Composantes de la cellule vivante et leurs fonctions
Lisez cet article pour en savoir plus sur les composants de la cellule vivante et leurs fonctions!
Organisation structurelle de la cellule:
La cellule est une unité de structure et d’activité biologique. Il consiste en une masse organisée de protoplasma entourée d'un revêtement protecteur à membrane perméable sélectivement appelé membrane plasmique.
Le protoplasme d'une cellule s'appelle protoplaste (Hanstein, 1880). Il est constitué de plasma-lemma, cytoplasme, vacuoles et noyau. Dans les cellules végétales, les champignons, les bactéries et les cyanobactéries, une cellule est également entourée par une paroi cellulaire.
La cellule est une unité de structure et d’activité biologique. Il consiste en une masse organisée de protoplasma entourée d'un revêtement protecteur à membrane perméable sélectivement appelé membrane plasmique. Le protoplasme d'une cellule s'appelle protoplaste (Hanstein, 1880). Il est constitué de plasma-lemma, cytoplasme, vacuoles et noyau. Dans les cellules végétales, les champignons, les bactéries et les cyanobactéries, une cellule est également entourée par une paroi cellulaire.
[I] protoplasme:
Le protoplasme a été décrit comme «la base physique vivante de la vie» par Thomas Huxley (1868), car toutes les activités des êtres vivants sont celles du protoplasme lui-même. C'est la seule substance dotée de vie et, par conséquent, les plantes et les animaux contenant cette substance dans leur corps sont considérés comme vivants. Lorsque le protoplasme meurt, la cellule cesse d’exercer une fonction pour les plantes ou l’animal qui, dans son ensemble, devient inerte et mort.
Propriétés physiques du protoplasme:
Sur la base d'études microscopiques, le protoplasme se présente sous la forme d'une substance gélatineuse limpide, incolore et de type gelée. C'est une solution aqueuse de très petits granules et globules de différentes substances (il en résulte des substances visqueuses, élastiques et granulaires).
À l'état actif, le protoplasme reste saturé d'eau, ce qui représente 75 à 90% du contenu. Le protoplasme coagule en chauffant et, lorsqu'il est tué, il perd sa transparence. Il répond à différents stimuli externes, tels que les chocs électriques et les produits chimiques.
Le protoplasme est de nature semi-perméable et cette propriété est perdue lorsque le protoplasme est tué. Dans des conditions normales, le protoplasme d'une cellule vivante est dans un état de mouvement lent mais constant. Dans de nombreux cas, cependant, il montre des mouvements distincts de différents types.
Des masses nues de protoplasmes présentent deux types de mouvements: les mouvements ciliaires (mouvements nageurs, minuscules, protoplasmiques tels que les zoospores de nombreuses algues et champignons à l'aide de cils ou de flagelles) et les amiboïdes (mouvements rampants à l'aide de pseudopodes). en amibe). Le protoplasme, entouré d'une paroi cellulaire, présente un mouvement de coulée à l'intérieur de celui-ci, appelé cyclose.
La cyclose est de deux types: la rotation (le protoplasme se déplace autour d’une vacuole à l’intérieur d’une cellule dans un seul sens, dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre; par exemple, les cellules foliaires de Hydrilla ou Vallisneria et la circulation (le protoplasme se déplace dans différentes directions autour une cellule comme dans les poils staminaux de Tradescantia).
Le protoplasme est un système colloïdal polyphasique complexe. La caractéristique physique la plus importante du protoplasme est sa nature colloïdale à laquelle il doit la plupart de ses propriétés.
Composition chimique du protoplasme:
Le protoplasme actif contient un pourcentage élevé d'eau (75-90%) et en reste saturé. En laissant de côté cette eau, la matière solide du protoplasme contient les éléments suivants: protéines - 40 à 60%.
Matières grasses (graisses et lipides véritables, en particulier la lécithine) -12-14%; glucides-12-14% et sels inorganiques 5-7%. L'analyse du protoplasme mort révèle une longue liste d'éléments présents dans celui-ci.
Environ 65% de ces oxygène (O), environ 18, 3% de carbone (C), environ 11% d’hydrogène (H) et environ 2, 5% d’azote (N) sont les plus visibles. Les 3% restants sont composés de chlore (CI), de soufre (S), de phosphore (P), de silicium (Si), de calcium (Ca), de manganèse (Mn), etc.
En plus des produits chimiques mentionnés ci-dessus, différents types de pigments, latex, vitamines, régulateurs de croissance, enzymes et alcaloïdes sont également présents dans le protoplasme et jouent des rôles spécifiques dans la cellule.
Le protoplasme a deux parties principales
1. Cytoplasme
2. Noyau
La partie la plus externe du cytoplasme est constituée d'une membrane unitaire appelée plasmide-lemme ou membrane plasmique dans les cellules animales et végétales. Dans les cellules végétales, la membrane plasmique est protégée de l'extérieur par une épaisse paroi cellulaire.
[II] Paroi cellulaire:
La paroi cellulaire est un système non vivant caractéristique des cellules végétales uniquement. Exceptionnellement, les gamètes de certaines plantes inférieures et le plasmodium de certains champignons ne possèdent pas de parois cellulaires. Lorsque la paroi cellulaire est en contact avec le protoplaste vivant qui l'a formée, elle est capable de croître et ne peut donc pas être considérée comme indépendante du protoplaste.
La paroi cellulaire comprend trois parties:
1. lamelle moyenne:
C'est une mince, amorphe, forme la substance intercellulaire et aide à maintenir ensemble les parois primaires des cellules adjacentes. La lamelle moyenne est absente du côté extérieur des cellules superficielles. Il est composé de pectates de calcium et de magnésium. La lamelle moyenne peut être dissoute par diverses substances, notamment la pectinase et le liquide de Jeffery. C'est optiquement isotrope.
2. Le mur primaire:
C'est le premier à être formé par la cellule et à se déposer de part et d'autre de la lamelle moyenne dans des cellules contiguës. Il est optiquement anisotrope et chimiquement constitué de cellulose, de substances pectiques, d'hémicellulose et de quelques autres polysaccharides. Toutes les cellules vivantes possèdent des parois primaires. Comme la paroi primaire se dépose très tôt dans l'ontogenèse de la cellule, elle est soumise à un stress considérable lors de la croissance ultérieure de la cellule.
Il ne pousse pas seulement en dimension linéaire mais aussi en épaisseur. Ainsi, la paroi cellulaire primaire présente à la fois une plasticité et une élasticité. Dans certains cas, la croissance de l'épaisseur de la paroi primaire est réversible contrairement à la nature irréversible de la paroi secondaire.
Le mur primaire est constitué d’un certain nombre de microfibrilles incorporées dans la matrice ou substance fondamentale en forme de gel amorphe. Dans la majorité des plantes, les micro-fibrilles sont formées de cellulose. Ils sont constitués d’un polymère d’acétyl glucosamine ou de cellulose de champignons dans de nombreux champignons. Les microfibrilles sont orientées différemment selon la forme et l'épaississement de la paroi. Habituellement, ils sont organisés dans un réseau lâche.
3. mur secondaire:
Il est produit dans certaines cellules matures lorsque celles-ci ont cessé de croître, par exemple des trachéides, des éléments de vaisseaux, des fibres, des collenchymes. Le mur secondaire est posé à l'intérieur du mur primaire par accrétion ou dépôt de matériaux sur la surface de la structure existante. Il est épais (3-10 µm) et composé d'au moins trois couches, parfois plus (par exemple, un tube en latex d'Euphorbia milli).
Ils sont nommés S 1, S 2, S 3, S x, etc. La couche la plus interne du mur secondaire est parfois distincte sur le plan chimique ainsi que sur les propriétés de coloration en raison de la présence de xylanes. On l'appelle alors mur tertiaire, par exemple, tension du bois dans les gymnospermes. La paroi secondaire peut être absente, déposée de manière irrégulière ou formée uniformément dans les cellules. Il en résulte une différenciation des cellules: parenchyme, collenchyme, sclérenchyme, trachéides et vaisseaux.
La composition de la paroi secondaire est fondamentalement similaire à celle de la paroi principale en ce qu’elle comprend des microfibrilles de cellulose incorporées dans une matrice de pectine et d’hémicellulose. Les microfibrilles de cellulose de la paroi secondaire sont proches, parallèles et formant un angle avec l’axe longitudinal de la cellule.
Un certain nombre de matériaux différents peuvent être déposés dans le mur, tels que la lignine, la subérine et la cutine. La silice (par exemple, les herbes), les minéraux, les cires, les tanins, les résines, les gommes, etc. peuvent également se déposer dans la paroi cellulaire.
