Les deux grands types de cellules

Il existe deux grands types de cellules : les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes.

Les cellules procaryotes, comme les bactéries, sont généralement petites (environ 1 à 3 micromètres). Elles ne possèdent pas d’organites internes délimités par des membranes, à l’exception des ribosomes. Leur matériel génétique n’est pas contenu dans un noyau mais libre dans le cytoplasme. Ce sont toutes des cellules unicellulaires.

Les cellules eucaryotes, en revanche, sont plus grandes (environ 10 à 100 micromètres). Elles contiennent de nombreux organites spécialisés entourés de membranes, dont un noyau qui renferme l’ADN. On retrouve ce type de cellule chez les animaux, les plantes, les champignons, et certains organismes unicellulaires comme les protistes.

 

Les structures des cellules eucaryotes

La cellule eucaryote possède plusieurs structures internes importantes :

• La membrane plasmique forme une barrière qui délimite la cellule et permet les échanges avec l’environnement extérieur.

• Le noyau abrite le matériel génétique (ADN) et joue un rôle essentiel dans le contrôle de l’activité cellulaire.

• La mitochondrie est responsable de la production d’énergie (ATP) par respiration cellulaire.

• Le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi participent à la synthèse, la modification et le transport des protéines.

• Le cytosquelette soutient la structure de la cellule et participe à ses mouvements.

• Le lysosome est impliqué dans la dégradation des déchets cellulaires.

 

 

La division cellulaire

La division cellulaire est un processus fondamental du cycle de vie des cellules.

Le cycle cellulaire est une série d'étapes qui permettent à une cellule de croître, de dupliquer son ADN, puis de se diviser. La mitose est l’étape de division nucléaire, au cours de laquelle une cellule mère donne naissance à deux cellules filles génétiquement identiques. La mitose comprend plusieurs phases : la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase, suivies de la cytocinèse (division du cytoplasme).

 

La mort cellulaire

Les cellules peuvent mourir selon deux grands mécanismes.

La mort cellulaire programmée, appelée apoptose, est un processus génétique contrôlé qui permet l’élimination naturelle des cellules devenues inutiles, endommagées ou potentiellement dangereuses. Elle est souvent déclenchée par des signaux internes ou externes.

La nécrose, quant à elle, est une mort non programmée, causée par un traumatisme, un manque d’oxygène, des agents toxiques ou des lésions. Elle entraîne généralement une inflammation.

 

Structure de l’atome

Un atome est la plus petite unité d’un élément chimique pouvant participer à des réactions. Il est composé d’un noyaucentral contenant des protons (chargés positivement) et des neutrons (sans charge), autour duquel gravitent des électrons(chargés négativement). Le noyau, bien plus petit que l’ensemble de l’atome, contient presque toute sa masse.

Les électrons sont retenus autour du noyau grâce à l’attraction électrostatique.

 

Les unités de mesure chimique

La mole est une unité qui représente une quantité de matière. Une mole contient 6,02 × 10²³ entités (atomes, ions ou molécules). La masse molaire d’un atome est la masse d’une mole de cet atome, exprimée en grammes par mole (g/mol). Par exemple, une mole d’oxygène atomique pèse environ 16 g.

La concentration molaire correspond au nombre de moles d’une substance dissoute dans un litre de solution. Elle s’exprime en moles par litre (mol/L), notée M.

 

Les ions

Un ion est un atome ou une molécule qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.

Lorsqu’un atome perd un électron, il devient un cation, chargé positivement (par exemple, le sodium Na⁺).
Lorsqu’un atome gagne un électron, il devient un anion, chargé négativement (par exemple, le chlorure Cl⁻).

 

Les types de liaisons chimiques

Il existe plusieurs types de liaisons entre les atomes :

• La liaison covalente est une liaison forte où deux atomes partagent un ou plusieurs électrons. Elle peut être simple, double ou triple selon le nombre d’électrons partagés.

• Les liaisons faibles, comme les liaisons ioniques ou les liaisons hydrogène, jouent un rôle crucial dans les interactions entre molécules, bien qu’elles soient moins stables que les covalentes.

 

Les éléments essentiels à la vie

Sur les 92 éléments chimiques présents naturellement, environ 25 sont utilisés par les êtres vivants. Parmi eux, quatre sont fondamentaux :

• Le carbone (C), capable de former 4 liaisons covalentes.

• L’hydrogène (H), formant 1 liaison.

• L’oxygène (O), formant 2 liaisons.

• L’azote (N), formant 3 liaisons.

 

Les principaux groupements chimiques

Certaines structures sont fréquemment présentes dans les molécules du vivant :

• Le groupement méthyle (-CH₃)

• Le groupement hydroxyle (-OH)

• Le groupement amine (-NH₂)

• Le groupement carboxyle (-COOH)

 

Les grandes familles de molécules biologiques

Les molécules présentes dans les êtres vivants appartiennent à quatre grandes catégories :

1. Les glucides (ou sucres), qui fournissent une source d’énergie.

2. Les lipides, qui constituent les membranes cellulaires et servent de réserve d’énergie.

3. Les protéines, qui assurent des fonctions variées : enzymatiques, structurales, transport, etc.

4. Les acides nucléiques (ADN et ARN), qui stockent et transmettent l’information génétique.

 

L’eau et ses propriétés

Propriétés physiques et chimiques de l’eau

L’eau est un liquide essentiel à la vie. Elle reste liquide entre 0°C et 100°C. Fait remarquable : sa forme solide (la glace) est moins dense que l’eau liquide, ce qui explique pourquoi elle flotte.

La molécule d’eau est polaire et peut former des liaisons hydrogène entre ses molécules, ce qui lui confère une forte cohésion et la rend capable de dissoudre de nombreuses substances.

Solubilité des substances dans l’eau

L’eau est un excellent solvant pour les substances :

• Ionisées comme les sels (par exemple NaCl)

• Polaires non ionisées comme les sucres, les alcools, ou les amines

Ces substances sont dites hydrophiles (qui aiment l’eau).
En revanche, les substances non polaires, comme les lipides, ne se dissolvent pas dans l’eau. Elles sont dites hydrophobes.

 

Les réactions chimiques

Une réaction chimique correspond à un réarrangement des atomes dans une ou plusieurs molécules. Les molécules initiales sont les réactifs et les molécules formées sont les produits.

Une flèche double (⇌) indique que la réaction est réversible.

Dans toute réaction chimique, le nombre d’atomes de chaque élément est conservé entre les réactifs et les produits.

 

Les acides, les bases et le pH

Définitions simples

Un acide est une substance capable de donner un proton (H⁺). Par exemple, un acide HA se dissocie en H⁺ et A⁻ (la base conjuguée).

Une base est une substance capable de capturer un proton (H⁺). Par exemple, une base B peut capter un proton pour former BH⁺ (l’acide conjugué).

Définition du pH

Le pH (potentiel hydrogène) mesure la concentration en ions hydronium (H₃O⁺) dans une solution. Il est défini par la formule :

pH = –log[H₃O⁺]

Dans l’eau pure, la concentration de H₃O⁺ est de 10⁻⁷ mol/L, donc le pH est de 7.

• Si le pH est inférieur à 7, la solution est acide

• Si le pH est supérieur à 7, elle est basique

 

Les systèmes tampons

Les systèmes tampons sont des mélanges d’un acide faible et de sa base conjuguée. Ils permettent de stabiliser le pHd’un milieu.

Par exemple, dans le sang, le système tampon bicarbonate/acide carbonique maintient le pH entre 7,2 et 7,4, évitant ainsi les variations dangereuses pour l’organisme.