Cours - Introduction
Un être vivant est un système organisé capable d’assurer trois fonctions essentielles :
la reproduction, le métabolisme et la réponse aux stimuli de son environnement.
Niveaux d’organisation du vivant
Du plus petit au plus grand, la matière vivante s’organise selon une hiérarchie précise :
L’atome est la plus petite unité de la matière. Les atomes s’assemblent pour former des molécules.
Les molécules constituent les cellules, qui représentent l’unité de base du vivant (exemple : cellule musculaire lisse).
Les cellules s’organisent en tissus (tissu musculaire lisse).
Les tissus forment des organes (comme les vaisseaux sanguins).
Les organes coopèrent au sein de systèmes (par exemple le système cardiovasculaire).
L’ensemble constitue un organisme.
Les types de cellules
Il existe deux grands types de cellules :
Les cellules procaryotes, dépourvues de noyau (exemple : bactéries).
Les cellules eucaryotes, qui possèdent un noyau et des organites spécialisés.
Structure de la cellule eucaryote
La membrane plasmique constitue une barrière protectrice semi-perméable et permet les échanges avec le milieu extérieur.
Le noyau contient l’information génétique sous forme d’ADN.
Les mitochondries assurent la production d’énergie sous forme d’ATP.
Le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi participent à la synthèse, la transformation et l’exportation des protéines.
Le cytosquelette maintient la forme de la cellule, permet les déplacements et les échanges internes.
Le lysosome assure la digestion intracellulaire et le recyclage des déchets.
Le cycle cellulaire
Le cycle cellulaire correspond à l’ensemble des étapes qui mènent à la division d’une cellule. Il est finement régulé par des points de contrôle.
La phase G1 correspond à la croissance cellulaire et à la préparation de la réplication de l’ADN. La cellule vérifie si sa taille est suffisante, si l’environnement est favorable et si l’ADN n’est pas endommagé.
La phase S est la phase de synthèse, durant laquelle l’ADN est répliqué.
La phase G2 correspond à une nouvelle phase de croissance et de vérification avant la division.
La phase M correspond à la mitose, c’est-à-dire la division cellulaire.
Les lettres G signifient Gap, c’est-à-dire un temps de contrôle entre deux étapes.
Assemblage des cellules
Les cellules peuvent s’assembler entre elles grâce à leur cytosquelette.
Elles peuvent aussi s’attacher à un support grâce à leur cytosquelette et aux protéines de la matrice extracellulaire.
Les modes de mort cellulaire
La mort par apoptose est une mort programmée, naturelle ou déclenchée par un signal extérieur.
La nécrose est une mort non programmée provoquée par un manque d’oxygène, l’action de toxines ou une lésion de la membrane cellulaire.
Notions fondamentales de chimie
Un atome est la plus petite partie d’un élément chimique capable de se combiner. Il est formé d’un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’électrons.
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Une molécule est un ensemble d’atomes liés entre eux par le partage d’électrons.
La concentration molaire correspond au nombre de moles de substance par litre de solution. Elle s’exprime en mol/L et son symbole est C.
Un atome peut devenir un ion par ionisation (modification du nombre d’électrons) ou par transmutation (modification du nombre de protons).
La chimie organique est la branche de la chimie qui étudie les composés du carbone.
Principaux éléments du vivant
Les éléments les plus abondants dans le corps humain sont :
l’hydrogène (63 %),
l’oxygène (26 %),
le carbone (9 %),
l’azote (1 %).
Les liaisons chimiques
La liaison covalente correspond à la mise en commun d’électrons entre deux atomes afin de stabiliser leur couche externe.
Elle peut être simple (2 électrons partagés) ou double (4 électrons partagés).
Les liaisons faibles, comme la liaison ionique, unissent des ions de charges opposées. Elles sont facilement rompues et donc peu stables.
Le pH et l’équilibre acido-basique
Le pH (potentiel hydrogène) permet de mesurer la concentration en ions H⁺ dans une solution.
Le pH du sang est strictement maintenu entre 7,2 et 7,4 grâce au système tampon bicarbonate / acide carbonique.
Un pH inférieur à 6,8 est dangereux pour le fonctionnement cellulaire car l’excès de protons perturbe gravement les mécanismes biologiques. Le bicarbonate joue alors un rôle correcteur.
Un acide est une substance capable de donner des protons H⁺.
Une base est une substance capable de capturer des protons H⁺.
Un système tampon est un mélange équilibré d’un acide et de sa base conjuguée, permettant de stabiliser le pH d’un milieu.