CHAPITRE 1 / 1ère partie
La terre, la vie et l'évolution du vivant
Chapitre 1 : L'ORGANISATION FONCTIONNELLE DU VIVANT
point 1)
Remue-méninges pour rappels :
cellule, tissus, unicellulaire, pluricellulaire, être vivant ...
retour sur le point 1) :
Rappels :
1. Tous les êtres vivants sont constitués de matière vivante (organique) contrairement aux éléments non vivants, constitués eux de matière inerte. Cette identité suggère une origine commune
2. Tous les êtres vivants sont constitués de l'unité "cellule", elle est le point de départ de la complexité de l’organisme.
Les cellules partagent toutes au moins trois éléments :
une information génétique (contenue ou non dans un noyau),
On distingue deux types de cellules :
EUCARYOTES : avec un noyau : animale ou végétales
PROCARYOTES : sans noyau (l’ADN est libre dans le cytoplasme) : ce sont les bactéries
[Est-ce que tous les procaryotes sont des unicellulaires ?]
Cela dépend à qui est ce qu'on pose la question ! En général, les procaryotes sont des organismes unicellulaires. Cependant il est de plus en plus évident que certains groupes de cellules procaryotes sont organisés en structures qui ressemblent à des organismes multicellulaires. Si cela peut être considéré comme de la "vraie multicellularité" est le sujet d'un débat vif qui anime les chercheurs actuellement.
Par exemple, certains types de cyanobactéries forment de longues chaînes qui ressemblent à des filaments, comme dans l'image ci-dessous. Dans ces chaînes, les cellules restent connectées les unes aux autres après chaque division et acquièrent des propriétés et une identité cellulaire uniques. Certaines cellules de la chaîne sont spécialisées dans la photosynthèse, c'est à dire la production de sucres grâce à l'énergie solaire. Ce sont les cellules les plus petites et les plus sombres de l'image ci-dessous qui constituent la plus grande partie de la chaîne. D'autres cellules sont spécialisées dans la fixation de l'azote,. Dans cette image, on ne voit qu'une cellule fixant l'azote qui apparaît plus ronde et plus claire que ses voisines.
Image de cellules cyanobactériennes formant un filament composé de différents types de cellules. La plupart des cellules sont petites, mais l'une d'entre elles est ronde et présente une morphologie différente. Cette cellule plus grande est une cellule fixatrice d'azote.
_Crédit image : modification de "Anabaena circinalis" par BdCarl, CC BY-SA 3.0. L'image modifiée est sous une licence._ CC BY-SA 3.0
[Est-ce que tous les unicellulaires sont procaryotes ?]
vous devriez trouver la réponse sur le poly 1.2
ainsi qu'un autre exemple en suivant ce lien !
une membrane plasmique qui entoure et protège le contenu cellulaire, et permet des échanges de matière et d’énergie avec l’extérieur (milieu extracellulaire)
un cytoplasme qui correspond à l’intérieur de la cellule (milieu intracellulaire). C’est dans le milieu intracellulaire qu’ont lieu les principales réactions chimiques assurant la vie de la cellule. Certaines cellules présentent des organites : ce sont de petits compartiments cellulaires (par exemple, les cellules d’Élodée contiennent des chloroplastes).
3. Tous les êtres vivants sont constitués d'une ou d'un ensemble de cellule,
On distingue ainsi deux types d'êtres vivants :
les organismes UNICELLULAIRES, formés d'une seule cellule qui assure à elle seule toutes les fonctions indispensables au maintien de la vie de l'organisme.
( les contraintes du vivant sont à préciser à l'aide du poly I.2 )
les organismes PLURICELLULAIRES, formés d'un ensemble de cellules et dont les différentes fonctions sont assurées par des structures complexes spécialisées. voir I.2
NB : À l’intérieur de la cellule, on remarque des ORGANITES (petites structures intracellulaires) spécialisés qui assurent ces fonctions.
QUELQUES ORDRES DE GRANDEUR :
I. L’organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées
A) les niveaux d'organisation des êtres-vivants (ou les échelles du vivant)
poly 1.1 ci-dessous à illustrer et à compléter avec les définitions proposées :
à retenir :
DU PLUS GRAND AU PLUS PETIT :
biosphère
écosystème
population
organisme
appareils : ensemble d’organes qui remplissent une fonction
organes : ensemble de cellules (qui peuvent être différentes) qui remplissent une fonction
tissus : ensemble de cellules TOUTES IDENTIQUES qui remplissent une fonction
cellules : unité d’organisation du vivant
organites : structure intracellulaire qui assure une fonction dans la cellule.
molécules : ensemble d’atomes qui construisent la matière vivante (essentiellement glucides, lipides, protides, acides nucléiques)
atomes : les constituants élémentaires de la matière (essentiellement CHONPS…, chez les êtres vivants)
B) la spécialisation des cellules
point 2)
... expliquer que la présence de cellules spécialisées organisées au sein d'un tissu permet d'assurer le fonctionnement des êtres vivants pluricellulaires
... par confrontation aux informations du poly 1.2 ci-dessous (doc 1,2,3) :
R1
maintenir leur niveau d’hydratation
-s’alimenter (extraire des nutriments de leur environnement pour produire de l’énergie et de la matière)
-réaliser des échanges gazeux
-maintenir leur équilibre interne (lutte contre des pathogènes, maintien de la température, des constantes vitales...)
-se reproduire
-évoluer )
LA CELLULE UNIQUE DES ÊTRES VIVANTS UNICELLULAIRES ASSURE À ELLE SEULE TOUTES CES FONCTIONS
R2 : ....