Composition chimique de la paroi cellulaire:
La paroi cellulaire de plantes autres que les champignons est constituée de cellulose, un polysaccharide. Sa formule est (C 6 H J0 O 5 ) n. En plus de la cellulose, certaines substances pectiques, l'hémicellulose et d'autres polysaccharides peuvent également être présents. La lamelle moyenne est composée de pectate de calcium et de pectate de magnésium. Les parois primaires et secondaires sont généralement constituées de cellulose, bien que d'autres substances puissent également être présentes.
Arrangement moléculaire et macromoléculaire de la cellulose dans la paroi cellulaire:
La cellulose, un long polymère de d-glucose à chaîne droite, forme une bonne partie du squelette de la paroi cellulaire. Environ 100 longues chaînes de cellulose constituent une fibrille ou une micelle élémentaire. Environ 20 fibrilles élémentaires constituent une micro-fibrille.
Les espaces entre les microfibrilles sont remplis d'eau, de substances pectiques, d'hémicelluloses dans les parois primaires et de lignine, de cutine, de subérine, etc., dans les parois secondaires. Environ 250 microfibrilles forment une fibrille.
Plamodesmata:
Les plasmodesmes (singuliers - plasmodesma; Tangl, 1879; Strasburger, 1901) sont des ponts cytoplasmiques entre des cellules végétales adjacentes qui se développent dans les minuscules pores de leurs parois. Ils forment un continuum protoplasmique appelé symplast.
Diverses substances peuvent passer d'une cellule à une autre par le biais de plasmodesmes. Un plasmodesma consiste en un canal tapissé d'une membrane plasmique et comportant un tubule simple ou ramifié appelé desmotubule. Desmotubule est une extension du réticulum endoplasmique.
Fosses:
Les fosses sont des zones non épaissies dans les parois secondaires des cellules végétales. Ils apparaissent donc comme des dépressions. Les fosses apparaissent généralement par paires sur le mur de deux cellules adjacentes. Une fosse a une cavité ou une chambre de fosse et une membrane de fosse. La membrane de la fosse est constituée de la paroi primaire et de la lamelle moyenne.
Les fosses sont de deux types, simples et bordées. La fosse simple a une largeur uniforme de la chambre de la fosse. Dans la fosse bordée, la chambre de la fosse est en forme de ballon parce que le mur secondaire recouvre son embouchure.
La membrane des fosses est perméable. Il peut avoir de minuscules pores submicroscopiques. Par conséquent, les fosses aident à la translocation rapide entre deux cellules adjacentes.
Fonctions de la paroi cellulaire:
Il remplit plusieurs fonctions:
(i) Protège le protoplasma contre les blessures mécaniques.
(ii) Protège la cellule contre les attaques d'agents pathogènes.
(iii) Fournit de la rigidité à la cellule.
(iv) Donne forme à la cellule et neutralise la pression osmotique
(v) Donne la force aux plantes terrestres pour résister aux forces de gravitation.
(vi) Par sa croissance, le mur aide à l'expansion des cellules.
(vii) Selon le type de cellule, sa paroi peut être perméable ou imperméable. Même la paroi perméable exerce un certain effet régulateur sur le transport des substances dans et hors de la cellule.
(viii) Les fosses présentes dans le mur aident à produire un continuum protoplasmique ou un symplaste parmi les cellules.
(ix) La coupure et la subérine de la paroi cellulaire réduisent la perte d'eau par la transpiration.
(x) Les parois des tubes criblés, des trachéïdes et des récipients sont spécialisées dans le transport sur de longues distances.
[III] Cytoplasme:
Le cytoplasme est une masse générale de protoplasme semi-fluide ressemblant à une gelée, excluant le noyau, mais comprenant tous les autres composants: matrice cytoplasmique, organites cellulaires et inclusions cellulaires.
A. Matrice cytoplasmique ou Cytosol (hyaloplasme):
C'est la partie fluide claire du cytoplasme qui peut exister dans deux états, sol et gel. Les deux s'appellent respectivement plasmasol et plasmagel. Plasmagel est généralement présent sous la membrane plasmique. C'est ce qu'on appelle un ectoplaste.
Plasmasol est interne et est connu sous le nom d'endoplaste. L'eau constitue 90% de la matrice. La matrice est en réalité un complexe cristallo-colloïdal dans l'eau où certains produits chimiques sont présents sous la forme d'une solution vraie alors que d'autres sont présents sous la forme d'une solution colloïdale.
La matrice cytoplasmique remplit un certain nombre de fonctions. Les plus importants sont:
1. Les organites cellulaires échangent du matériel à travers la matrice cytoplasmique.
2. La matrice contient des matières premières et fournit la même chose aux organites cellulaires pour leur fonctionnement.
3. La matrice est le siège de la synthèse d'un certain nombre de produits biochimiques tels que les graisses, les nucléotides, certains glucides, les protéines, les coenzymes, etc.
4. La glycolyse, la respiration anaérobie et le type de respiration aérobie de la voie des pentoses se produisent dans la partie matricielle du cytoplasme.
5. Il aide à la distribution de divers matériaux à l'intérieur de la cellule.
B. Organelles cellulaires:
Ce sont des structures sub-cellulaires avec des formes morphologiques caractéristiques, des constitutions chimiques distinctes et des fonctions définies. Une cellule contient un certain nombre d'organites comme les mitochondries, les plastes, le réticulum endoplasmique, le complexe de Golgi, les ribosomes, les micro-corps, les lysosomes, etc.
1. Mitochondries (Mito = fil, chondrion- granules) - D'abord découvertes par Kolliker en 1880 et décrites comme des «bioplastes» par Altmann en 1894, ces organites ont été rebaptisées mitochondries par Benda (1897).
En général, les mitochondries sont en forme de bâtonnets, mais les spermatozoïdes et les ovules de nombreux organismes ont des formes plus sphériques. Les mitochondries ont un cadre lipoprotéique contenant de nombreuses enzymes et coenzymes nécessaires au métabolisme énergétique. Ils contiennent également un ADN spécifique pour l'héritage cytoplasmique et un ribosome pour la synthèse des protéines.
La forme, la taille et le nombre varient en fonction du tissu, de l'organisme et de l'état physiologique de l'organisme. L'activité de la cellule est le critère principal pour la distribution des mitochondries dans une cellule, par exemple, dans les cellules du foie, elles forment environ 30 à 35% de la protéine cellulaire, tandis que dans les cellules du rein, elles forment environ 20%.
Dans les cellules végétales, le nombre est inférieur à celui des cellules animales. Bien que répartis uniformément dans le cytoplasme, ils peuvent être limités à une zone particulière où la demande en ATP doit être forte, par exemple dans les cellules musculaires, les spermatozoïdes, les bâtonnets et les cônes des yeux. Les mitochondries sont absentes chez les procaryotes et les eucaryotes anaérobies.
Ultrastructure des mitochondries:
Le diamètre de la mitochondrie simple varie entre 0, 5 et 1, 0 µm et 7 µm de long. La mitochondrie est entourée de deux membranes distinctes appelées membranes externe et interne; ce dernier sépare la matrice de l'organite, un fluide semblable à un gel.
Ainsi, la membrane interne sépare la matrice de l'espace interne de la membrane rempli de fluide. Les membranes externes et internes contiennent une variété d'enzymes. Un certain nombre d'enzymes utilisées au cours du cycle de Krebs sont attachées à la matrice avec des brins d'ADN en suspension dans celle-ci et des ribosomes dispersés partout.
Les membranes interne et externe sont nettement différentes chimiquement et structurellement les unes des autres et également en perméabilité. La membrane interne a une plus grande surface en raison de son extension dans la matrice sous la forme de «crêtes» qui diffèrent par la forme et le nombre, en fonction de la topographie cellulaire, allant de la position parallèle à la formation d'un réseau anastomosant.
Le nombre de crêtes augmente ou diminue en fonction de l'activité aérobie de la mitochondrie, car au cours de l'activité aérobie, un plus grand nombre d'ATP doit être produit, d'où un nombre plus important de crêtes pour accueillir les systèmes enzymatiques. La membrane interne est riche en protéines et en cardiolipine, tandis que la membrane externe est riche en phospholoïdes. Les deux membranes semblent être sur le modèle trilamellaire, décrit par Robertson (1967).
