Les fonctions des êtres vivants unicellulaires ou pluricellulaires sont assurées par sa ou ses cellules. Les cellules de l'organisme pluricellulaire sont organisées en tissu et sont spécialisées dans la réalisation d'une ou plusieurs fonctions particulières. Les cellules de l'organisme pluricellulaire sont issues de la même cellule, la cellule-œuf. Toutes les cellules contiennent initialement le même ADN. Cet ADN est constitué de séquences de nucléotides qui sont le support de l'information génétique. Les cellules spécialisées n'expriment qu'une partie de cet ADN pour réaliser leurs fonctions.
Le fonctionnement des cellules d'organismes vivants
Tout être vivant est constitué d'au moins une cellule. Ces cellules assurent des fonctions de l'organisme comme la reproduction ou la digestion. On peut observer les cellules au microscope électronique ou optique. L'organisme unicellulaire possède une seule cellule qui réalise toutes les fonctions de la cellule. L'organisme pluricellulaire possède des cellules spécialisées qui adhèrent les unes aux autres et sont organisées en tissu pour assurer une fonction particulière.
La définition de la cellule
La cellule est l'unité du vivant. Elle est formée d'un cytoplasme contenu dans une membrane plasmique. La cellule assure une (ou des) fonction(s) nécessaire(s) à la survie de l'organisme.
Cellule
Une cellule est constituée d'un cytoplasme entouré d'une membrane plasmique. Certaines cellules possèdent des organites.
Observation de la bactérie Escherichia Coli au microscope électronique
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Organite
Un organite est une zone localisée de la cellule qui assure une fonction particulière.
L'unité de grandeur de la cellule et son observation
Les différentes composantes du monde vivant s'étudient à des échelles d'observation différentes. Suivant leurs tailles, ces objets peuvent être rangés sur une échelle des dimensions. Le microscope électronique permet de visualiser des molécules jusqu'aux cellules. La microscopie optique permet d'observer des organites jusqu'aux tissus.
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Tissu
Un tissu est un ensemble de cellules d'un même organe partageant la même forme et la même fonction.
Le fonctionnement de la cellule d'un organisme unicellulaire
Un organisme unicellulaire est composé d'une seule cellule qui réalise toutes les fonctions de l'organisme comme la nutrition ou la reproduction.
Dans le cas d'un être vivant unicellulaire, l'unique cellule accomplit toutes les fonctions (mouvements, échanges de matière et d'énergie, reproduction, etc.). Ces fonctions sont réalisées par des organites spécifiques.
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Le fonctionnement des cellules d'un organisme pluricellulaire
Les organismes pluricellulaires sont constitués de plusieurs cellules spécialisées qui réalisent une fonction particulière grâce à leurs organites. Toutes les cellules qui participent à la même fonction s'organisent en tissu dans l'organe où elles opèrent. Les cellules d'un même tissu adhèrent les unes aux autres grâce à leur matrice extracellulaire (ou paroi).
Le rôle des organites dans le fonctionnement cellulaire
La cellule spécialisée est constituée d'organites. Ces derniers assurent des fonctions spécifiques dans la cellule.
Spécialisation cellulaire
La spécialisation cellulaire est un mécanisme permettant à une cellule d'acquérir une structure, notamment avec des organites, lui permettant de réaliser une fonction précise.
L'élodée : un organisme avec des cellules spécialisées
La cellule chlorophyllienne est spécialisée dans la réalisation de la photosynthèse. Elle possède un organite particulier : les chloroplastes qui réalisent la photosynthèse.
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L'organisation en tissu des cellules spécialisées
Dans un organe, on trouve plusieurs tissus. Chaque tissu est constitué de plusieurs cellules qui ont la même structure et participent à la même fonction. Ces cellules adhèrent les unes aux autres grâce à la matrice extracellulaire.
Matrice extracellulaire ou paroi
La matrice extracellulaire ou la paroi est un ensemble de molécules assurant la cohésion par adhérence des cellules les unes avec les autres dans un tissu.
Organe
Un organe est une partie délimitée d'un organisme. L'organe est constitué d'un ou plusieurs tissus et réalise une ou plusieurs fonctions.
