1.1.1. Des cellules… à la cellule, unité du vivant

Un être vivant c’est une forme vivante.
Un être vivant c’est d’abord une forme, perçue habituellement par le sens le plus développé chez l’homme: la vision. Cette forme peut être décrite géométriquement. La géométrie est une branche des mathématiques qui étudie les formes dans l’espace; c’est-à-dire qu’elle s’intéresse à l’espace de tout un chacun (à trois dimensions) mais sans s’intéresser au temps qui forme la quatrième dimension de notre espace de vie. Il faut donc, en plus de la géométrie une cinématique qui est la science des corps en mouvement (des corps qui changent de coordonnées dans l’espace au cours du temps). Enfin, comme les formes se déforment avec le temps, il faut une dynamique qui décrive ces transformations au cours du temps.

Les biologistes ont l’habitude de décrire les formes en termes de structures et les dynamiques et mouvements en termes de fonctions. Mais ces termes recouvrent des notions qui n’ont cessé de s’appauvrir au fil des siècles (et qui ne parlent plus aux élèves) au point qu’il apparaît urgent de les définir le plus précisément possible avec l’outil intellectuel le plus performant et universel qui soit (neutre éthiquement de plus): les mathématiques.
Remarque: la notion de forme, notamment en biologie, a été particulièrement développée par un mathématicien académicien, René Thom, récemment décédé. Ses outils qui continuent d’être développés en France pourraient s’avérer être essentiels. Voir un aperçu dans une page annexe.

CanalU à ouvrir dans RealPlayer: http://media.cines.fr:80/ramgen/3517/real/canalu/science/178009/178009-0.rm) : ce ne sont pas des formes que l’on peut voir à l’œil nu ni au microscope optique.

Un schéma plus complet en vue d’une classe de 1èreS

 

caractères cellules procaryotes
taille100 nm de diamètre pour les plus petits mycoplasmes à 7 µm de diamètre pour certaines bactéries bleues (Oscillatoria); Escherichia coli, de taille moyenne mesure 1 à 1,5 µm de largeur sur 2 à 6 µm de longueur. La plus grande cellule procaryote connue a été découverte en 1999 par Heide Schulz et col. (Inst. Max Planck, Brème) et atteint 0,1 à 0,7 mm de diamètre (Thiomargarita namibiensis : la perle de soufre : Pour la Science, 260, juin 99, 26)
formestrès variées dans le détail mais deux formes simples dominent: les sphères ; et les bâtonnets plus ou moins allongés (filaments), incurvés ou en hélice. A cette forme générale il faut ajouter les prolongements comme les flagelles qui peuvent être très nombreux. Enfin les cellules peuvent rester attachées après leurs divisions et donner des chaînettes ou des longues files.
compartimentation*habituellement un seul compartiment interne délimité par une membrane s’oppose à un compartiment externe comprenant la paroi; certaines cellules comme celles des bactéries bleues possèdent des sous-compartiments internes délimités par des invaginations de la membrane
contenu cytoplasmiquepas d’organites délimités par une membrane donc pas de vésicules donc pas de transport rapide de matière dans la cellule
matériel génétiquepas de noyau délimité par une enveloppe (procaryote signifie « sans noyau ») et jamais de chromosomes lors de la division cellulaire
associations – écologieles cellules procaryotes peuvent survivre isolées à l’état de spore mais elles sont habituellement en grand nombre dans un milieu car elles se multiplient très rapidement. Dans un milieu liquide elles se déplacent mais on tendance à former des amas (voile bactérien par exemple) et sur un milieu solide elles forment toujours des colonies

* cette notion est contestable pour les compartiments internes; elle repose sur l’idée d’une membrane qui limite structuralement alors qu’il est plus probable que les membranes internes soit des traces de dynamiques (comme la membrane externe est le bord (au sens topologique) de la cellule; la compartimentation existe mais elle est plus dynamique ou métabolique que structurale.

