SVT — La Terre, la vie et l'organisation du vivant
La cellule, unité du vivant
Organisation cellulaire, ADN, métabolisme
Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub
Résumé
Des bactéries aux baleines, tous les êtres vivants sont faits de **cellules** : c'est la **théorie cellulaire**. La cellule est à la fois l'**unité de structure** (la plus petite brique du vivant) et l'**unité de fonction** (elle assure seule les activités de la vie). On en distingue deux grands types : les **procaryotes**, sans noyau, dont l'ADN flotte dans le cytoplasme (les **bactéries**), et les **eucaryotes**, dotées d'un vrai **noyau** et de nombreux **organites** (cellules animales et végétales). Chaque cellule renferme de l'**ADN**, une molécule en **double hélice** qui porte l'information génétique sous forme de **gènes** ; la **complémentarité des bases** (A-T, C-G) garantit une copie fidèle lors de la **réplication**. Enfin, la cellule est le siège du **métabolisme**, l'ensemble des réactions chimiques de la vie : l'**anabolisme** construit des molécules, le **catabolisme** les dégrade. La **respiration** (glucose + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie), réalisée dans les **mitochondries**, et la **photosynthèse**, réalisée dans les **chloroplastes**, en sont les deux grands moteurs.
Tous les êtres vivants sont faits de **cellules** : c'est la **théorie cellulaire**. La cellule est l'**unité de structure** (la plus petite brique du vivant) et l'**unité de fonction** (elle assure à elle seule les activités de la vie). Malgré leur immense diversité, presque toutes partagent le même plan de base : une **membrane**, un **cytoplasme** et du matériel génétique.
- La **membrane plasmique** est une fine **bicouche de lipides** qui délimite la cellule et **contrôle les échanges** avec le milieu extérieur.
- Le **cytoplasme** est le milieu gélatineux intérieur où baignent les **organites** et où se déroulent de nombreuses réactions chimiques.
- Le **noyau** (chez les cellules eucaryotes) renferme l'**ADN** et est entouré d'une **enveloppe nucléaire** : c'est le centre de commande.
- Les **mitochondries** produisent l'énergie (**ATP**) par la **respiration cellulaire** ; on les trouve dans toutes les cellules eucaryotes.
- Le **réticulum endoplasmique** et les **ribosomes** assurent la **synthèse des protéines**.
- Les **chloroplastes**, présents uniquement chez les végétaux, réalisent la **photosynthèse**.
Exemple
Au microscope, une cellule de la muqueuse buccale (un simple frottis de joue) laisse voir nettement son **noyau** coloré au centre, entouré du cytoplasme et délimité par la membrane : trois éléments présents chez toute cellule eucaryote.
Piège à éviter
Ne confondez pas la **membrane plasmique** (souple, présente partout) et la **paroi** (rigide, en cellulose, seulement chez les végétaux, par-dessus la membrane). Une cellule animale n'a **pas** de paroi.
Dans le noyau, l'information génétique est portée par une longue molécule en forme d'échelle torsadée : l'**ADN** (acide désoxyribonucléique). Sa structure en **double hélice** a été décrite par **Watson et Crick en 1953**. Toute l'information tient dans l'ordre de quatre **bases** qui s'apparient toujours deux à deux.
- L'**ADN** est une molécule en **double hélice** : deux brins enroulés l'un autour de l'autre.
- Il s'écrit avec **4 bases** : **A** (adénine), **T** (thymine), **C** (cytosine), **G** (guanine).
- **Complémentarité des bases :** **A** s'apparie toujours avec **T**, et **C** toujours avec **G** — jamais autrement.
- Un **gène** est une **portion d'ADN** qui code la fabrication d'une **protéine** : c'est une unité d'information.
- Chez l'être humain : environ **3 milliards de paires de bases** et **20 000 à 25 000 gènes**.
- Avant chaque division, la **réplication** recopie fidèlement l'ADN grâce à la complémentarité ; une erreur de copie est une **mutation**.
Exemple
Si un brin d'ADN porte la séquence A–C–G–T, le brin d'en face porte forcément T–G–C–A. Connaître un seul brin permet donc de reconstituer l'autre : c'est exactement ce qui rend possible la **copie fidèle** de l'ADN.
Piège à éviter
L'**ADN ne sort pas du noyau**. Pour fabriquer une protéine, c'est une copie mobile, l'**ARN messager**, qui transporte l'information jusqu'aux ribosomes. Ne confondez pas non plus une **base** (une lettre) et un **gène** (un mot entier de plusieurs milliers de bases).
Le **métabolisme** rassemble toutes les **réactions chimiques** qui se déroulent dans la cellule pour la maintenir en vie. Il a deux versants opposés et complémentaires : construire des molécules (**anabolisme**) et en dégrader d'autres pour libérer de l'énergie (**catabolisme**).
- **Anabolisme :** construction de molécules complexes à partir de molécules simples ; cela **consomme de l'énergie**.
- **Catabolisme :** dégradation de molécules complexes en molécules simples ; cela **libère de l'énergie**.