La peau est un organe qui fait barrière aux pathogènes et protège des ultraviolets. La peau est constituée de plusieurs couches de cellules empilées les unes au-dessus des autres. Chaque couche de cellule est un tissu. Un tissu possède des cellules qui se ressemblent et qui sont différentes d'un autre tissu. Le premier tissu de la peau est constitué de cellules mortes qui empêchent l'entrée de pathogènes, le second est constitué de cellules vivantes qui protège des ultraviolets.
L'information génétique et la spécialisation cellulaire
L'ADN, acide désoxyribonucléique est une molécule qui porte l'information génétique dans les cellules. L'ADN est constitué de nucléotides, ces nucléotides sont complémentaires et se font face sur les deux brins en double hélice d'une même molécule d'ADN. La séquence de nucléotides d'une molécule d'ADN porte une information génétique, c'est le gène. Les cellules spécialisées expriment seulement une partie de leurs ADN.
L'information génétique : l'ADN et le gène
La molécule d'ADN est constituée de deux brins complémentaires qui prennent la forme d'une double hélice. Des séquences continues de nucléotides, dans la molécule d'ADN, portent une information, les gènes.
La molécule d'ADN et ses nucléotides
Les deux brins de la molécule d'ADN forment une double hélice. Chaque brin est constitué d'une séquence de plusieurs nucléotides parmi quatre types de nucléotides complémentaires.
ADN
L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une molécule constituée de 2 brins en double hélice. Les brins sont reliés par complémentarité des 4 types de nucléotides formant chaque brin.
Nucléotides
Les nucléotides tels que l'adénine, la thymine, la cytosine et la guanine sont les unités de base répétées dans la molécule d'ADN.
Séquence
Une séquence est une suite de nucléotides de la molécule d'ADN définie par un nombre de nucléotides (longueur de la séquence) et un ordre des nucléotides.
Complémentarité
La complémentarité est assurée avec un lien par des liaisons de faibles énergies entre certains nucléotides. Ce lien n'existe qu'entre un nucléotide à guanine et un nucléotide à cytosine, ainsi qu'entre un nucléotide à adénine et un nucléotide à thymine. La complémentarité des nucléotides est à l'origine de la forme de l'ADN en double hélice.
Double hélice
La double hélice est la forme que prennent les deux brins de la molécule d'ADN suite à la complémentarité des nucléotides.
Les nucléotides de la molécule d'ADN sont complémentaires et permettent aux deux brins de former une double hélice. Le nucléotide à adénine et le nucléotide thymine sont complémentaires. Le nucléotide guanine est complémentaire au nucléotide à cytosine.
Le gène, une séquence de nucléotides
Un gène est une séquence continue de nucléotides sur la molécule d'ADN. L'enchaînement des nucléotides sur cette molécule porte une information génétique.
Gène
Un gène est une séquence de nucléotides de la molécule d'ADN qui porte une information.
Les quatre nucléotides sont différents et il existe une infinité de façons de les enchaîner les uns aux autres pour former une séquence. C'est dans la succession des nucléotides que se trouve l'information génétique.
Il est possible de simplifier la représentation des brins d'ADN, en n'indiquant que la séquence d'un seul brin.
Le brin d'ADN précédemment schématisé peut s'écrire : CTGGGAGT…
L'origine de la spécialisation cellulaire et l'expression de l'ADN
Toutes les cellules d'un organisme pluricellulaire sont issues d'une même cellule. Ainsi les cellules d'un organisme pluricellulaire possèdent initialement la même information génétique. Les cellules spécialisées n'expriment qu'une partie de cet ADN.
Le pancréas est un organe qui a 2 fonctions principales : libérer des enzymes dans le tube digestif pour aider à la digestion et libérer des hormones dans le sang pour réguler la glycémie. Ces deux fonctions sont assurées par deux tissus différents dans le pancréas. Ces deux tissus ont la même information génétique mais le tissu qui participe à la digestion exprime les gènes pour produire des enzymes de la digestion tandis que le tissu qui régule le taux de glucose dans le sang exprime le gène de l'insuline qui régule ce taux. Ainsi, des cellules d'un même organisme n'expriment pas les mêmes gènes.
Observation microscopique des deux tissus de l'organe pancréas
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