1.1.1.2 – Les unicellulaires eucaryotes restent de taille modeste (micro-organismes) mais peuvent former de colonies de grande taille (quelques dizaines de centimètres)

 

Un schéma simplifié de l’ultrastructure* d’un unicellulaire eucaryote

 

* l’ultrastructure est la structure visible au microscope électronique (MET); il est important de savoir que les structures mises en évidence ici sont dues à la coloration au tétroxyde d’osmium et sont vues sur un organisme mort (voir TP et par exemple le film CNRS sur le site CanalU à ouvrir dans RealPlayer: http://media.cines.fr:80/ramgen/3517/real/canalu/science/178009/178009-0.rm ): ce ne sont pas des formes que l’on peut voir à l’œil nu ni au microscope optique.

Un schéma plus complet en vue d’une classe de 1èreS

 

caractères cellules eucaryotes
tailleLes micro-organismes eucaryotes sont des cellules de quelques micromètres à quelques dizaines de micromètres dans leur plus petite dimension. Mais certaines cellules peuvent avoir des prolongements de plusieurs dizaines de centimètres. Des cellules peuvent fusionner pour donner de grandes cellules contenant plusieurs noyaux (plasmodes).
formesLa variété des formes est nettement plus importante que pour les cellules procaryotes. On pourrait dire qu’il y a une « souplesse » beaucoup plus importante de la cellule dues à des structures du cytoplasme permettant le mouvement. Des prolongements en filaments ou en lamelles apparaissent. Une paroi existe souvent mais l’on a aussi des tests (sorte de coquilles externes) qui n’empêchent pas la sortie de prolongements par des pores.
compartimentation*Un compartiment principal interne (délimité par une membrane) et un compartiment externe comprenant souvent une paroi ou un test. De nombreux sous-compartiments internes (délimités ou non par des membranes) permettant une division du travail du vivant (chaque compartiment ayant une ou des fonctions spécifiques)
contenu cytoplasmiquenombreux organites délimités par des membranes simples ou doubles (mitochondries, chloroplastes, vacuoles…); les transports de matières peuvent se faire rapidement par des vésicules dans la cellule
matériel génétiquenoyau délimité par une double membrane ou enveloppe nucléaire (eucaryote signifie « avec un noyau vrai ») et chromosomes apparaissant lors de la division cellulaire
associationsles cellules eucaryotes forment soit des organismes libres soit des colonies soit des organismes pluricellulaires en se regroupant en tissus et en organes qui se partagent le travail du vivant

* même remarque que précédemment; la compartimentation est plus dynamique (métabolique) que structurale; l’absence de membrane dans un espace cytoplasmique n’empêche absolument pas une réelle compartimentation. Il serait plus exact de dire que l’on ne connaît pas le rôle des membranes en tant que traces de dynamiques internes. On sait qu’elles sont le support de nombreuses protéines qui agissent à l’interface entre le compartiment supposé et son environnement.

1.1.2 – Les formes vivantes complexes de grande taille sont composées de cellules de type eucaryote: ce sont les pluricellulaires

Les cellules eucaryotes des pluricellulaires ne sont pas des organismes vivants mais des cellules vivantes qui font partie d’un tout, l’organisme vivant. Elles ne possèdent que partiellement les fonctions globales (nutrition, relation, reproduction). Ces cellules sont spécialisées ou différenciées.

1.1.3 Tous les êtres vivants sont composés de cellules et uniquement de cellules: c’est la théorie cellulaire

On doit à T. S. Schwann (1839), un zoologiste, le premier énoncé de la théorie cellulaire: « il existe un principe général pour la production de tous les corps organiques, et que ce principe est la formation de cellules, aussi bien que les conclusions qu’on peut tirer de cette proposition, peut être compris sous le terme de théorie cellulaire». Cet énoncé fait suite à une correspondance avec botaniste contemporain M. J. Schleiden que l’histoire a donc associé à Schwann. Avec nos mots du XXIème siècle cette théorie peut s’énoncer ainsi:

Tout être vivant est formé à partir de cellules et uniquement de cellules.Cette théorie, rapidement adoptée est précisée par de nombreux biologistes dont le plus célèbre est Virchow connu pour son axiome: Omnis cellula e cellula  (1858) : toute cellule est issue d’une autre cellule. La branche de la biologie qui étudie les cellules est la cytologie.

