyau
Chez les procaryotes, le cytoplasme contient le matériel génétique des cellules, l'ADN utilisé pour se reproduire, ainsi que pour diriger le reste de la cellule afin de fabriquer des produits protéiques pour l'organisme vivant. Chez les eucaryotes, il est enfermé dans une structure appelée le noyau.
Le noyau est délimité du cytoplasme par une enveloppe nucléaire, qui ressemble physiquement à la membrane plasmique des cellules. L'enveloppe nucléaire contient des pores nucléaires qui permettent l'afflux et la sortie de certaines molécules. Cet organite est le plus grand de toutes les cellules, représentant jusqu'à 10% du volume des cellules. Il est facilement visible à l'aide d'un microscope suffisamment puissant pour révéler les cellules elles-mêmes. Les scientifiques connaissent l'existence du noyau depuis les années 1830.
À l'intérieur du noyau se trouve la chromatine, nom de la forme que prend l'ADN lorsque la cellule ne se prépare pas à se diviser: enroulée mais non séparée en chromosomes qui apparaissent distincts à la microscopie. Le nucléole est la partie du noyau contenant l’ADN recombinant (ADNr), l’ADN dédié à la synthèse de l’ARN ribosomal (ARNr). Enfin, le nucléoplasme est une substance aqueuse à l'intérieur de l'enveloppe nucléaire, analogue au cytoplasme de la cellule proprement dite.
En plus de stocker le matériel génétique, le noyau détermine le moment où la cellule se divisera et se reproduira.
Mitochondries
Les mitochondries se trouvent chez des animaux eucaryotes et représentent les "centrales électriques" des cellules, car ces organites oblongs sont le lieu où la respiration aérobie a lieu. La respiration aérobie génère de 36 à 38 molécules d'ATP, ou adénosine triphosphate (la principale source d'énergie des cellules) pour chaque molécule de glucose (la devise du combustible ultime du corps) qu'elle consomme; En revanche, la glycolyse, qui ne nécessite pas d'oxygène, ne génère qu'environ un dixième de cette énergie (4 ATP par molécule de glucose). La glycolyse peut permettre aux bactéries de se débrouiller seules, mais pas les eucaryotes.
La respiration aérobie se déroule en deux étapes, à deux endroits différents de la mitochondrie. La première étape est le cycle de Krebs, une série de réactions qui se produisent sur la matrice mitochondriale, qui s'apparente au nucléoplasme ou au cytoplasme ailleurs. Dans le cycle de Krebs - également appelé cycle de l'acide citrique ou cycle de l'acide tricarboxylique - deux molécules de pyruvate, une molécule à trois carbones produite en glycolyse, entrent dans la matrice pour chaque molécule de glucose à six carbones consommée. Là, le pyruvate subit un cycle de réactions qui génèrent de la matière pour d'autres cycles de Krebs et, plus important encore, des porteurs d'électrons de haute énergie pour la prochaine étape du métabolisme aérobie, la chaîne de transport d'électrons. Ces réactions ont lieu sur la membrane mitochondriale et sont le moyen par lequel les molécules d’ATP sont libérées pendant la respiration aérobie.
Chloroplastes
Les animaux, les plantes et les champignons sont les eucaryotes à noter actuellement sur la Terre. Alors que les animaux utilisent le glucose et l'oxygène pour générer du carburant, de l'eau et du dioxyde de carbone, les plantes utilisent l'eau, le dioxyde de carbone et l'énergie du soleil pour alimenter la fabrication d'oxygène et de glucose. Si cet arrangement ne ressemble pas à une coïncidence, ce n’est pas le cas; Le procédé utilisé par les plantes pour leurs besoins métaboliques s'appelle la photosynthèse. Il s'agit essentiellement d'une respiration aérobie pratiquée exactement dans le sens opposé.
Étant donné que les cellules végétales ne décomposent pas les sous-produits du glucose en utilisant de l'oxygène, elles ne possèdent pas ou n'ont pas besoin de mitochondries. Au lieu de cela, les plantes possèdent des chloroplastes, qui convertissent en effet l'énergie lumineuse en énergie chimique. Chaque cellule végétale contient de 15 à 20 à environ 100 chloroplastes, qui, comme les mitochondries dans les cellules animales, auraient déjà existé en tant que bactéries autonomes à l’époque précédant l’apparition des eucaryotes après avoir apparemment envahi ces organismes plus petits et incorporé ces bactéries métaboliques. machines dans leur propre.
Ribosomes
Si les mitochondries sont les centrales énergétiques des cellules, les ribosomes sont les usines. Les ribosomes ne sont pas liés par des membranes et ne sont donc pas techniquement des organites, mais ils sont souvent regroupés avec de véritables organites pour des raisons de commodité.
Les ribosomes se trouvent dans le cytoplasme des procaryotes et des eucaryotes, mais sur ce dernier, ils sont souvent attachés au réticulum endoplasmique. Ils sont composés d'environ 60% de protéines et d'environ 40% d'ARNr. L'ARNr est un acide nucléique, comme l'ADN, l'ARN messager (ARNm) et l'ARN de transfert (ARNt).
Les ribosomes existent pour une raison simple: fabriquer des protéines. Ils le font via le processus de traduction, qui consiste à convertir des instructions génétiques codées dans l'ARNr via un ADN en produits protéiques. Les ribosomes rassemblent les protéines des 20 types d’acides aminés du corps, dont chacun est acheminé vers le ribosome par un type particulier d’ARNt. L'ordre dans lequel ces acides aminés sont ajoutés est spécifié par l'ARNm, chacun d'eux contenant les informations dérivées d'un seul gène d'ADN, c'est-à-dire une longueur d'ADN qui sert de bleu pour un seul produit protéique, qu'il s'agisse d'une enzyme. , une hormone ou un pigment pour les yeux.
La traduction est considérée comme la troisième et dernière partie du soi-disant dogme central de la biologie à petite échelle: l’ADN fabrique l’ARNm et l’ARNm fabrique, ou du moins porte des instructions pour les protéines. Dans le grand schéma, le ribosome est la seule partie de la cellule qui s'appuie simultanément sur les trois types standard d'ARN (ARNm, ARNr et ARNt) pour fonctionner.
Organes de Golgi et autres organelles
La plupart des organites restants sont des vésicules, ou "sacs" biologiques. Les corps de Golgi, qui ont un arrangement caractéristique de "pile de crêpes" à l'examen microscopique, contiennent des protéines nouvellement synthétisées; les corps de Golgi libèrent ceux-ci dans de petites vésicules en les pinçant, point auquel ces petits corps ont leur propre membrane fermée. La plupart de ces petites vésicules se retrouvent dans le réticulum endoplasmique, qui ressemble à un système autoroutier ou ferroviaire pour toute la cellule. De nombreux ribosomes sont attachés à certains types d'endoplasmiques, ce qui leur donne un aspect "rugueux" au microscope; En conséquence, ces organites sont appelées réticulum endoplasmique rugueux ou RER. En revanche, le réticulum endoplasmique libre de ribosome est appelé réticulum endoplasmique lisse ou SER.
Les cellules contiennent également des lysosomes, des vésicules contenant des enzymes puissantes qui décomposent les déchets ou les visiteurs indésirables. Celles-ci sont comme la réponse cellulaire à une équipe de nettoyage.