La membrane interne ainsi que ses crêtes possèdent de petites particules semblables à des raquettes de tennis appelées particules élémentaires, particules F 0 - F 1 ou oxysomes (= oxisomes). Une mitochondrie contient lx 10 4 - lx 10 5 particules élémentaires. Chaque particule élémentaire ou oxysome a une tête, une tige et une base. La base (sous-unité F 0 ) a une longueur d'environ 11 nm et une épaisseur de 1, 5 nm.
La tige mesure 5 nm de long et 3, 5 nm de large. La tête (sous-unité F 1 ) a un diamètre de 9 à 10 nm. Les particules élémentaires contiennent de l'ATPase. Ce sont donc les centres de synthèse de l'ATP au cours de la phosphorylation oxydative. Les enzymes de transport des électrons sont situées dans la membrane interne en contact avec les particules élémentaires.
À certains endroits, les membranes mitochondriales externes et internes entrent en contact. Ils s'appellent des sites d'adhésion. Les sites d’adhésion sont des régions de perméation spéciales de la mitochondrie permettant le transfert de matériaux de l’extérieur vers l’intérieur et inversement.
La chambre externe ou espace péri-mitochondrial est l'espace situé entre les membranes externe et interne de l'enveloppe mitochondriale. Habituellement, il fait 60-100 A de large et s’étend dans les espaces des crêtes. La chambre contient un fluide contenant quelques enzymes.
La chambre interne forme le noyau de la mitochondrie et contient une matrice semi-fluide. La matrice contient des particules de protéines, des ribosomes, de l'ARN, de l'ADN mitochondrial, des enzymes du cycle de Krebs, une synthèse d'acides aminés et un métabolisme des acides gras. Les ribosomes mitochondriaux ont une nature comprise entre 55 et 70 S. L'ADN est nu. Il est généralement circulaire mais peut être linéaire. L'ADN rend la mitochondrie semi-autonome.
Statut semi-autonome des mitochondries:
Les mitochondries sont connues pour contenir de l'ADN et de l'ARN et il existe des preuves suggérant qu'elles possèdent leur propre synthèse protéique. Cependant, l'ADN nucléaire joue également un rôle dans la synthèse protéique de la mitochondrie.
Pour cette raison, les mitochondries sont considérées comme des particules autonomes à auto-propagation. On pense que les protéines structurelles des mitochondries sont assemblées in situ, tandis que les protéines solubles sont assemblées sur des ribosomes non mitochondriaux. Les fonctions:
1. Les mitochondries sont des usines biochimiques miniatures dans lesquelles des aliments ou des substrats respiratoires sont complètement oxydés en dioxyde de carbone et en eau. L'énergie libérée au cours du processus est initialement stockée sous forme de coenzymes réduites et de groupes prosthétiques réduits.
Ces derniers subissent rapidement une oxydation et forment un ATP riche en énergie. L’ATP sort des mitochondries et aide à exécuter divers processus de la cellule nécessitant de l’énergie, tels que la contraction musculaire, la conduction des impulsions nerveuses, la biosynthèse, le transport membranaire, la division cellulaire, le mouvement, etc. En raison de la formation de l’ATP, les mitochondries sont appelées centrales cellule.
2. Les mitochondries fournissent des intermédiaires importants pour la synthèse de plusieurs produits biochimiques tels que la chlorophylle, les cytochromes, les pyrimidines, les stéroïdes, les alcaloïdes, etc.
3. La matrice ou la chambre interne de la mitochondrie contient des enzymes pour la synthèse des acides gras. Des enzymes nécessaires à l'élongation des acides gras ont été rapportées dans la chambre mitochondriale externe.
4. La synthèse de nombreux acides aminés se produit dans les mitochondries. Les premiers acides aminés formés sont l'acide glutamique et l'acide aspartique. Ils sont synthétisés à partir d'acide-cétoglutarique et d'acide oxaloacétique, respectivement. D'autres acides aminés sont produits par transformation et transamination ou transfert de groupe amino (-NH 2 ) à partir d'acide glutamique et d'acide aspartique.
5. Un organisme reçoit généralement les mitochondries de sa mère, car il est présent dans les œufs.
2. Les plastides:
Le terme plastide a été introduit par E. Haeckel en 1866. Les plastides sont des organites semi-autonomes possédant un ADN et une double enveloppe membranaire qui stockent ou synthétisent divers types de composés organiques. À l'exception de certains protistants, les plastides sont limités aux plantes. Les plastides se développent à partir de précurseurs incolores appelés proplastides.
Les proplastides ont la capacité de se diviser et de se différencier en différents types de plastides. Selon leur couleur, ils sont de trois types principaux: les leucoplastes, les chromoplastes et les chloroplastes (Schimper, 1883).
(i) Leucoplastes (Gk. leucos - blancs, plastos - moulés):
Ce sont des plastides incolores qui apparaissent généralement près du noyau dans les cellules non vertes et possèdent des lamelles internes. Les pigments grana et photosynthétiques sont absents. Les leucoplastes ont des tailles et des formes variables, par exemple arrondies, ovales, cylindriques, filamenteuses, etc.
Il existe trois types de leucoplastes spéciaux. (a) Amyloplastes. Ils sont les leucoplastes contenant de l'amidon. Il contient un grain d'amidon simple ou composé recouvert d'une gaine de protéines spéciale, par exemple, tubercule de pomme de terre, riz, blé, b) élaioplastes (lipidoplastes, oléoplastes). Les plastides incolores stockent la graisse, par exemple, le tube rose, (c) des aleuroplastes, des protéoplastes ou des protéinoplastes. Les plastides contiennent des protéines à l'état amorphe, cristalloïde ou cristallo-globoïde (par exemple, cellules d'aleurone du grain de maïs, cellules de l'endosperme de Castor).
ii) Chromoplastes (Gk. chroma — color, plastos — mouled):
Les plastes sont de couleur jaune ou rougeâtre en raison de la présence de pigments caroténoïdes. Les chlorophylles sont absents. Les chromoplastes sont formés à partir de leucoplastes ou de chloroplastes. Le changement de couleur du vert au rougeâtre pendant la maturation de la tomate et du piment est dû à la transformation des chloroplastes en chromoplastes. La couleur orange des racines de carotte est due aux chromoplastes.
iii) Chloroplastes (Gk. chloros = vert herbe, moulés en plastique):
Ce sont les plastides verts qui possèdent des pigments photosynthétiques, des chlorophylles et des caroténoïdes, et participent à la synthèse d'aliments à partir de matières premières inorganiques en présence d'énergie de radiation. Les chloroplastes d'algues autres que les vertes sont appelés chromatophores (par exemple, les rhodoplastes d'algues rouges, les phaeoplastes d'algues brunes).
Là où les chloroplastes sont présents, leur nombre, leur forme et leur taille varient. Dans les plantes inférieures, il y en a une de trop par cellule et sont de formes différentes: en forme de coupe en Chlamydomonas, en forme de ceinture en Ulothrix, en forme de ruban en Spirogyre, etc.
Dans les algues vertes, le chloroplaste est associé à un corps protéinique stockant des aliments, appelé pyrénoïde. Mais dans la majorité des plantes vertes, il s’agit de petits corps discrets, biconvexes, allant généralement de 4 à 6 µm.
Ultrastructure des chloroplastes:
Les chloroplastes des plantes vertes ont une couche membranaire similaire à celle des mitochondries, chacune d'environ 50A d'épaisseur et l'espace inter-membranaire de 70-100A de large. La membrane limitante externe qui donne une forme définie au chloroplaste aide également à réguler le mouvement des matériaux entre le chloroplaste et le cytoplasme environnant.
La membrane interne est parallèle à la membrane externe et est lancée dans des replis parallèles les uns aux autres et est appelée lamelles. La plupart des lamelles des chloroplastes des plantes supérieures sont organisées en sacs en forme de disques appelés thylakoïdes. Les thylakoïdes sont les éléments structurels du chloroplaste car ils participent à la photosynthèse.
Une pile de thylakoïdes est appelée granum. 40-100 grana peuvent apparaître dans un chloroplaste. Chaque granum a 20-50 thylakoïdes. Grana sont absents dans les chloroplastes d'algues. Ces derniers sont donc agranaux. Les membranes Grana contiennent des particules protéiques de deux tailles de base, 105 et 140 µ de diamètre.
Les plus grosses particules sont associées au photosystème I de la photosynthèse et les plus petites au photosystème II de la photosynthèse. En raison de la présence de grana, les thylakoïdes sont différenciés en thylakoïdes à deux granules et en thomazoïdes stroma ou intergranaux.
