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Les fonctions cellulaires Introduction
A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane
a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose
b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane
a. l’endocytoseb. l’exocytose
B. La respiration
C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose
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Introduction
La cellule va assurer différentes fonctions:
nutrition
respiration
mort cellulaire
croissance et reproduction
mouvement
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Définitions :
anabolisme : ensemble des réactions de synthèseex : synthèse des protéines
catabolisme : ensemble des réactions de dégradationex: respiration cellulaire
métabolisme :ensemble des réactions d’anabolisme et de catabolisme
L’anabolisme consomme de l’énergie, le catabolisme produit de l’énergie
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Les fonctions cellulaires Introduction
A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane
a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose
b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane
a. l’endocytoseb. l’exocytose
B. La respiration
C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose
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A. La nutrition
Pour satisfaire ses besoins d'énergie et pour assurer sa fonction spécifique, la cellule a besoin :
de puiser dans le milieu extracellulaire les différents combustibles, oxygène et matières premières qui sont nécessaires à son métabolisme
d'éliminer les sécrétions et les déchets toxiques qu'elle produit
les échanges entre les compartiments intracellulaire et extracellulaire sont donc obligatoires pour le maintien de la vie cellulaire
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Rappel: l’intérieur de la cellule est séparée du milieu extracellulaire par la membrane plasmique, qui est de nature lipidique et protéique.Seuls les éléments liposolubles peuvent la traverser facilement, les éléments hydrosolubles nécessitent l’aide de protéines
transmembranaires
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1. Échanges sans mouvements de membrane
Deux modes de transports transmembranaires:
transport passif (pas d’énergie): la diffusion l’osmose
transport actif (énergie et intervention active des
protéines membranaires)
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a. Transport passif
i. La diffusion
• solvant : liquide dans lequel sont dissoutes des particules appelées solutés
• dans un solvant, les solutés se déplacent toujours du milieu le plus concentré au moins concentré jusqu’à un état d’équilibre
• dans l’organisme, sous l’effet de la température, les particules s’agitent de façon désordonnée et se heurtent les unes aux autres = agitation thermique
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la diffusion passive
substance liposolubles (O2, CO2, certaines vitamines, acides gras,
hormones stéroides)
diffusion selon un gradient de concentration (+ vers -)
pas de dépense d’énergie
+
-
Milieu extracellulaire
cytoplasme
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la diffusion facilitée
molécules hydrosolubles (ex : glucose, ions…)
diffusion selon un gradient de concentration
nécessite des transporteurs spécifiques (canaux ou pores)
ne consomme pas d’énergie
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ii. L’osmose
• l’eau n’est pas soluble dans les lipides
• le libre passage de l’eau à travers la membrane se fait par des protéines transmembranaires : les aquaporines
• l’eau contient des molécules de solutés dissoutes (eau = solvant)
membrane semi-perméable(ne laisse passer que l’eau)
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Plus il y a de molécules dans une solution, plus la concentration en solutés est élevé et plus la concentration en eau est basse :
les déplacements d’eau à travers la membrane se font du milieu le moins concentré en solutés vers le milieu le plus concentré en solutés
Globule rouge normalMilieu isotonique
GR – plasmolyseMilieu hypertonique
GR – turgescenceMilieu hypotonique
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b. Le transport actif
ce mode de transport concerne les solutés qui circulent à l’encontre de leur gradient de concentration ( - vers +)
ex: Acides aminés (proline, alanine, leucine…), ions (Na+, K+…)
nécessite un transporteur protéique spécifique du soluté couplé à un système donneur d’énergie (ATP-> ADP + Pi)
Exemple de la pompe ionique Na+/ K+ :
nécessité de maintenir un déséquilibre à travers la membrane de ces ions qui est à la base de la conduction nerveuse et de l’excitabilité musculaire
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Na+
K+
K+
K+Na+
Na+
ATPADP + Pi
Schéma de la pompe ionique Na+/K+
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Les fonctions cellulaires Introduction
A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane
a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose
b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane
a. l’endocytoseb. l’exocytose
B. La respiration
C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose
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2. Échanges avec mouvements de membrane
mouvements au niveau cellulaires et non plus moléculaires l’endocytose et l’exocytose nécessitent de l’énergie
a. l’endocytose
• invagination de la membrane plasmique qui internalise des
substances extracellulaires dans le compartiment intracellulaire
• formation de vacuoles (membrane)
pinocytose
endocytose par récepteurs
phagocytose
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pinocytose
• du grec pinein: boire • capture non spécifique de petites quantités de liquide extracellulaire• nombreuses petites vacuoles (0,1 µm de diamètre)
endocytose par récepteurs
• internalisation spécifique du ligand lié à son récepteur• vésicules d’endocytose
phagocytose
• du grec phagein: manger • capture de particules solides plus ou moins grosses (bactéries, débris cellulaires)• cellules spécialisées : cellules du système immunitaire (macrophages) Phagocytose de bactérie X 18 000
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Devenir des vésicules d’endocytose ?
