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CHAPITRE 6 : L’organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées
Prérequis NA EC AC
La cellule = plus petit élément vivant (noyau, membrane, cytoplasme) Unicellulaire versus pluricellulaire
Cellules > tissus > organes > organisme
ADN et chromosomes dans le noyau de certaines cellules
- Voir fiche rappels du collège sur https://svt-erlich.fr/enseignement-obligatoire/theme-2-la-terre- la-vie-et-lorganisation-du-vivant/
- Fiche préparatoire du chapitre à faire et à autocorriger
Capacités attendues NA EC AC
Observer des préparations microscopiques montrant des cellules animales ou végétales.
Observer et analyser des images de microscopie électronique.
Distinguer les différentes échelles du vivant (molécules, cellules, tissus,
organes, organisme) en donnant l’ordre de grandeur de leur taille).
Cellule souche embryonnaire humaine observée au microscope électronique.
Les cellules souches embryonnaires sont des cellules sphériques à l’origine des centaines de milliards de cellules composant un corps humain, par division à l’identique.
Pourtant, il existe plus de 200 types de cellules humaines, allant du globule rouge au neurone, en passant par les cellules du foie.
Problématique générale : Comment sont organisées les cellules des êtres vivants à l’échelle microscopique ? Les cellules d’un organisme ont-elles toutes la même information génétique ? Comment expliquer que les cellules aient des fonctions variées au sein des organismes pluricellulaires ?
I/ l’organisation des êtres pluricellulaires
a) L’être humain, un organisme hiérarchisé
TP 3 : les cellules spécialisées du pancréas
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L'être humain est un organisme qui assure différentes fonctions : le déplacement, la nutrition, la respiration, l’excrétion….
Chacune de ces fonctions est assurée par un appareil (= système) spécifique composé lui-même d’un ensemble d’organes.
Par exemple, L'appareil respiratoire est l'appareil (ensemble d'organes), qui permet la respiration, c'est-à-dire les échanges gazeux entre l'organisme et l'environnement. Cet appareil est composé d’un ensemble d’organes : poumons, trachée, pharynx…
Chaque organe comporte au minimum deux tissus. Ces derniers sont composés de cellules spécialisées
Par exemple, le pancréas est fait de cellules sanguines et de cellules qui produisent des hormones
Ainsi, l'être humain est un organisme hiérarchisé : il possède plusieurs niveaux d'organisation : Ces niveaux sont du plus grand au plus petit : organisme, appareils, organes, tissus, cellules, ultrastructures, molécules.
b) Organisation des cellules en tissus et en organes spécialisés
observation de cellules eucaryotes animales et végétales
La cellule c’est l’unité de base du vivant. Il existe des organismes : - unicellulaires comme les paramécies, bactéries
- des organismes pluricellulaires comme les végétaux et les animaux.
Échelle macroscopique m, dm, cm, mm
Échelle microscopique
µm
Échelle moléculaire
nm
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Elles sont toutes constituées d’une membrane plasmique enfermant un liquide appelé cytosol ou cytoplasme. De fait, la membrane prend le nom de membrane plasmique.
Certaines cellules possèdent un matériel génétique enfermé dans un noyau, on les dit
«eucaryotes», alors que d’autres ont un matériel génétique libre dans le cytoplasme et sont alors appelées «procaryotes». Les procaryotes sont unicellulaires alors que les eucaryotes peuvent être uni ou pluricellulaires.
Quand on compare les deux cellules eucaryotes animale et végétale au microscope optique, on remarque que la cellule végétale possède des structures supplémentaires par rapport à le cellule animale :
- une paroi de nature cellulosique qui permet à la cellule de se rigidifier et ainsi aux végétaux de se dresser
- une vacuole dont le volume varie et qui peut stocker aussi bien des déchets que des pigments.
Des structures vertes, car riches en chlorophylle, souvent animées d’un mouvement circulaire dans le cytoplasme (mouvement de cyclose), et nommées « chloroplastes »
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FOCUS TECHNIQUE : LE MICROSCOPE ELECTRONIQUE (MET)
Le microscope optique consistera en une superposition de lentilles et ne permet au maximum qu’un grossissement de 2000 fois. Le microscope électronique, beaucoup plus récent et utilisant non pas un faisceau de photons mais d’électrons, atteint une limite de 5 millions de fois en termes de grossissement. Il permet d’observer plus finement la structure des cellules : on parle d’ultrastructure
Le MET met ainsi en évidence la présence d’un « ciment » intercellulaire bien visible entre les cellules animales qui, contrairement aux cellules végétales, ne possèdent pas de paroi. Cette matrice extracellulaire constitué d’un ensemble de macromolécules, essentiellement des protéines, permet l’adhérence cellulaire. Il existe aussi entre les cellules végétales mais il est nettement moins visible. Le microscope électronique révèle également l’existence de structures présentes dans le cytoplasme et communes aux cellules animales et végétales : les mitochondries. Mitochondries et chloroplastes s ont des organites, c’est-à-dire des structures assurant une fonction précise dans la cellule.
Définitions à connaître ! Organisme : être vivant.