Le stroma granulaire est constitué de grains d'amidon et de centres de stroma; des brins d'ADN et des ribosomes (70 S) sont également dispersés dans le stroma. L’ADN chloroplaste ou ct est nu, circulaire ou parfois linéaire. La matrice de chloroplastes des plantes supérieures peut stocker temporairement l’amidon, sous forme de grains d’amidon, appelé amidon d’assimilation.
La membrane des lamelles de grana est composée de protéines et de phospholipides. Elle contient de la chlorophylle et des caroténoïdes, qui sont les pigments photosynthétiques de base.
Développement de chloroplastes:
Les nouveaux chloroplastes sont produits par la division des chloroplastes matures ou se développent de novo à partir de proplastides dans la cellule. Les proplastides peuvent donner naissance à d'autres types de plastides, en plus des chloroplastes. L'information génétique présente dans le noyau de la cellule et celle des chloroplastes interagissent lors de la différenciation de nouveaux organites.
L'ADN contenu dans le chloroplaste lui-même est transcrit et traduit pour former une partie des protéines du chloroplaste et le reste des protéines du chloroplaste est obtenu par l'ADN nucléaire après traduction.
Fonctions du chloroplaste:
1. Chez les plantes eucaryotes, la photosynthèse se produit dans les chloroplastes en présence de la lumière du soleil. Les réactions photochimiques (réactions lumineuses) de la photosynthèse se produisent sur la membrane thylacoïdienne du grana, alors que les réactions biochimiques (réactions sombres) se produisent dans le stroma.
2. Les chloroplastes sont les machines naturelles pour la synthèse de composés organiques riches en énergie, qui fournissent de la nourriture non seulement aux plantes mais également à tous les êtres vivants.
3. Au cours du processus de photosynthèse, les chloroplastes absorbent le dioxyde de carbone (CO 2 ) de l'environnement et libèrent de l'oxygène (O 2 ) utilisé par tous les êtres vivants pour la respiration cellulaire. Ainsi, il maintient l'équilibre du CO 2 et de l'O 2 dans l'environnement.
3. réticulum endoplasmique (ER):
Il a été découvert indépendamment par Porter (1945) et Thompson (1945). Le nom a été donné par Porter en 1953. Le réticulum endoplasmique est un système tridimensionnel, complexe et interconnecté de canaux doublés d'une membrane qui traversent le cytoplasme. À certains endroits, il est lié au lemme plasmatique ainsi qu’à l’enveloppe nucléaire. Le RE hautement développé de la cellule musculaire est appelé «réticulum sarcoplasmique».
Le réticulum endoplasmique est différencié en:
(a) réticulum endoplasmique rugueux ou granulaire; la rugosité est due à la présence de ribosomes ou de particules de RNP (ribonucléoprotéine) et
(b) réticulum endoplasmique lisse ou agranulaire; c'est lisse à cause de l'absence de ribosomes.
Le réticulum endoplasmique rugueux est bien développé dans les cellules impliquées notamment dans la synthèse des protéines telles que les cellules productrices d'enzymes. Cela aide aussi à produire des lysosomes. Leur membrane porte un fin pore dans la zone du ribosome attaché pour faire passer le polypeptide synthétisé dans le canal du réticulum endoplasmique en vue de son transport.
Le réticulum endoplasmique rugueux contient deux types de glycoprotéines (ribophorine I et ribophorine II) pour la fixation aux ribosomes. Le réticulum endoplasmique rugueux est principalement constitué de citernes. Les tubules sont très peu nombreux.
Le réticulum endoplasmique lisse se trouve en abondance dans les cellules synthétisant les lipides et dans celles produisant des hormones stéroïdiennes telles que le cholestérol, les glycérides, la testostérone et la progestérone ou dans celles impliquées dans le métabolisme des vitamines telles que les cellules épithéliales pigmentées de la rétine. Il est principalement constitué de vésicules et de tubules. On pense que les sphaérosomes sont originaires de SER.
Le RE peut agir comme une sorte de système conducteur et la continuité observée dans certains cas entre le RE et l'enveloppe nucléaire suggère que cette propriété est possible et qu'il pourrait s'agir d'un des modes de transport de l'ARN et des nucléo-protéines du noyau au noyau. cytoplasme.
Structure:
Le réticulum endoplasmique est constitué de canaux ou d’espaces doublés d’une membrane qui contiennent un liquide appelé matrice endoplasmique. La membrane unitaire de ER est semblable à celle de la membrane plasmique en composition chimique et a une épaisseur de 50-60A 0 . Le réticulum endoplasmique peut exister sous trois formes: les citernes, les vésicules et les tubules. Les trois formes de RE peuvent apparaître dans la même cellule mais à des moments différents du développement cellulaire.
i) Citerne:
Ce sont des parties interconnectées du sac à dos du réticulum endoplasmique, dont le diamètre est compris entre 40 et 50 nm. Les citernes se trouvent en paquets où elles sont parallèles les unes aux autres. Ils se produisent dans les cellules activement impliquées dans l'activité synthétique.
(ii) vésicules:
Ce sont des sacs ovales ou arrondis de 25-500 nm de diamètre. Les vésicules apparaissent comme de petites vacuoles. Ils restent isolés dans le cytoplasme. Les vésicules sont aussi appelées microsomes.
(iii) Tubules:
Ce sont des extensions en forme de tube qui peuvent être reliées à des citernes ou à des vésicules pour former un système réticulaire. Les tubules peuvent être irréguliers ou réguliers, ramifiés ou non ramifiés, d’un diamètre de 50 à 100 nm.
Les fonctions:
Le réticulum endoplasmique aide beaucoup à augmenter la surface d'activité métabolique, permettant ainsi à l'enzyme d'agir avec son substrat dans une plus grande mesure.
Il fonctionne comme un cadre squelettique cytosquelettique ou intracellulaire et ultra-structurel en fournissant un support mécanique à la matrice cytoplasmique colloïdale.
Les grandes cavités produites par le gonflement de l'ER fournissent des sites de collecte des produits avant qu'ils ne soient transportés hors de la cellule. Cela favorise la conservation des produits métaboliques.
La membrane du réticulum endoplasmique contient un certain nombre d'enzymes (par exemple, l'ATP-ase, les réductases, les déshydrogénases, les phosphatases) pour diverses activités métaboliques et les cytochromes qui participent au transport d'électrons.
4. Complexe de Golgi:
Le complexe de Golgi est une structure cytoplasmique complexe composée de saccules à membrane lisses ou de citernes, un réseau de tubules contenant des vésicules et des vacuoles, qui participent à la transformation, à la sécrétion et à la production de la membrane par des produits biochimiques complexes.
Il est entouré d'un cytoplasme sans organites appelé zone d'exclusion ou substance fondamentale de Golgi. Il a été vu pour la première fois par George (1867), mais tire son nom du scientifique italien Camillo Golgi, qui en 1898 a reconnu l'appareil dans les cellules nerveuses de la chouette et du chat.
L'appareil ou le complexe de Golgi est absent des cellules procaryotes (PPLO, bactéries et algues bleu-vert). Dans les cellules animales, il est soit simple, soit constitué d'un seul complexe connecté. Les deux conditions sont respectivement appelées localisées (la plupart des cellules de vertébrés) et diffusées (la plupart des cellules d’invertébrés, cellules du foie et cellules nerveuses des vertébrés). Dans les cellules végétales, il est formé d'un nombre d'unités non connectées appelées dictyosomes.
Structure:
La forme et la taille du complexe de Golgi ne sont pas fixes. Ils dépendent de l'état physiologique des cellules. Le complexe de Golgi est généralement composé de quatre parties: les citernes, les tubules, les vésicules et les vacuoles.
Les marges des citernes sont légèrement incurvées, ce qui donne à tout le corps de Golgi un aspect incurvé ou en arc; ainsi, la face convexe des citernes a la "face cis" ou "face de formation" et la face concave comprend la "face trans" ou la "face de maturité".
Les citernes sont semblables au réticulum endoplasmique lisse en apparence et renferment une lumière de 60 à 90 ° C qui contient une substance ou une matrice fluide. La position de la face trans du corps de Golgi est spécialement arrangée en fonction du type de cellule.
En raison de leur étroite association morphologique et physiologique avec le réticulum endoplasmique et les lysosomes, ceux-ci sont parfois appelés éléments de systèmes endomembranaires ou vacuolaires.
Parfois, les marges des citernes sont perforées pour former des «fenestres». Le nombre et la taille du corps de Golgi varient en fonction de l'activité métabolique de la cellule. Pendant la division cellulaire, le nombre de corps de Golgi augmente à mesure que ceux-ci sécrètent les matériaux pour former la plaque cellulaire.
