LA CELLULE La théorie cellulaire

"Tout ce qui est généralement commun aux végétaux et aux animaux comme toutes les facultés qui sont propres à chacun de ces êtres sans exception, doit constituer l'unique et vaste objet d'une science particulière qui n'est pas encore fondée, qui n'a même pas de nom, et à laquelle je donnerai le nom de biologie." Jean-Baptiste Monet Chevalier de Lamarck 1744-1829

Conception ancienne, aujourd'hui rejetée par la biologie. Vitalisme: Vie = matière + "force" (énergie) vitale Conception ancienne, aujourd'hui rejetée par la biologie. Conception moderne: La vie s'explique par les lois de la physique et de la chimie. Il n'y a pas de composante immatérielle dans le fonctionnement du vivant. Bref, être vivant = machine

La théorie cellulaire Mince tranche de liège Robert Hooke 1665

Tous les tissus végétaux ou animaux sont faits de petites unités: les cellules Surface de la peau (grenouille) cellule

Feuille d'Élodée (petite plante aquatique)

Feuille vue en coupe

Neurones

Qu’est-ce que c’est? Autres structures de la cellule Sac rempli de gras

Mêmes des structures dures comme les dents ou les os sont faites de cellules Protéines et sels minéraux

Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au moins une cellule). La théorie cellulaire Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au moins une cellule). La cellule est l'unité de base du vivant. Qu’est-ce que la vie? = ensemble de propriétés de la matière: Être vivant = structure pouvant : Se réparer (en puisant des matériaux et de l’énergie dans son environnement) Se reproduire Contrôler son fonctionnement en fonction des variations du milieu

La vie n'est que l'état de la matière à un certain niveau d'organisation et non un principe surajouté qui tombe tout cru d'on ne sait quels cieux . Ernest Kahane La vie n’existe pas Un être humain contient quelque chose comme 100 000 milliards de cellules (1014). Chacune de ces cellules est un être vivant. La théorie cellulaire

Certains êtres vivants ne sont faits que d'une seule cellule. Ex. l'amibe

Toute cellule vient de la reproduction d’une autre cellule D’où vient la première cellule ?????? = Problème des origines de la vie La Terre et le système solaire ont environ 5 milliards d’années Les plus vieilles traces de vie datent de 3,5 à 3,8 milliards d’années LUCA = Last Universal Common Ancestor Comment s’est formée la première cellule? À quoi ressemblait-elle ? On ne le sait pas trop...

Trois concepts découlent de la théorie cellulaire: 1. Unité du vivant 2. Homéostasie 3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort

1. Unité du vivant Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables les unes par rapport aux autres. Au niveau microscopique, il n'y a que très peu de différences entre les espèces. Le fonctionnement des cellules est à toutes fins pratiques le même d'une espèce à l'autre.

2. Homéostasie 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). Demeurer en vie = maintenir son homéostasie. Homéostasie = Propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne STABLE

Doit demeurer le plus constant possible

3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort La vie se définit au niveau cellulaire. Qu'est-ce qu'une cellule vivante? À quel moment peut-on dire qu'un pluricellulaire est mort?

On reconnaît deux grands types de cellules: Cellules procaryotes (= bactéries) Cellules eucaryotes (= toutes les autres cellules) Cellules procaryotes: 1 à 3 µm en général pas d'organites présents (sauf ribosomes) matériel génétique non enfermé dans un noyau délimité tous unicellulaires 1 µm = 1/1000 mm

Zoom sur une épingle X 50

X 1250

X 6000

X 30 000 Reproduction très rapide

Selon William Whitman de l'Université de Georgia, il y aurait sur terre cinq milles milliards de milliards de milliards bactéries (5 x 1030). Toutes ces bactéries représentent un volume total de 1300 Km3, soit un cube d'environ 11 Km de côté!!! Le volume total de tous les êtres humains correspondrait à un cube d'environ 700 m de côté. 

Cellules eucaryotes: 10 à 100 µm en général Nombreux organites internes faits de membranes. Matériel génétique délimité par une membrane = noyau

Cellule procaryote Cellule eucaryote

Les niveaux d'organisation de la matière La matière est formée d'atomes. Les atomes s'assemblent en molécules. Les molécules s'assemblent pour former les cellules. Les cellules s'assemblent en tissus. Les tissus en organes. Les organes forment les systèmes. Et les systèmes, les organismes.