Unicellulaire : organisme qui n’est composé que d’une seule cellule.
Pluricellulaire : qui comprend plusieurs cellules (en opposition à unicellulaire).
Organe : ensemble structural et fonctionnel de cellules, qui remplit une certaine fonction à l’échelle de l’organisme.
Tissu : ensemble cohérent de cellules qui présentent une structure et une fonction similaires.
Cellule : unité structurale et fonctionnelle du vivant, délimitée par une membrane plasmique.
Organite : structure intracellulaire délimitée par au moins une membrane biologique, et assurant une (ou des) fonction(s) précise(s).
Spécialisation : présentation d’une structure en lien avec une fonction particulière.
Matrice extracellulaire : ensemble de macromolécules sécrétées par une cellule et qui composent son environnement immédiat. Elle est appelée paroi chez les végétaux.
Paroi : nom donné à la matrice extracellulaire végétale. Peut plus largement correspondre à toute structure rigide protégeant une cellule (parois bacérienne ou fongique).
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II/ L’information génétique des cellules spécialisées
Les individus sont définis par des caractères qui leur sont propres, on appelle phénotype, l’ensemble de ces caractères. Les caractères sont héréditaires lorsqu’ils se transmettent à la descendance, ils sont définis par les gènes composant les molécules d’ADN. L’information génétique est contenue dans le noyau sous forme d’ADN, celui-ci est divisible en gènes, support d’une information génétique.
Les gènes déterminent les caractères des individus. Chaque caractère présente des variantes.
Ces variantes du phénotype sont liées à la présence de variante au niveau de chaque gène appelé allèles.
Selon les espèces le nombre de chromosomes varie. L’homme possède 46 molécules d’ADN Au cours de la division de la cellule, l’ADN se pelotonnent en chromosomes, visibles en microscopie photonique.
Problématique : On cherche à comprendre sous quelle forme se présente l’information génétique portée par l’acide désoxyribonucléique (ADN) et comment varie cette information génétique.
a) Ultrastructure de la molécule d’ADN
TP 4 : à la découverte de la molécule d’ADN
Les molécules d’ADN présentent la même structure chez tous les êtres vivants : deux chaînes de nucléotides enroulées en une double hélice
Chaque brin (= chaîne) est composé d’une succession de très nombreuses petites unités appelées nucléotides. Il existe quatre nucléotides différents identifiés par les lettres A, T C et G en référence aux composés Adénine, Thymine, Cytosine et Guanine.
La disposition des nucléotides entre les deux chaînes suit une règle. A chaque nucléotide d’adénine (noté A) d’une chaîne est associé un nucléotide Thymine (noté T) sur l’autre chaîne. On parle de complémentarité. La même complémentarité existe entre la cytosine (noté C) et la Guanine (noté G).
Pour cette raison, les deux chaînes sont qualifiées de complémentaires.
La succession de plusieurs nucléotides forment un gène. Les gènes définissent les caractéristiques d’un individu.
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Cette propriété d’universalité de la molécule d’ADN permet aux secteurs de la biotechnologie (ingénieurs, chercheurs) de produire de grande quantité de médicaments mais aussi de produire des organismes génétiques modifiés ayant des propriétés nouvelles (voir exercice sur l’insuline)
Cette propriété renforce l’idée d’une parenté entre les êtres vivants.
b) L’expression génétique dans les cellules spécialisées Vidéo : les processus d’épigénétique
https://www.youtube.com/watch?time_continue=10&v=7DF7OLfK_lc&feature=emb_logo - Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet
organisme.
- Toutes les cellules du même organisme possèdent ainsi le même ADN (Acide
Désoxyribonucléique) portant l’information génétique organisée en gènes se succédant sur chaque brin.
- Cependant, les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de leur ADN pour réaliser une fonction particulière ou des fonctions particulières : on parle d’épigénétique.
Un être unicellulaire peut réaliser plusieurs fonctions s’il possède les organites nécessaires
D’après https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/epigenetique-genome-environnement/
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III/ La diversité génétique au sein de l’espèce
Écouter attentivement la vidéo et noter les caractéristiques majeures de cette maladie.
http://www.allodocteurs.fr/actualite-sante-la-drepanocytose-une-maladie-des-globules-rouges- 11438.asp?1=1
Exercice de groupe : des gènes médicaments au secours des malades
Les individus d’une même espèce possèdent les mêmes gènes. Ceux de l’espèce humaine
possèdent 22 000 gènes. Chaque gène est déclinable en plusieurs versions appelées allèles. Ainsi, gènes et allèles créent une diversité importante au sein de chaque espèce : c’est la diversité
génétique
Les différents allèles présentent des séquences nucléotidiques très proches. Les quelques différences constatées entre allèles ont pour origine des processus aléatoires qui modifient la séquence de l’ADN et sont appelés mutations.
La modification d’un allèle ou mutation peut entrainer des maladies génétiques graves comme la drépanocytose.
Heureusement, de nouvelles approches médicales tentent de remplacer des allèles ou gènes défectueux par des allèles ou gènes sains : c’est la thérapie génique.