Pour un organisme unicellulaire, c’est la cellule unique qui réalise tout le travail du vivant.
Pour un organisme pluricellulaire, il y a division du travail, les cellules se différencient (se spécialisent) et s’organisent en tissus puis en organes pour réaliser une même fonction, division du travail de l’organisme.

page des 4 causes d’Aristote en SVT)

* allotrophie est parfois employé en écologie pour désigner un commensalisme.

 

 

L’activité cellulaire (le fonctionnement de la cellule) ce sont des mouvements (des échanges et des transformations):
– mouvements (échanges et transformation) de matière (pour se nourrir, pour croître…)
– mouvements (échanges et transformation) d’information (pour connaître le milieu extérieur et pour communiquer avec d’autres cellules ou organismes)
– mouvements (échanges et transformation) d’énergie (pour se maintenir en vie.)

3 informations et non une seule

la vie reste un mystère

 

L’information génétique, contenue dans l’ADN (Acide DésoxyriboNucléique), conserve la séquence des ARN (acides ribonucléiques) et l’ordre dans lequel la cellule doit assembler les aa qui composent les protéines.L’information génétique est conservée, dupliquée, manipulée et exprimée par la cellule. Elle est aussi modifiée par l’environnement et par le cytoplasme.
L’information cytoplasmique contrôle l’ensemble des activités de la cellule (métabolisme, mouvement, …) et conserve la mémoire cellulaire.L’information cytoplasmique est la personnalité cellulaire.
L’information environnementale est en permanence reçue et envoyée par la cellule qui réagit à son environnement et communique avec lui.L’information extérieure permet à la cellule de coordonner sa propre activité avec celle des cellules voisines.

 

http://www.necker.fr/sfbt/baillaud.html); il est incontestablement plus clair de parler de royaumes (kingdom en anglais et Reich en allemand) car cela permet notamment des changements de souveraineté dont nous laisserons l’initiative aux spécialistes.

 

 

royaumes* exemples travail de relation travail de nutrition travail de reproduction
Procaryotes
(Monères)
bactéries du yaourt (Streptococcus, Lactobacillus)Une bactérie ne vit jamais seule (sauf à l’état de spore) mais forme une colonie dès qu’elle est en présence d’eau et de nourriture. Deux bactéries peuvent se conjuguer et échanger du matériel génétique. Les bactéries se déplacent souvent grâce à des flagelles. Une paroi les protège.Les bactéries ont un métabolisme très peu élevé et souvent très original. Si de nombreuses bactéries sont allotrophes on en trouve aussi des autotrophes comme les bactéries bleues (Cyanophytes) qui sont chlorophylliennes. Certaines bactéries utilisent même des minéraux (comme le soufre) comme source d’énergie.Les bactéries se divisent incessamment par scissiparité (une cellule mère s’allonge puis se sépare en deux).
Protistes
(unicellulaires eucaryotes)
Paramécie, levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae)Les protistes vivent presque tous dans l’eau et se déplacent souvent par des flagelles ou des cils (comme la paramécie). Certains sont protégés par une paroi.Certains protistes anciennement rattachés aux animaux se nourrissent de matière organique (allotrophe) comme la Paramécie (Protozoaire) qui capture des bactéries. D’autres utilisent le carbone de l’air, de l’eau et de l’énergie solaire pour synthétiser (autotrophie) leur propre matière organique (anciens végétaux ou Protophytes) comme l’Entéromorphe qui forme des colonies filamenteuses (les communes « algues vertes » de nos côtes).Les cellules peuvent se diviser seules (mécanisme de la mitose): c’est la reproduction asexuée. Ou se reproduire à deux: c’est la reproduction sexuée : après s’être réunies (fécondation) elles se séparent lors du mécanisme de la méiose. Le bourgeonnement (par exemple de la levure) est un mode de reproduction asexuée.
Mycètes
(champignons)
Champignon de Paris, moisissure du painLes champignons vivent sous la forme de filaments (mycélium). Ils ne se déplacent pas. Ils ont une paroi. Ils se développent dans des milieux humides.Ils consomment la matière organique en décomposition (saprophytes) ou capturent des proies vivantes (vers Nématodes): ils sont allotrophes.La reproduction sexuée des champignons est très complexe, les spores germent et donnent des mycéliums qui se fécondent et donnent d’autres spores.
Plantesalgues rouges et brunes,
plantes sans fleurs (mousses, fougères…) et à fleurs
Les plantes sont composées de nombreuses cellules réunies en tissus. Leur paroi les protège et réunit les cellules entre elles. La plupart des plantes vivent en milieu aérien et certains arbres sont les plus grands êtres vivants.Les plantes sont autotrophes et chlorophylliennes (la chlorophylle est le pigment des chloroplastes sensible à la lumière). Cependant, elles possèdent des cellules chlorophylliennes (des feuilles et des tiges…) et des cellules non chlorophylliennes (comme les cellules des racines qui n’ont pas de chlorophylle et consomment des sucres apportés par la sève).Les plantes se reproduisent par reproduction sexuée (par les fleurs et les graines ou des organes équivalents). Mais leur reproduction asexuée est souvent facile: on peut multiplier de nombreuses plantes en les fragmentant (boutures).
Animauxinvertébrés et vertébrés (Poissons, Amphibiens, Reptiles, Oiseaux, Mammifères)Les animaux sont aussi composés de nombreuses cellules regroupées en tissus. Les animaux vivent nombreux en milieu aquatique mais ils se déplacent souvent facilement et ont conquis tous les milieux terrestres. Leurs organes des sens sont très développés, et ils communiquent entre eux. Certains vivent en société.Les animaux sont allotrophes: ils consomment tous des proies vivantes ou mortes. Certains se contentent de filtrer l’eau dans laquelle leurs proies vivent, d’autres ont des mécanismes actifs de capture qui sont de véritables méthodes de chasse. Certains sont charognards. En milieu terrestre de nombreux animaux se nourrissent des plantes comme les insectes.Les animaux invertébrés sont souvent capables de reproduction asexuée mais cette faculté diminue fortement chez les vertébrés qui ne se reproduisent que par reproduction sexuée.