le contenu est dégradé par les enzymes lysosomiales puis utilisé par la cellule ou stocké
les vésicules traversent la cellule et sont rejetées de l’autre coté de la cellule = trancytose
b. l’exocytose
• phénomène inverse de l’endocytose
• les substances intracellulaires sont libérées dans le milieu extracellulaire
• fusion de la membrane des vacuoles avec la membrane plasmique
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Les fonctions cellulaires Introduction
A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane
a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose
b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane
a. l’endocytoseb. l’exocytose
B. La respiration
C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose
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B. La respiration
respiration cellulaire : dégradation de molécules combustibles consommant de l’O2 et produisant du CO2 et de l’H2O
conséquence : production d’énergie sous forme d’ATP
combustibles : glucides simples, acides gras, nucléotides
siège de la respiration cellulaire : la mitochondrie
énergie ATP + chaleur
O2
substrats à oxyder
H2OCO2
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Les étapes de la respiration cellulaire:
1. La glycolyse (dégradation du glucose en pyruvate)
2. Le cycle de Krebs (formation du NADH,H+ et
FADH2)
3. La chaîne de transport d’électrons : phosphorylation
oxydative du NADH, H+ et FADH2 (synthèse d’ATP)
Bilan:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie (ATP et chaleur)
glucose
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La respiration cellulaire : exemple du glucose
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Le catabolisme cellulaire permet à la cellule de produire :
des éléments simples à partir de glucides, protides, lipides grâce à l’action d’enzyme
de l’énergie grâce des mécanismes d’oxydo-réduction du glucose
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Les fonctions cellulaires Introduction
A. La nutrition1. échanges sans mouvements de membrane
a. transport passifi. la diffusionii. l’osmose
b. transport actif2. échanges avec mouvements de membrane
a. l’endocytoseb. l’exocytose
B. La respiration
C. La mort cellulaire1. l’apoptose2. La nécrose
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C. La mort cellulaire
1. L’apoptose
Il existe deux types de mort cellulaire
1. l’apoptose = mort cellulaire programmée
2. la nécrose = mort cellulaire non programmée
o mort cellulaire programmée très régulée (suicide de la cellule) mort cellulaire active induite par des signaux
o mort de la cellule dans des conditions physiologiques pas d’éclatement de la cellule pas de réaction inflammatoire (pas de cicatrice)
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fœtus 44 jours fœtus 18 semaines
Rôle de l’apoptose :
sculpture des membres au cours de l’embryogenèse
chez l’adulte : équilibre apoptose / mitose: homéostasie cellulaire
sélection des cellules du système immunitaire
défaut d’apoptose : processus de cancérisation
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2. La nécrose
- mort cellulaire non programmée brûlures, infections, agressions brutales…
- mort de la cellule dans des conditions non physiologiques éclatement de la cellule réaction inflammatoire (cicatrice)