Les fonctions:
1. Un certain nombre de protéines synthétisées par le réticulum endoplasmique rugueux sont transmises aux corps de Golgi pour leur traitement final avant leur exportation vers leur destination finale. Les protéines destinées à la sécrétion, aux réparations de la membrane plasmique ou à leur dépôt atteignent la face cis de l'appareil de Golgi.
Lorsqu'elles se trouvent dans les citernes, ces protéines sont phosphorylées, glycolées, sulfatées ou simplement transformées. La glycolysation a lieu dans la face trans et c’est ici que les protéines sont triées en fonction de leur destination.
Le fonctionnement et l'efficacité de l'appareil de Golgi sont dus au groupe enzymatique appelé Nucléoside Diphosphatase qui hydrolyse les diphosphates d'uridine, de guanosine et d'inosine.
2. Dans les ovocytes d'animaux, l'appareil de Golgi fonctionne comme le centre autour duquel le jaune est déposé, le processus étant appelé vitellogenèse.
3. La plupart des glucides complexes, autres que le glycogène et l'amidon, sont synthétisés à l'intérieur du complexe de Golgi, par exemple des mucopolysaccharides, de l'acide hyaluronique, de l'hémicellulose, etc.
Lysosomes:
Ils ont été découverts accidentellement par Christian de Duve en 1955. Les organites ont été observées au microscope électronique par Novikoff (1956). Il a également inventé le terme, Lysosomes (Gk. Lysis, digestif ou lâche, corps soma) sont de petites vésicules qui sont liées par une membrane unique et contiennent des enzymes hydrolytiques sous la forme de minuscules granules cristallins ou semi-cristallins de 5 à 8 nm. .
La membrane monocouche est composée de lipoprotéines et il est difficile d'identifier les lysosomes sur la base de leur caractère morphologique. Environ 40 enzymes ont été enregistrées dans celles-ci. Toutes les enzymes ne se trouvent pas dans le même lysosome, mais il existe différents ensembles d'enzymes dans différents types de lysosomes.
Ces sacs liés à la membrane sont riches en enzymes hautement hydrolysables qui décomposent les protéines et autres composés biochimiques et sont libérés lors de la rupture de la membrane externe. Les enzymes sont la phosphatase acide, la ribonucléase, la B-glucoronidase et les protéases. En raison de la présence de ces enzymes digestives, les lysosomes sont appelés «sacs à suicide».
Une autre propriété intéressante des lysosomes, isolés des cellules rénales, est leur capacité à piéger et à concentrer les protéines étrangères injectées, ce qui suggère que celles-ci peuvent aider à la digestion ou à la détoxication de matières étrangères par pinocytose.
Occurrence:
Les lysosomes sont présents dans toutes les cellules animales, à l'exception des globules rouges. Ils ont été signalés dans des champignons, à l'Euglena, dans des cellules de racines de maïs, de coton et de pois. Chez les animaux, les lysosomes sont abondants dans les leucocytes, les macrophages, les cellules de Kupffer et les cellules similaires à activité phagocytaire.
Formation de lysosomes:
On pense que les lysosomes sont formés par l'activité conjointe du réticulum endoplasmique et du complexe de Golgi. Les précurseurs des enzymes hydrolytiques sont principalement synthétisés au niveau du réticulum endoplasmique rugueux qui les transfère vers la face en formation du complexe de Golgi par ses vésicules. Dans le complexe de Golgi, les précurseurs sont transformés en enzymes. Ils sont ensuite emballés dans de plus grandes vésicules qui sont pincées sous forme de lysosomes sur le visage en maturation.
Les lysosomes passent par différentes étapes dans la même cellule. Le phénomène s'appelle polymorphisme ou existence de plus d'une forme morphologique. Les quatre formes les plus distinctes de lysosomes sont observées, à savoir:
1. Les protolysosomes primaires ou supposés être dérivés de la face trans du complexe de Golgi.
2. Lysosomes secondaires, hétérolysosomes et autolysosomes: Les premiers sont formés après la fusion des lysosomes primaires avec les vacuoles cytoplasmiques contenant des substances extracellulaires obtenues par toute forme d'endocytose. Une fois la fusion terminée, les enzymes des lysosomes primaires sont libérées dans ces vacuoles appelées «phagosomes ou endosomes».
Une fois que la formation des hétérolysosomes ou des autolysosomes est terminée, la digestion enzymatique du contenu vacuolaire commence et au fur et à mesure du processus, il devient difficile d'identifier la nature des lysosomes secondaires et on les appelle vacuoles digestives.
3. Les corps résiduels sont également appelés "teloly : osomes" ou "corps denses". Celles-ci représentent les dernières étapes de la dégradation des corps étrangers ou des organites cellulaires par le lysosome. À ce stade, il y a une accumulation de matériel mal digéré associée à la membrane.
Autolyse ou autophagie:
C'est l'autodestruction d'une cellule, d'un tissu ou d'un organe à l'aide de lysosomes. Les lysosomes effectuant l'autolyse ne renferment pas les structures à décomposer. Au lieu de cela, ils éclatent eux-mêmes pour libérer les enzymes digestives. L'autolyse se produit dans les tissus en cours de dégénérescence ou de nécrose.
6. Sphaérosomes:
Les sphérosomes (= sphéroïdes) sont des organites à petites cellules, liées par une membrane unique, qui participent au stockage et à la synthèse des graisses. Ils ont été découverts par Perner en 1953. Les sphaérosomes sont de petites vésicules sphériques et réfractiles dont le diamètre est compris entre 0, 5 et 1, 0 nm. Ils proviennent du réticulum endoplasmique et sont entourés d'une membrane unique. 98% du sphaérosome est gras.
Les protéines constituent les 2% restants. Certaines protéines sont probablement enzymatiques et participent à la synthèse des graisses. En raison de la présence de graisse, les sphaérosomes peuvent être observés au microscope optique après avoir coloré les cellules avec des colorants Soudan et du tétraoxyde d'osmium.
Les sphaérosomes sont présents en abondance dans les cellules de l'endosperme des graines oléagineuses. Les sphaérosomes de certains tissus (p. Ex. L'endosperme du tabac, l'extrémité de la racine du maïs) contiennent des enzymes hydrolytiques. Par conséquent, ils sont considérés comme ayant une activité lysosomique.
7. Micro-corps ou microsomes:
Ceux-ci désignent une variété de petits composants cellulaires liés par une seule membrane et le nom est généralement limité aux organelles possédant une flavine oxydase et une catalase. Une différence importante entre les microbes des animaux et ceux des plantes est que les microbes des animaux contiennent de l'uréase, alors que les microbes des plantes ne possèdent pas cette enzyme. Les microbes sont de deux types: les peroxysomes et les glyoxysomes.
(i) Peroxisomes (Rhodin, 1954):
Les peroxisomes sont présents dans les cellules végétales et animales, généralement en association étroite avec le réticulum endoplasmique, les mitochondries et les chloroplastes. Ils ont généralement un diamètre de 0, 5 à 1, 0 µm. Il contient une variété d'enzymes pour oxyder divers substrats afin de produire du peroxyde d'hydrogène et contient une concentration élevée de catalase pour éliminer le H 2 O 2 toxique. Les peroxisomes peuvent oxyder des substrats tels que l'urate, des acides aminés ou le glyoxylate pour produire H, O 2, sur lequel la catalase agit immédiatement pour être réduite en oxygène et en eau. Dans les feuilles vertes, les peroxysomes effectuent la photorespiration.
ii) Glyoxysomes (Briedenbach, 1967):
Ces micro-corps de cellules accumulant les graisses dans les graines oléagineuses en germination contiennent des enzymes du cycle du glyoxylate, par exemple la malate synthétase et l'isocitrate lyase; ils contiennent également plusieurs enzymes essentielles du cycle de Krebs. Les glyoxysomes sont généralement impliqués dans le métabolisme des triglycérides.
Comme les autres microbes, les glyoxysomes ont une seule membrane de recouvrement et une matrice riche en enzymes avec un noyau cristalloïde. Les composants phospholipidiques et les enzymes de cet organite sont issus du RE. La β-oxydation des acides gras produit de l'acétyl-CoA que ces corps convertissent en acide succinique, lequel à son tour, par une voie glycolytique inversée, produit du glucose. Cette capacité d'interconversion d'hydrates de carbone lipidiques est propre aux plantes et n'est pas rapportée chez les animaux.