R3 : Les feuilles de la pomme de terre sont des organes spécialisés dans la réalisation de la photosynthèse grâce à un tissu constitué de cellules chlorophylliennes et appelé parenchyme. Au sein de ces cellules, de petits organites remplis de molécules de pigments et appelés chloroplastes sont spécialisés dans la photosynthèse.
Les poils absorbants sont des cellules présentes dans la racine, la finesse de la paroi de ces cellules permet l'entrée d'eau.
Les cellules épithéliales, les érythrocytes, les leucocytes, les spermatozoïdes, les neurones, les cellules musculaires ....
LES ÊTRES VIVANTS PLURICELLULAIRES COMPORTENT DES CELLULES SPÉCIALISÉES QUI ASSURENT DES FONCTIONS DISTINCTES.
CES CELLULAIRES SPÉCIALISÉES SONT ORGANISÉES EN TISSUS
point 3)
voyons quel est l'élément responsable de la spécialisation d'une cellule ... cas de la cellule de l'épiderme d'oignon rouge
TP1 (PHOTO AVEC LE SMARTPHONE POSSIBLE) : dessin d'observation
À LA DÉCOUVERTE DE LA VACUOLE DES CELLULES DE L'ÉPIDERME D’OIGNON
&
zoom sur la paroi
Protocole :
Q4 : Les vacuoles sont mises en évidence : quelle est leur fonction ?
R4 : La vacuole est un organite qui permet de maintenir l'équilibre osmotique de la cellule, elle contient en outre des anthocyanes responsables de la coloration du bulbe.
LA VACUOLE EST UN ORGANITE SPÉCIALISÉ
Un organite est un compartiment intracellulaire délimité par une membrane ou une enveloppe et qui joue un rôle dans le fonctionnement cellulaire.
CETTE MANIPULATION (ajout de solution salée) PERMET EN OUTRE DE METTRE EN ÉVIDENCE LA PAROI (jusqu'alors, nous n'avions identifié qu'une entité MEMBRANE + PAROI).
C) la matrice, le liant cellulaire
point 4)
Q5 : La paroi est maintenant davantage identifiable… quel est son rôle, quelles sont les molécules qui la forme ? doc 4,5,6
doc 4 :
doc 5 :
doc 6 :
R5 : Les cellules végétales sont reliées entre elles par la paroi pectocellulosique. Elle est organisée en plusieurs feuillets et se compose principalement de fibres de deux molécules : cellulose et pectine.
Produite par les cellules végétales qu’elle entoure, la paroi joue un rôle de protection et de soutien.
Partons à la découverte de son homologue dans le règne animal : comment les cellules spécialisées sont-elles maintenues en cohésion dans l'épiderme ?
(bonus : voyons aussi l'élément cellulaire qui est à l'origine de la spécialisation d’un autre type de cellule, le mélanocyte.
www.youtube.com/watch?v=1uD9fUCYEYE
TP2 (PHOTO AVEC LE SMARTPHONE POSSIBLE)
À LA DÉCOUVERTE des FIBROBLASTES
DES CELLULES DE L'ÉPIDERME HUMAIN
lame du commerce et dessin d'observation de CT de peau (& zoom sur les mélanocytes)
Observation de notre lame x 400
Doc 7 :
Zoomons sur des cellules spécialisées de la peau :
Q6 : Les fibroblastes sont également mis en évidence : quel organite permet la production d'élastine et de collagène ?
R6 : Les fibroblastes sont des cellules qui produisent, grâce à un organite appelé réticulum endoplasmique, les fibres d’élastine et de collagène.
Q7 : quelle est la composition de la matrice extra-cellulaire ? quel est son rôle ?
R7 : La matrice extracellulaire (MEC) est un assemblage de molécules (élastine et collagène) qui lient les cellules entre elles et les organisent en tissus. Dans la peau, la MEC constitue la majeure partie du derme, elle assure notamment la résistance et l’élasticité de la peau.
La matrice extracellulaire animale, appelée aussi ciment intercellulaire, désigne l'ensemble de macromolécules extracellulaires du tissu conjonctif et des autres tissus animaux.
Les constituants de la matrice extracellulaire ont de nombreux domaines de liaison avec les cellules, facilitant l'adhésion de celles-ci et leur organisation en tissus.
La matrice extracellulaire joue un rôle dans le soutien structural, l'adhérence, le mouvement et la régulation de la cellule.
Il existe des matrices extracellulaires spécialisées :
- Matrice cartilagineuse.
- Matrice osseuse.
- Lame basale à la base des épithéliums et autour des cellules musculaires striées squelettiques / cf doc ci-dessous
BONUS
Q8 : Les mélanocytes sont mis en évidence : quel organite permet la production de mélanine ?
R8 : Les mélanocytes produisent un pigment appelé mélanine. La mélanine est une molécule produite dans des structures appelées mélanosomes. Ces structures sont délimitées par une membrane : ce sont des organites. Une fois produite, la mélanine est distribuée aux cellules voisines, les kératinocytes, et protège ainsi l’organisme des rayonnements solaires ultraviolets (UV) cancérogènes. Les mélanocytes présentent d’autres organites également indispensables à leur fonctionnement tels que les mitochondries
Pour aller plus loin :
Un autre exemple : ... les fibres de collagène qui constituent la matrice extracellulaire des cellules musculaires
Pour aller plus loin :
Un autre exemple : si la MEC est fortement déficiente dans le tissu osseux ...
BILAN :
à construire par vos soins ... ;)