Le tout est plus que la somme de ses parties À chaque niveau, de nouvelles propriétés apparaissent: propriétés émergentes Les molécules ont des propriétés que n'ont pas les atomes les constituant. Les cellules ont des propriétés (la vie) que n'ont pas les molécules, même les plus complexes. Le cerveau (organe) a des propriétés que n'ont pas les neurones (cellules) qui le forment. Etc. Le tout est plus que la somme de ses parties

Les molécules de la vie Éléments essentiels à la vie: La vie utilise environ 25 des 92 éléments chimiques présents à l'état naturel. De ces 25, quatre sont particulièrement importants : Carbone (C) : peut former 4 liaisons chimiques Hydrogène (H) : ne forme qu'une liaison Oxygène (O) : peut former 2 liaisons Azote (N) : peut former 3 liaisons

Avec ces 4 éléments on peut former un nombre astronomique de molécules différentes, des plus simples aux plus complexes. Exemples: CH4 (méthane)

Ex. Le méthanol CH3OH

Ex. L'éthanol CH3-CH2OH

Les liaisons peuvent être simples, doubles ou triples Éthane Éthylène Acétylène CH3 - CH3 CH2 = CH2 CH ≡ CH

Presque toutes les molécules des êtres vivants sont formées d'atomes de carbones reliés les uns aux autres. Chaînes linéaires Chaînes ramifiées Cycles

N.B. Les mêmes atomes peuvent former des molécules différentes: CH3-CH2-OH (C2H6O) CH3-O-CH3 (C2H6O aussi) = Isomères

Isomère de structure Isomère géométrique Isomère optique trans cis La forme D est l'image miroir de la forme L http://www.eurofreehost.com/op/Optical_isomerism_2.html Isomère optique

L-Glycéraldéhyde D-Glycéraldéhyde Ces deux molécules (du glycéraldéhyde) ne sont pas équivalentes. On ne peut pas les superposer. Une molécule peut avoir deux formes optiques (l’une l’image de l’autre dans un miroir) SI un de ses carbones est lié à 4 atomes ou groupements différents (ce carbone est alors dit « asymétrique »

L’alanine est un constituant important des protéines. L’alanine retrouvée dans les êtres vivants est toujours de la forme L L’alanine D (fabriquée en laboratoire) a un goût légèrement sucré alors que la L (la forme naturelle) ne goûte rien

La vitamine C naturelle est de la forme L Vitamine C forme L Vitamine C forme D La vitamine C naturelle est de la forme L On ne peut pas assimiler et utiliser la forme D (artificielle)

Thalidomide de forme D Thalidomide de forme L La forme L (« S » en anglais) a un effet sédatif (somnifère) et antiémétique (contre la nausée) La forme D (« R » en anglais) a un effet tératogène (inhibe la croissance des membres) Environ 10 000 bébés sont nés avec des membres atrophiés entre 1957 et 1962. Leur mère avait pris de la thalidomide au cours de la grossesse. La thalidomide a été mise en marché en 1957. Elle a été retirée du marché en 1961 après qu’on en ait relié l’usage par des femmes enceintes à de graves malformations congénitales. Depuis 1965, on l’utilise pour traiter la lèpre et certains cancers. Elle aurait aussi des effets bénéfiques chez les sidatiques. Lorsque la molécule est synthétisée en laboratoire, on obtient un mélange des formes D et L. Même si on peut séparer la forme L de la D, dans l’organisme, chacune de ces deux formes peut se transformer en l’autre forme.

Les atomes de carbone peuvent former des molécules COMPLEXES Molécule de valium Cocaïne caféine

Chimie des molécules contenant du carbone = chimie organique Matière organique = matière formée de molécules contenant du carbone (sauf CO2 et carbonates) Carbone = le seul atome pouvant se lier à lui-même de nombreuses fois. Permet de construire des molécules : Complexes (peuvent contenir des milliers d'atomes) Variées Ex. On peut imaginer 62,5 millions de molécules différentes de la formule C40H82

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