8. Ribosomes (particules de palade):
Les ribosomes ont été découverts par Robinson et Brown (1953) dans des cellules végétales et Palade (1955) dans des cellules animales. Palade a également inventé le terme Ribosome. Ce sont des particules protoplasmiques ribonucléoprotéiques nues (RNP) d'une longueur de 200-340 A 0 et d'un diamètre de 170-240 A 0, qui servent de sites pour la synthèse de protéines ou de polypeptides.
Les ribosomes sont communément appelés usines à protéines. Les ribosomes forment souvent des arrangements en spirale ou en rosette avec le réticulum endoplasmique et ne sont pas seulement associés au RE, mais sont également dispersés dans le cytoplasme, les deux types variant dans leur rôle dans la cellule.
Le premier est en abondance lorsque la synthèse protéique est active pour l'utilisation de la cellule elle-même (par exemple, l'hémoglobine, les enzymes, etc.) et le second lorsque les protéines sont exportées hors de la cellule (par exemple, les enzymes digestives, les anticorps, etc.)
Structure du ribosome:
Chaque ribosome est constitué de deux sous-unités inégales, une plus grande forme de dôme et un plus petit ovoïde. La grande sous-unité a une protubérance, une crête et une tige. La plus petite sous-unité possède une plate-forme, une fente, une tête et une base. C'est environ la moitié de la taille d'une plus grande sous-unité. La plus petite sous-unité s’adapte à la plus grande à une extrémité, comme une casquette. Mg 2+ est nécessaire pour lier les deux sous-unités.
Les ribosomes peuvent apparaître dans des rosettes ou des groupes hélicoïdaux appelés polyribosomes ou polysomes (Gk. Poly-many, soma-body). Les différents ribosomes d'un polyribosome sont reliés à un brin d'ARNm d'une épaisseur de 10 à 20 A 0 et se forment au cours de périodes de synthèse active de protéines.
Selon le lieu de leur apparition, les ribosomes sont de deux types: cytoplasmique et organite. Les ribosomes organites sont retrouvés dans peuvent rester libres dans la matrice cytoplasmique ou attachés au réticulum endoplasmique. Seuls les ribosomes cytoplasmiques libres apparaissent dans les cellules procaryotes. Les ribosomes liés et organites sont absents.
La taille des ribosomes est déterminée par le coefficient de sédimentation. Fig. 2.28 Polyribosome dans la centrifugeuse. Il est mesuré en tant qu'une unité de Svedberg appelée S (S = 1 × 10 13 sec). Les ribosomes cytoplasmiques des procaryotes sont 70 S. Les deux sous-unités des ribosomes 70 S sont 50 S (poids moléculaire - 1.8 x 10 6 daltons) et 30 S (poids moléculaire - 0, 6 x 10 6 daltons). Les ribosomes cytoplasmiques des eucaryotes sont 80 S avec les deux sous-unités de 60 S et 40 S. Un tunnel se produit entre les deux sous-unités pour le passage de l'ARNm.
La plus grande sous-unité a un sillon pour extraire le polypeptide nouvellement synthétisé. Il existe deux sites réactifs dans la plus grande sous-unité appelée site P (site peptidique ou donneur) et site A (site aminoacyle ou accepteur). Très probablement, le complexe aminoacyl-ARNt est attaché au site accepteur et la chaîne peptidique portant l'ARNt est attachée au site peptidyle ou donneur.
Les ribosomes 80S sont synthétisés à l'intérieur du nucléole. Les ribosomes 70S des procaryotes sont formés dans le cytoplasme tandis que ceux des organites cellulaires semi-autonomes se forment dans leur matrice.
Composition chimique:
Chimiquement, un ribosome est constitué de deux parties, protéines et ARN (ARNr). Habituellement, il y a plus d'ARNr dans les ribosomes 70S que dans les protéines (60-65: 35-40), alors que l'inverse est vrai pour les ribosomes 80S (40-44: 56-60). On présume que les molécules de protéine et d'ARN sont maintenues ensemble soit par des forces électrostatiques formant une liaison de sel entre les groupes phosphates de l'ARN et des groupes amino de protéines, soit par la formation d'un complexe de magnésium ou par une combinaison des deux.
9. Structures du cytosquelette:
Ce sont des structures extrêmement minuscules, fibreuses et tubulaires qui forment le cadre structurel à l'intérieur de la cellule. Ils se produisent uniquement dans les cellules eucaryotes. Les structures cytosquelettiques conservent la forme de la cellule et ses extensions régulent l'orientation et la distribution des organites cellulaires. Ils sont de trois types: microfilaments, filaments intermédiaires et microtubules.
a) microfilaments:
Ce sont des bâtonnets cylindriques ou des filaments de protéines ultramicroscopiques, longs et étroits, présents dans les cellules végétales et animales eucaryotes. Les microfilaments sont constitués d'actine constituant 10-15% de la protéine cellulaire totale.
Ils ont une épaisseur de 6 nm et présentent une apparence perlée périodique en raison de la disposition hélicoïdale rapprochée de molécules d’actine autrement globulaires. Ils peuvent également apparaître dans des faisceaux parallèles ou dans des réseaux lâches et se situent généralement au niveau de l’interphase sol-gel ainsi que sous la membrane plasmique. Les microfilaments sont également liés aux fibres fusiformes, au réticulum endoplasmique, au chloroplaste, etc.
Les microfilaments sont contractiles. L'association avec la protéine myosine semble être essentielle pour la contraction des microfilaments. Les myofibrilles de fibres musculaires représentent également des microfilaments. Les microfilaments forment la machinerie contractile de la cellule, comme la formation et la rétraction de pseudopodes, les ondulations de la membrane plasmique, les microvillosités, l’endocytose, le flux cytoplasmique et le mouvement d’autres organites cellulaires.
b) Filaments intermédiaires:
Ce sont des filaments creux de 10 nm d'épaisseur qui forment souvent un réseau. Ils sont de quatre types - les filaments de kératine - qui forment les tonofibrilles et la kératine de la peau; Neurofilaments qui forment un réseau avec des faisceaux de microtubules dans les axones et les dendrons des cellules nerveuses; Les filaments gliaux sont des filaments intermédiaires trouvés dans les astrocytes et des filaments hétérogènes qui sont des filaments intermédiaires trouvés dans les muscles et reliés à l'enveloppe nucléaire et au centriole, etc.
c) Microtubules:
Ces organites extrêmement polyvalents participent non seulement au maintien de la cellule, mais également à la direction du mouvement des chromosomes lors de la division cellulaire. Présentes dans toutes les cellules eucaryotes, celles-ci sont principalement associées aux cils, flagelles et autres organes apparentés au fouet impliqués dans la locomotion.
Ces cylindres protéiques creux, non ramifiés, ont un diamètre de 200 à 700 A. Ils se composent de 13 microfilaments s'étendant sur toute la longueur du microtubule qui renferme une lumière. Le constituant principal du microtubule est une glycoprotéine appelée tubuline, se présentant sous deux formes: α-tubuline et β-tubuline. Il existe d'autres protéines communément appelées MAPS (protéine associée aux microtubules) dont la fonction est supposée former des ponts de stabilisation entre des microtubules disposés latéralement, comme dans les fuseaux.
10. Flagella et Cilia:
Ce sont des processus protoplasmiques mobiles des cheveux fins qui sont capables de produire un courant dans le milieu fluide pour la locomotion et le passage des substances. Les flagelles sont plus longs mais moins nombreux. Il n’ya que 1 à 4 flagelles par cellule, par exemple de nombreux protistes, algues mobiles, spermatozoïdes d’animaux, bryophytes et ptériodophytes, etc.
Les cils sont plus petits mais nombreux. Ils se trouvent dans le groupe ciliata des protistes, les cellules de flammes des vers, etc. Les cils et les flagelles sont structurellement similaires et possèdent des parties similaires: corps basal, radicules, plaque basale et fût.
(i) corps basal ou kinétosome:
Il est également appelé granule basal ou blépharoplaste et se produit enchâssé dans la partie externe du cytoplasme au-dessous de la membrane plasmique. C'est comme un micro-cylindre qui a une structure semblable à celle d'un centriole avec des fibrilles triplées présentes à la périphérie sans fibrille centrale, bien qu'un noyau de protéine soit présent ici.
ii) Raclettes:
Ce sont des excroissances fibrillaires striées qui se développent à partir de la partie inférieure externe du corps basal et sont destinées à fournir un soutien au corps basal. Les radicelles sont constituées de faisceaux de microfilaments.
(iii) plaque basale:
C'est une zone de haute densité située au-dessus du corps basal au niveau de la membrane plasmique. Dans la région de la plaque basale, une sous-fibre de chaque fibrille périphérique disparaît. Les fibrilles centrales se développent dans cette zone.
