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    محاضرات لطلبة البيولوجيا سنة أولى lmd

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    محاضرات لطلبة البيولوجيا سنة أولى lmd

    مُساهمة  ai_001 في الأحد أغسطس 30, 2009 1:15 am

    هذه عبارة عن مجموعة من المحاضرات المتعلقة بمقياس Biologie cellulaire

    Organisation cellulaire

    Contrairement à ce que l'on pense, les cellules ne sont pas toutes
    construites sur le même schéma. Bien sûr, elles se ressemblent, elles
    sont toute constitué d'un cytoplasme entouré d'une membrane,
    contiennent un génome à base d'ADN et les même règles physiologiques
    peuvent dans la plupart des cas, s'appliquer à toutes. Mais au delà de
    ces ressemblances, il existe des différences fondamentales. Il ne
    s'agit pas de simples différences morphologique, mais des architectures
    cellulaires fondamentalement différentes. Ces différences permettent de
    différencier deux types de base d'organisation cellulaires et trois
    grandes branches dans l'arbre généalogique de la vie. Ces types sont
    disjoints, il n'y a aucun intermédiaires entre eux.
    Les domaines du vivant

    Les scientifiques du passé avaient divisé le monde en 3 règnes :
    animal, végetal et minéral. Cette description, basée sur ce qui était
    visible à l'oeil nu était inexacte parce qu'elle oubliait tout un pan
    de la vie tout en lui reliant le monde non-vivant. La découverte des
    cellules au XVIIeme sciecle puis celle des organismes unicellulaires ne
    va pas modifier cet état de chose; en se basant sur l'autotrophie et
    l'hétérotrophie de ces organismes unicellulaires, ils seront répartis
    entre végétaux et animaux. C'est ainsi que les bactéries sont classées
    dans les végétaux.
    En 1866, Haeckel estime que cette répartition est inadaptée, il
    regroupe les unicellulaires dans un nouveau regne, les protistes. La
    decouverte du microscope électronique au debut du sciecle va permettre
    de découvrir la différence fondamentale entre les bactéries et les
    autres cellules. Cela abouti en 1938 à la séparation du règne des
    monères (ou procaryote) depuis les protistes par Copeland. En 1969,
    Whittaker sépare les champignon des végétaux et crée le régne des
    fongidés. 9 ans plus tard, avec Margulis, il effectue un ultime
    remaniement de la classification en séparant les algues
    pluricellulaires des végétaux et en les regroupant avec les protistes.
    L'ensemble est renommé proctociste.
    Dans les années 70, le monde vivant comportait donc deux grands types
    cellulaires, les procaryotes et les eucaryotes, le second ayant connu
    une évolution variée lui ayant permis de générer 4 régnes alors que les
    procaryotes semblaient moins diversifiés. Plus récemment, les progrés
    de la biologie moléculaire vont permettre d'effectuer une nouvelle
    découverte. Les procaryotes peuvent être divisée en deux groupes
    cellulaires aussi fondamentalement différents que le sont les bactéries
    des eucaryotes : les eubactéries et les archéobactéries. Cette
    decouverte abouti à la proposition par Woese en 1990 d'une division du
    monde vivant en 3 domaines basés sur la structure cellulaire:
    eubactéries, archéobactéries et eucaryotes.
    Les eucaryotes

    Les Eucaryotes sont les cellules qui constituent tout l'environnement
    que nous voyons, les plantes, les animaux et champignons ainsi que
    divers espèces unicellulaires tels que les amibes ou les paramécies.
    Ils sont caractérisées par la présence d'organites, sortes d'organes
    intracellulaire. Parmi eux, un organite est toujours présent : le
    noyau, qui contient l'information génétique de la cellule. Il est
    d'ailleurs à l'origine du nom de ce type (eucaryote = vrai noyau en
    latin). La structure génétique de ces cellules est constituée de
    plusieurs brins linéaire d'ADN (les chromosomes) et par des gènes en
    "mosaique", c'est à dire que les zones codantes du gène sont découpées
    en morceaux qui sont séparés par des zones non codantes.
    Les originalités des eucaryotes ne se limitent pas à des considérations
    génétiques. Celles-ci sont souvent de grande taille, ce qui les
    fragilise et diminue leur surface d'échange avec le milieu extérieur.
    Mais surtout, elles vont développer un cytosquelette, sorte de
    charpente intracellulaire mobile qui va permettre à la fois de se
    rigidifier (et de compenser leur fragilité) et de se déformer de façon
    contrôlée, phénomène qui est à l'origine du mouvement des animaux, mais
    aussi des cellules phagocytaire et qui est donc directement responsable
    de la grande variété des formes animales qui existent.
    Les procaryotes

    Par opposition, les procaryotes sont les cellules sans noyau. Ces
    cellules sont de petites tailles et sans organites intracellulaires.
    Leur matériel est constitué d'un unique chromosome circulaire et de
    divers morceaux d'ADN également circulaires mais beaucoup plus petit et
    en nombres variables (meme entre les individus d'une meme espèce, voire
    à des moments différents de la vie d'un meme individu) , les plasmides.
    En effet, alors que le chromosome se duplique de façon synchronisée
    avec la division cellulaire, les plasmides se repliquent de façon
    indépendante et sont répartis au hasard entre les deux cellules filles
    lors d'une division. De plus, certains plasmides ont la capacité de
    s'intégrer provisoirement au chromosome. Enfin, ces cellules ne
    contiennent pas de cytosquelette. Elles sont en général rigidifiées par
    un revetement externe et sont indeformables sauf chez les plus petites
    espèces). La structure des gènes différe également de ceux des
    eucaryotes, chez les procaryotes, ils sont continus et plusieurs
    d'entre eux sont regroupés au sein d'un meme ensemble fonctionnel,
    l'operon.
    Eubactéries et archéobactéries