- **Respiration cellulaire** (dans les mitochondries) : glucose + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie (ATP).
- **Photosynthèse** (dans les chloroplastes) : 6 CO₂ + 6 H₂O + lumière → glucose + 6 O₂.
- Un organisme **autotrophe** fabrique sa propre **matière organique** à partir de matière minérale (plantes, algues).
- Un organisme **hétérotrophe** doit **consommer** de la matière organique déjà formée (animaux, champignons).
Exemple
Une plante verte est à la fois autotrophe et « respirante » : le jour, ses chloroplastes réalisent la **photosynthèse** ; jour et nuit, ses mitochondries réalisent la **respiration**. Elle grandit parce qu'elle produit, au total, plus de matière organique qu'elle n'en dégrade.
Piège à éviter
Respiration et photosynthèse ne se déduisent pas « au hasard » : la photosynthèse **produit** le glucose et le dioxygène, la respiration les **consomme**. Et la photosynthèse exige de la **lumière**, contrairement à la respiration qui se fait en permanence, de jour comme de nuit.
Les cellules animale et végétale sont toutes deux **eucaryotes** et partagent l'essentiel. Mais la cellule végétale possède **trois équipements supplémentaires** qui expliquent la rigidité des plantes et leur capacité à se nourrir de lumière.
- **Points communs :** membrane plasmique, cytoplasme, **noyau**, **mitochondries** et ribosomes.
- La cellule végétale ajoute une **paroi cellulosique** rigide qui lui donne sa forme et l'empêche d'éclater.
- Elle possède des **chloroplastes**, absents chez l'animal, qui réalisent la **photosynthèse**.
- Elle contient une grande **vacuole** centrale qui stocke l'eau et les sels minéraux et maintient la **turgescence** (la fermeté de la cellule).
- Sans chloroplastes, la cellule animale **ne peut pas** faire la photosynthèse : l'animal est donc **hétérotrophe** obligatoire.
Exemple
Une feuille d'**élodée** (plante d'aquarium) observée au microscope montre, dans chaque cellule, une bordure nette (la paroi) et des dizaines de petits grains verts : les **chloroplastes**. Une cellule de joue humaine, elle, n'a ni paroi ni chloroplaste.
Piège à éviter
Toutes les cellules végétales ne sont pas vertes : celles d'une **racine** ou d'un **tubercule** (pomme de terre) n'ont **pas de chloroplastes**, car elles ne reçoivent pas de lumière. « Vert » n'est donc pas synonyme de « végétal ».
Au-delà de la distinction animal/végétal, toutes les cellules se rangent en **deux grandes catégories** selon qu'elles possèdent ou non un **vrai noyau**. C'est la division la plus profonde du monde vivant.
- Une cellule **eucaryote** possède un **noyau** délimité par une enveloppe et de nombreux **organites** (mitochondries, réticulum…) : c'est le cas des animaux, des végétaux et des champignons.
- Une cellule **procaryote** n'a **ni noyau ni organites membranaires** : son **ADN circulaire** flotte librement dans le cytoplasme. Les **bactéries** en sont l'exemple typique.
- Les deux types possèdent toujours une **membrane plasmique**, un **cytoplasme** et de l'**ADN**.
- Les procaryotes sont généralement **beaucoup plus petits** que les eucaryotes.
Exemple
La bactérie Escherichia coli mesure environ 2 micromètres et n'a pas de noyau : son unique chromosome circulaire flotte directement dans le cytoplasme. Une de vos cellules de peau, eucaryote, est bien plus grande et range soigneusement son ADN dans un noyau.
Piège à éviter
« Procaryote » ne veut **pas** dire « sans ADN » : une bactérie possède bien de l'ADN, mais **libre dans le cytoplasme**, sans être enfermé dans un noyau. Le vrai critère est l'absence de **noyau**, pas l'absence d'ADN.
Quiz - La cellule
10 questions
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Questions fréquentes
Les points clés à retenir sur La cellule, unité du vivant, extraits du quiz de révision.
Quel organite est présent uniquement dans les cellules végétales ?
Réponse :
Le chloroplaste
Le **chloroplaste** réalise la photosynthèse ; on ne le trouve que chez les végétaux (et les algues). Mitochondrie, noyau et membrane sont communs aux cellules animale et végétale.
L'ADN est écrit avec combien de bases différentes ?
Réponse :
4
Il y a **4 bases** : A (adénine), T (thymine), C (cytosine) et G (guanine). C'est leur ordre qui code l'information génétique.
Quel organite produit l'énergie (ATP) de la cellule ?
Réponse :
La mitochondrie
La **mitochondrie** réalise la respiration cellulaire et produit l'**ATP**, la molécule qui fournit l'énergie à la cellule.
La membrane plasmique sépare :
Réponse :
La cellule de son environnement
La **membrane plasmique** délimite la cellule et contrôle les échanges entre l'intérieur et le milieu extérieur. C'est la frontière de la cellule.