(iv) arbre:
C'est la partie saillante de flagellum ou de cilium en forme de poil. La longueur est de 5 à 10 pouces pour le cil et de 150 nm pour le flagelle. L'arbre est recouvert à l'extérieur par une gaine qui est l'extension de la membrane plasmique. À l'intérieur, il contient une matrice semi-fluide ayant un axonème de 9 fibrilles de doublet périphériques et 2 fibrilles centrales singulets.
Cette disposition s'appelle 9 + 2 ou 11 brins par rapport à la disposition 9 + 0 du corps centriole ou basal. Les deux fibres singulet centrales sont recouvertes d'une gaine centrale protéique. Ils sont reliés par un double pont. Chaque fibrille périphérique est constituée de deux microtubules ou sous-fibres B et A.
Il porte deux bras pliés, l’extérieur ayant un crochet. Les bras latéraux de la sous-fibre A sont constitués de la protéine dynéine à activité ATP-ase. Une telle activité est également présente dans les fibrilles centrales. Les doubles fibrilles périphériques ainsi que les fibrilles singulet centrales sont constituées de tubuline. Chaque fibrille sous-fibre ou singulet centrale contient treize protofilaments.
Les fibrilles de doublet périphériques sont interconnectées par des lieurs AB de la protéine nexin entre la sous-fibre B de la branche latérale et la branche interne de la sous-fibre A de la fibrille adjacente. Chacune de leurs sous-fibres A envoie une colonne protéique radiale au centre appelé rayon. Les rayons sont plus larges intérieurement pour former des têtes qui sont connectées à la gaine centrale protéique.
Les fonctions:
1. Ils aident à la locomotion chez les organismes flagellés et ciliés.
2. Dans les organismes aquatiques, les cils et les flagelles créent un courant permettant d'obtenir de la nourriture appelée courant alimentaire.
3. Chez les animaux terrestres, les cils des voies respiratoires aident à éliminer les particules de poussière dans l'air inhalé.
11. Centrioles:
Les centrioles sont de minuscules sous-cylindres microtubulaires submicroscopiques présentant une configuration de neuf fibrilles de triplet et capables de former leurs propres duplicata, leurs pôles astraux et leurs corps basaux, sans avoir d'ADN et de couverture membraneuse. Ils ont une longueur approximative de 0, 3 à 0, 5 µm et un diamètre de 0, 15 µm.
Habituellement, deux centrioles sont associés et le couple est souvent appelé diplosome, qui se situe dans une partie spécialisée commune du cytoplasme appelée centrosphère. La centrosphère est dépourvue de tout autre organite de ceil. Il contient cependant une fine matière fibreuse. Le complexe formé des centrioles et de la centrosphère est appelé centrosome ou appareil central.
Structure:
Un centriole est formé de neuf ensembles de triplets de microtubules ou de fibres disposés de manière équidistante en cercle autour d'un axe central imaginaire appelé moyeu. De l'extérieur vers l'intérieur, les trois sous-fibres d'une fibrille de triplet sont nommées C, B et A.
Les fibrilles de triplet adjacentes sont reliées par des lieurs protéiques C-A. Le centre du centriole possède une masse protéinée en forme de bâtonnet appelée moyeu. Le moyeu a un diamètre de 2, 5 nm. À partir du moyeu, développe 9 brins protéiniques vers les fibrilles périphériques de triplet.
Ils s'appellent des rayons. Chaque rayon a un épaississement appelé X avant de s’unir avec une sous-fibre. Un autre épaississement appelé Y est présent à proximité. Il est attaché à la fois à l'épaississement X et aux lieurs C-A par des connecteurs. En raison de la présence de rayons radiaux et de fibrilles périphériques, le centriole donne un aspect de roue de chariot au TS
À l'extérieur du centriole se trouvent des plaques protoplasmiques denses, amorphes, en une ou plusieurs séries. Ce sont les massules ou satellites péricentriolaires. On constate que leur position change avec les différents états de la cellule. Les massules fonctionnent comme des centres de nucléation pour la croissance des microtubules lors de la formation d'aster et de la production de plus de centrioles.
Les fonctions:
1. Les centrioles jouent un rôle important dans la formation du fuseau et donc dans la division cellulaire.
2. Ils forment des corps basaux de cils et de flagelles.
12. Vacuoles:
Les vacuoles sont des zones non cytoplasmiques présentes à l'intérieur du cytoplasme qui sont séparées de ce dernier par des membranes spécifiques. Selon le contenu et les fonctions, les vacuoles sont de quatre types: les vacuoles à sève, les vacuoles contractiles, les vacuoles pour aliments et les vacuoles à air.
a) Sap Vacuoles:
Ce sont des vacuoles remplies de liquide (sève ou sève vacuolaire) qui sont séparées du cytoplasme par une membrane sélectivement perméable appelée tonoplaste. Un certain nombre de petites vacuoles de sève apparaissent dans les cellules animales et les jeunes cellules végétales. Dans les cellules végétales matures, les petites vacuoles fusionnent pour former une seule grande vacuole centrale. La grande vacuole centrale facilite les échanges rapides entre le cytoplasme et le milieu environnant.
La sève vacuolaire contient des sels minéraux, des sucres, des acides aminés, des protéines, des déchets et des pigments hydrosolubles appelés anthocyanes. Les solutés présents dans la sève des cellules maintiennent une pression osmotique appropriée dans la cellule pour sa turgescence et son absorption d'eau.
b) Vacuoles contractiles:
Ils se trouvent dans certaines cellules du protistan et des algues, principalement dans l’eau douce. Une vacuole contractile a une membrane hautement extensible et pliable. Il est également connecté à quelques canaux d'alimentation (par exemple, Paramecium). Les vacuoles contractiles participent à l'osmorégulation et à l'excrétion.
c) Vacuoles alimentaires:
Ils se produisent dans les cellules des protistes protozoaires, de plusieurs animaux inférieurs et des phagocytes d'animaux supérieurs. Il est formé par la fusion d'un phagosome et d'un lysosome. La vacuole alimentaire contient des enzymes digestives à l'aide desquelles les nutriments sont digérés. Les matériaux digérés passent dans le cytoplasme environnant.
d) Vacuoles à air:
(Pseudovacuoles, Vacuoles à gaz) - Ils ont été rapportés que chez les procaryotes. Une vacuole à air n'est pas une entité unique et n'est pas entourée d'une membrane commune. Il consiste en un certain nombre de petites vésicules sous-microscopiques entourées chacune d'une membrane protéique. Les vacuoles à air stockent non seulement les gaz métaboliques, mais assurent également la flottabilité, la résistance mécanique et la protection contre les radiations nocives.
13. Inclusions de cellules:
Les inclusions cellulaires sont des substances non vivantes présentes dans les cellules. Ils sont aussi appelés corps ergastiques. Ils peuvent être présents à l'état soluble ou insoluble et peuvent être de nature organique ou inorganique. Les inclusions cellulaires appartiennent à trois catégories: nourriture de réserve, produits excréteurs ou sécrétoires et matières minérales.
a) réserve alimentaire:
Ils sont de quatre types principaux: amidon, glycogène, gouttelettes de graisse et grains d'aleurone. Les grains d’amidon sont présents dans les cellules végétales, comme le riz et l’avoine. Les granules de glycogène sont de minuscules granules d'hydrates de carbone de stockage qui se produisent dans les cellules animales, en particulier près du réticulum endoplasmique lisse à l'intérieur du foie et des cellules musculaires.
Des gouttelettes de graisse apparaissent dans les cellules végétales et animales. Les cellules animales spécialisées dans le stockage des graisses sont appelées adipocytes. Les grains d'aleurone représentent les protéines de stockage présentes dans des leucoplastes spéciaux appelés aleuroplastes.
b) Produits excréteurs ou sécrétoires:
Ils sont de plusieurs types comme le mucus dans plusieurs cellules animales, les huiles essentielles, les alcaloïdes, les résines, les gommes, le latex, les tanins, etc.
c) Matière minérale (cristaux):
Il se présente sous forme de cristaux ou d'incrustations de silice, de carbonate de calcium, de sulfate de calcium et d'oxalate de calcium. La silice est généralement déposée sur la face externe des cellules épidermiques chez plusieurs plantes, notamment les graminées.
Le carbonate de calcium se dépose sous la forme d’une masse de cristaux appelée cystolith, par exemple dans les cellules hypodermiques de Banyan. L'oxalate de calcium se présente sous plusieurs formes: sable cristallin, agrégat en forme d'étoile de cristaux de sphaeraphide, cristaux prismatiques et raphides.