    Pendant longtemps, procaryote a été synonyme de bactérie, jusqu'à la
    découverte en 1990 d'un type cellulaire nouveau, de toute évidence
    procaryote, mais qui ne sont pas des bactéries. Les bactéries ont donc
    été renommées eubactéries (vrai bactéries) et ce nouveau type
    cellulaire archéobactérie. Ces dernières partagent avec les eubactéries
    la possession d'un chromosome circulaire unique et l'absence de
    cytosquelette. Mais elles comportent aussi des caractères eucaoryotes
    tels que les gènes en mosaique et une structure génétique semblable.
    Ces caractèristiques intermédiaires les ont fait considerer comme les
    ancetres des deux groupes. Toutefois, elles disposent de particularités
    originales, leur membrane notamment est constitituée de lipides
    retrouvés nulle part ailleurs dans le monde vivant. La principale
    caractéristique des archeobactéries, à l'origine de leur popularité,
    est leur capacité a survivre dans les milieux extrèmes : eaux trés
    acides (pH < 1) ou très salées (mer morte) ou très chaude ( >
    120°C) ou très froides ( < 0°C), bien que la plupart d'entre elles
    vivent dans des milieu plus cléments.
    Les procaryotes



    Morphologie des prokaryotes
    Aspect général des procaryotes

    Selon leur aspect les bactéries peuvent être regroupées en plusieurs
    catégories. Ces catégories sont purement descriptives et ont peu à voir
    avec la phylogénie de ce groupe.
    Les cocci

    Les cocci sont des bactéries rondes. Ces bactéries peuvent vivre de
    façon isolée mais elles sont en général regroupées en structures
    pseudo-pluricellulaires. A chaque division, les cellules filles restent
    collées. Selon les cas, on peut obtenir trois types de structures :

    Les diplocoques : les cellules sont regroupées deux par deux.
    Les streptocoques : les cellules forment une chaine linéaire.
    Les staphylocoques : les cellules forment une petite grappe.
    Les bacilles

    Les bacilles sont des bactéries allongées. Elles vivent en général
    solitaires mais peuvent à l'occasion se regrouper en structure
    pseudo-pluricellulaires. Par leur morphologie on distingue deux groupes
    :

    Les bacilles sont des cellules allongées droites.
    Les vibrions sont des cellules incurvées.
    Les spirilles

    Les spirilles sont les plus étranges des bactéries. Elles ont en effet une forme hélicoidale.








    Structure interne des procaryotes

    Les membranes







    Les bactéries possèdent toutes une membrane plasmique qui les entoure qui est constituée comme toutes les membranes biologiques
    d'une bicouche lipidique. Elles ne possèdent cependant pas de membranes
    intra-cytoplasmiques comme les eucaryotes et les fonctions dévolues à
    ces dernières sont toutes assumées par la membrane plasmique :
    membranes nucléaire, du réticulum et même des organites.
    La membrane plasmique est entourée d'une paroi pectocellulosique,
    perméable mais néanmoins très rigide qui lui permet de résister à des
    pressions osmotiques du cytoplasme très élevée, supérieure à 5
    atmosphères, sans exploser.
    Certaines bactéries possèdent une seconde biomembrane qui entoure la
    paroi. Cette membrane permet de distinguer les bactéries Gram - (du nom
    du biologiste qui a mis le test au point) qui la possède des Gram + qui
    ne l'ont pas. Cette biomembrane est constituée comme la membrane
    plasmique d'une bicouche lipidique, mais les acides gras et les
    protéines constitutives en sont très différentes.
    Le matériel génétique

    Le matériel génétique est constitué d'un unique chromosome circulaire
    qui baigne dans le cytoplasme. Il est replié en longues boucles dont la
    base est reliée à un ensemble protéique, le core. Ce dernier est lui
    même fixé à la membrane plasmique et empêche donc l'ADN de se déplacer
    librement dans le cytoplasme.
    La duplication du chromosome est reliée à la multiplication cellulaire,
    c'est à dire qu'il ne se duplique que quand la cellule se divise et
    inversement. Dans les deux cellules filles, le chromosome est identique.
    A côté de ce chromosome, il existe de petits éléments d'ADN circulaire
    en nombres variables : les plasmides. Contrairement au chromosome, ces
    plasmides ne sont pas indispensables à la vie de la cellule. Ils
    portent toutefois quelques gènes intéressants, comme une résistance aux
    antibiotiques. Ils peuvent aussi dans certains cas s'integrer de façon
    réversible au chromosome.
    La multiplication des plasmides est indépendante de celle de la cellule
    et du chromosome. Ils peuvent se dupliquer sans division cellulaire et
    en cas de division ils sont répartis au hasard entre les deux cellules
    filles.
    Le cytoplasme

    Le cytoplasme des bactéries remplit toutes les fonctions remplies par
    le cytoplasme des eucaryotes, mais aussi par le nucléoplasme (milieu
    intranucléaire) ou le stroma des organites. Comme chez les eucaryotes,
    les principales réactions du métabolisme et la synthèse des protéines
    intracellulaire s'y déroulent. Mais il assure aussi la duplication de
    l'ADN et la synthèse d'ARN (fonctions du noyau), la synthèse des
    protéines extracellulaires (fonction du réticulum endoplasmique
    granuleux), la respiration (fonction des mitochondries), la
    photosynthèse (fonction des chloroplastes), etc...
    Ce mélange des fonctions dans un seul endroit fait que des évènements
    disjoints dans le temps et l'espace chez les eucaryotes sont simultanée
    chez les procaryotes. Il en est ainsi de la synthèse des protéine qui
    débute alors même que la synthèse de l'ARN messager correspondant n'est
    pas encore totalement terminée


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