Cellule adn et liens de parenté

incipalement d’eau, de sels minéraux.

Toutes les cellules, et donc tous les êtres vivants sont constitués de molécules organiques : les glucides, les lipides et les protéines (et les acides nucléiques).

Les êtres vivants existent sous 2 formes selon la structure de leurs cellules : les cellules eucaryotes (avec un noyau contenant l’ADN) et les cellules procaryotes (sans noyau). « Caryote » signifie « noyau ». Les Eucaryotes sont les animaux, les végétaux, les mycètes et les protistes. Les Procaryotes sont les bactéries (l’ADN est disséminé dans le cytoplasme).

1- métabolisme cellulaire

Le métabolisme cellulaire est l’ensemble des réactions chimiques permettant la transformation de la matière et de l’énergie (synthèse et dégradation de molécules) afin de réguler le milieu intérieur de la cellule (quantité d’ions…), de permettre la division cellulaire et de permettre à la cellule de réaliser ses fonctions. Par exemple la fonction d’une cellule musculaire est de se contracter.

Tous les êtres vivants ont besoin de molécules organiques (Le carbone est l’atome de base de toutes les molécules organiques. On parle de source de carbone.) afin produire de l’énergie. L’énergie servira alors aux cellules pour qu’elles réalisent leurs fonctions et qu’elles entretiennent leur structure principalement en produisant leurs propres molécules organiques.

Il existe 2 métabolismes permettant aux organismes de se fournir en molécules organiques : l’autotrophie et l’hétérotrophie.

a) L’autotrophie

Les organismes chlorophylliens (les Végétaux) produisent de nouvelles molécules organiques en prélevant de la matière minérale (ions, oligoéléments…), en absorbant du CO2 (il est la source de carbone) et en captant la lumière solaire. On parle d’autotrophie (= « se nourrir soi-même ») = métabolisme permettant la production de molécules organiques à partir de matière minérale.

Tous les végétaux sont autotrophes. Ils se servent de l’énergie lumineuse captée par la chlorophylle (pigment présent dans les chloroplastes) pour réaliser la photosynthèse. La photosynthèse est l’utilisation de l’énergie lumineuse pour fabriquer des molécules organiques à partir de matière minérale (CO2).

b) L’hétérotrophie

Les organismes non chlorophylliens doivent prélever des molécules organiques déjà existantes dans leur environnement, afin de produire de l’énergie. Par exemple, les herbivores doivent manger des plantes ; les carnivores doivent manger de la viande, les champignons de la matière en décomposition... C’est leur source de carbone. On parle alors d’hétérotrophie (= « se nourrir d’autres ») = métabolisme permettant la production de molécules organiques à partir de molécules organiques préexistantes. Tous les animaux, les champignons et certains protistes (les protozoaires) sont hétérotrophes.

Hétérotrophie = Mode de nutrition permettant de produire de nouvelles molécules organiques en mangeant d’autres organismes ou des résidus organiques.

Les bactéries peuvent être autotrophes ou hétérotrophes. L’autotrophie des bactéries est particulière car elle se fait sans énergie lumineuse mais à l’aide de soufre et d’ammoniac.

2- Mécanismes de dégradation des molécules organiques et de production d’énergie

Pour que la cellule puisse fonctionner correctement, elle doit dégrader les molécules organiques absorbées (hétérotrophie) ou synthétisées (autotrophie). Cette dégradation permettra la production d’énergie.

Elle peut se faire de 2 manières selon l’organisme :

La respiration cellulaire : A ne pas confondre avec la respiration des êtres vivants. C’est un mécanisme qui dégrade totalement les molécules organiques (issues de la photosynthèse pour les autotrophes ou ingérées pour les hétérotrophes) et qui s’accompagne d’échanges gazeux (dioxygène O2 et dioxyde de carbone CO2). Elle permet la production de molécules énergétiques : l’ATP (Adénosine TriPhosphate) permettant le bon fonctionnement de la cellule.

La fermentation : C’est un mécanisme de dégradation partielle des molécules organiques en l’absence d’oxygène. Il y a aussi libération de CO2 mais pas de consommation de O2. Elle permet aussi la production d’ATP.

L’ATP servira, entre autres, à la synthèse de protéines par la cellule à partir du matériel génétique. Ces protéines synthétisées serviront à la cellule (fonctionnement et entretien) ou seront sécrétées pour servir à d’autres cellules.

I- Le matériel génétique

La structure, l’organisation et les activités métaboliques des cellules, et donc indirectement de l’organisme, sont sous l’influence de 2 facteurs : l’environnement au sens large du terme (extérieur de la cellule, influence des cellules entre elles, et l’environnement externe de l’organisme : température, hygrométrie…) et l’ADN (= Acide DésoxyriboNucléique). C’est un acide nucléique. C’est le 4ème type de molécules organiques.

1- Structure de l’ADN selon le fonctionnement de la cellule

L’ADN est une très longue molécule situé dans le noyau des eucaryotes ou le cytoplasme des procaryotes. Il existe sous différentes formes selon les moments dans la vie de la cellule. Il est diffus quand la cellule réalise ses activités métaboliques, et il est sous forme de chromosome (= ADN condensé) quand la cellule va se diviser (se reproduit).

2- Nombre de chromosomes

Le nombre de chromosomes est toujours le même d’une cellule à l’autre pour un même organisme et au sein d’une même espèce. Par exemple, chacune des cellules de chaque être humain possède 46 chromosomes (sauf les spz et les ovules). Ce nombre varie selon les espèces.

En fait les chromosomes vont par paire, donc l’être humain a 23 paires de chromosomes. Les 2 chromosomes d’une même paire ont la même taille et les mêmes gènes aux même endroits.

3- Du gène à la protéine

Un gène est une partie du chromosome exprimant au moins un caractère héréditaire. Expliquer qu’un gène est rarement un caractère. Sauf la langue en U! A partir d’un gène on obtient une protéine.

Une protéine est une grosse molécule jouant un rôle important pour la structure et le fonctionnement des cellules. Elles permettent :

- des réactions chimiques dans les cellules : telles que les enzymes

- Le transport : telle que l’hémoglobine qui transporte l’O2

- La communication d’information entre les cellules, les organes : telle que les hormones (insuline, testostérone, adrénaline...)

- Le maintien de la structure : telles que certaines protéines de la cellule qui maintiennent leur forme, leur structure...

- Etc...

Le génome est l’ensemble des gènes d’une même espèce.

La structure de la molécule d’ADN a été découverte en 1953 par Watson et Crick (prix Nobel en 1962). Mais les interrogations sur la façon dont se transmettaient les caractéristiques des parents à leurs enfants datent de bien plus longtemps. L’un des premiers a formulé une théorie de l’hérédité (= transmission des caractéristiques d’une génération à l’autre) a été Gregor Mendel en 1860, à partir d’expériences très connues sur les pois.

A- L’ADN

[Au microscope électronique, nous pouvons voir l’ADN sous forme d’un long filament très fin et très long. Chez les êtres humains, pratiquement chacune des cellules contiennent 46 chromosomes soit 1,9 mètres. Les chromosomes sont visibles au microscope optique.]

1- Structure de l’ADN

L’ADN est une grande molécule constituée