14. Noyau:
Découvert par Robert Brown (1831), le noyau est la partie la plus importante de la cellule, car il contrôle diverses activités métaboliques et est également le siège de l'hérédité.
Généralement, les cellules eucaryotes sont uninucléées, bien qu'il existe également des exemples de cellules bi et multinucléées. Le protistan Paramecium caudatum a deux noyaux (binucléé). Une condition multinucléée ou polynucléée se retrouve dans certaines cellules de la moelle osseuse, des muscles striés, des vaisseaux en latex, de plusieurs champignons et algues.
Les cellules animales multinucléées ou protistanines sont appelées cellules syncytiales (par exemple, l'épiderme d'Ascaris), tandis que dans les plantes et les champignons, elles sont appelées cellules coénocytaires (par exemple, Rhizopus, Vaucheria).
Ultrastructure:
Un noyau typique en interphase (phase non divisée ou métabolique) est composé de 5 à 25 (diamètre im.). Il se différencie en cinq parties: enveloppe nucléaire, nucléoplasme, matrice nucléaire, chromatine et nucléole.
1. Enveloppe nucléaire (Karyotheca):
Il lie le noyau à l'extérieur et sépare le noyau du cytoplasme. Il est composé de deux lipoprotéines et de membranes trilaminaires disposées de manière concentrique, chacune ayant une épaisseur de 60 à 90 A °. La membrane interne est lisse tandis que la membrane externe peut être lisse ou que sa surface cytoplasmique peut porter des ribosomes. Les deux membranes sont séparées par un espace périnucléaire transparent aux électrons, d'une largeur de 100 à 700 ° C. La membrane externe est souvent connectée au réticulum endoplasmique.
L'enveloppe nucléaire est perforée par des pores nucléaires qui aident au transport du matériel entre le noyau et le cytoplasme. Les deux membranes de l'enveloppe deviennent continues dans la région des pores. Les pores nucléaires ont une structure complexe. Ils peuvent avoir un diaphragme, un septum et un bouchon en matériau dense aux électrons ou en nucléoplasmine annulaire.
Un pore nucléaire annulé peut posséder 9 cylindres, un central et huit périphériques. Les pores nucléaires permettent le passage sélectif de matériaux entre le noyau et le cytoplasme, par exemple K +, Na + . Sous-unités Cl - et ribosomales assemblées dans le nucléole. De même, l'ARN polymérase et l'ADN polymérase, bien que synthétisées dans le cytoplasme, sont ensuite transférées dans le noyau par ces pores.
2. Nucléoplasme ou sève nucléaire ou karyolymphe:
C'est une substance transparente, semi-fluide et colloïdale qui remplit le noyau. Il contient des nucléosides et un certain nombre d'enzymes (ADN polymérase, ARN polymérase, nucléoside phosphorylase, par exemple) nécessaires à la synthèse et au fonctionnement de l'ADN, de l'ARN, des nucléoprotéines, etc.
3. Matrice nucléaire:
C'est un réseau de fines fibrilles de protéines acides qui fonctionnent comme un échafaudage pour la chromatine. A la périphérie, au-dessous de l'enveloppe nucléaire, la matrice nucléaire forme une couche fibreuse dense appelée lame nucléaire dans laquelle sont noyées les extrémités terminales de fibres de chromatine ou de télomères.
4. Chromatine:
C’est un complexe fibrillaire ADN-protéine héréditaire qui porte ce nom en raison de sa capacité à se colorer avec certains colorants basiques (Gk. Chroma-color; Flemming, 1879). La chromatine se présente sous la forme de fines fibres qui se chevauchent et se chevauchent, ce qui semble produire un réseau appelé rétine de la chromatine. Ils sont répartis dans le nucléoplasme.
Les fibres de chromatine se différencient en deux régions: l'euchromatine et l'hétérochromatine. L’Euchromatine est une partie fibreuse diffuse, faiblement colorée et diffuse (d’une épaisseur de 30 à 80A 0 ) qui forme la majeure partie de la chromatine. L'hétérochromatine est une partie plus granuleuse concentrée, foncée et tachée (250 A 0 d' épaisseur) qui est fixée ici et là sur l'euchromatine. Selon la taille des granules formés par l'hétérochromatine, ils sont appelés chromocentres, caryosomes ou faux nucléoles.
L'ensemble de la chromatine n'est pas fonctionnel. Généralement, seule une partie de l'euchromatine associée aux protéines acides participe à la transcription ou à la formation des ARN. Pendant la prophase de la division nucléaire, les fibres de chromatine se condensent pour former un nombre défini de structures filamenteuses appelées chromosomes.
5. Nucléole:
Le nucléole a été découvert pour la première fois par Fontana en 1781, décrit par Wagner en 1840 et baptisé Bowman en 1840. Nucleolus est une structure nue, ronde ou légèrement irrégulière qui est fixée à la chromatine dans une région spécifique appelée région organisatrice nucléolaire ( NI).
Étant contenu dans le noyau, sa taille dépend de l'activité synthétique de la cellule, en particulier dans les cellules qui ne sont pas importantes pour la synthèse des protéines, par exemple les spermatozoïdes et les blastomères. On distingue quatre types principaux de composants à l’intérieur du nucléole, à savoir:
une. Particules:
Constituées principalement de ribonucléoprotéines se présentant sous la forme de petites particules de 150 à 200 ° C de diamètre et structurellement et chimiquement similaires aux ribosomes cytoplasmiques, celles-ci sont légèrement plus petites que leurs contreparties cytoplasmiques. Cette zone est à la périphérie du nucléole.
b. Portion fibrillaire:
Celle-ci est composée de fibrilles ribonucléo-protéiques de 50-150A 0 de diamètre. matériau périnocléolaire. Les fibrilles atteignent parfois 500A °. La partie particulaire et fibrillaire constitue le nucléolonème.
c. La partie amorphe est constituée de fibrilles et de granules de protem. La partie amorphe est souvent appelée pars amorpha. Chez les animaux, le nucléolonème peut apparaître dans le pars amorpha, tandis que le pars amorpha, habituellement au centre du nucléole, a tendance à être associé à l'hétérochromatine chromosomique.
ré. La partie chromatine est un réseau enchevêtré pénétrant dans le corps du nucléole, mais elle est liée aux organisateurs nucléolaires des chromosomes. Selon sa position, la chromatine nucléolaire est de deux types périnucléolaire et intranucléolaire.
Bien que les nucléoles soient riches en protéines (69-70%), l'ARN est également présent en quantités significatives (20-25%), ce qui indique qu'une partie majeure de l'ARN est produite dans le nucléole. Plusieurs fractions de ribosomes synthétisés dans le cytoplasme migrent vers le nucléole avant de prendre leur forme finale. Ainsi, le nucléole joue un rôle important dans la biogenèse de l'ARN.
Chimie du noyau:
Les deux principaux constituants chimiques du noyau sont les acides nucléiques, ADN et ARN, ainsi que les protéines, basiques et acides. Les protéines basiques comprennent les histones et la protamine, les acides aminés de la lysine, de l’histidine et de l’arginine faisant partie des deux.
Les protéines acides des noyaux incluent les protéines résiduelles des chromosomes. Les protéines acides contiennent du tryptophane, mais les histones ne possèdent pas cet acide aminé. Les histones semblent être associées aux chromosomes tandis que les protéines acides se trouvent dans le nucléole et le caryolymphe.
Les acides nucléiques constituent 20 à 40% de la matière nucléaire, l’ADN se trouvant principalement dans la chromatine et l’ARN répartis dans le noyau.
Fonctions du noyau:
1. Le noyau est une partie intégrante et essentielle des cellules eucaryotes et contient un matériel héréditaire appelé chromatine, un complexe ADN-protéine. La partie chromatine du noyau possède toutes les informations génétiques nécessaires à la croissance et au développement de l’organisme, à sa reproduction, à son métabolisme et à son comportement.
2. Le noyau contrôle le métabolisme cellulaire et d’autres activités par la formation d’ARN (ARNm, ARNr, ARNt) qui contrôlent la synthèse de types particuliers d’enzymes. Avec l'aide des ARN, nucleus dirige la synthèse de protéines structurelles spécifiques et d'autres produits chimiques nécessaires à la croissance et à la maintenance des cellules.
3. Les ribosomes sont formés dans la partie nucléole du noyau.
4. Le noyau dirige la différenciation cellulaire en permettant à certains ensembles de gènes de fonctionner.