On peut ajouter, avec Gœffroy Saint Hilaire, un sixième royaume: le royaume de l’homme ou royaume hominien avec une seule espèce: Homo sapiens, animal, mammifère et primate social (du point de vue biologique) mais qui peut être aussi considéré comme le seul à avoir un esprit (mais celui-ci sort du domaine d’étude de la biologie).

page sur la cellule). Il faut donc préciser l’état de l’eau: minérale sous les trois états à l’extérieur de l’organisme, liquide dans la cellule (en très petite quantité), liquide dans les liquides sanguins ou lymphatiques, mais surtout eau interfaciale (plus proche de l’état solide que de l’état liquide): on pourrait parler d’eau intracellulaire mais le terme est vague. La biochimie manque d’outil pour désigner les états de la MATIÈRE VIVANTE.

organiquequi contient des composés du carbone ET que l’on trouve dans les organismes vivants; s’oppose à minéral; en biologie les substances organiques sont classés en glucides, lipides, protides et acides nucléiques: ce sont des CHONPS (composés de C (carbone), H (hydrogène), O (oxygène), N (azote), P (phosphore) et S (soufre)).
Pour les chimistes la chimie organique au sens large s’intéresse à tous les composés carbonés qu’ils soient ou non issus du vivant. Mais il existe aussi une acception qui rappelle une conception plus ancienne (Lémery 1690) d’une chimie des substances organiques du vivant, ou encore, chimie des substances organiques naturelles.

On ne peut pas dire que le CO2 est une substance minérale. Un autotrophe ne se nourrit pas de carbone minéral. Il ne se nourrit pas uniquement à partir de substances minérales (ni plus ni moins qu’un allotrophe). Il consomme du carbone oxydé et absorbe des substances minérales avec sa boisson.
vivanteEn résumé:
la matière vivante est celle des êtres vivants. La distinction organique-minéral étant délicate à utiliser il est préférable d’étudier pour chaque élément et pour chaque substance l’état de la matière dans l’être vivant.
* l’eau (H2O): gazeuse, liquide, interfaciale (liée à de grosses molécules)
* des éléments minéraux, sous forme d’ions, le plus souvent liés à de grosses molécules
* des gaz: CO2, O2, le plus souvent sous forme ionisée (HCO3- et CO32- pour le CO2) ou liées à de grosses molécules transporteuses
* de petites molécules (sous-entendu carbonées): acides, alcools…
* de grosses molécules ou macromolécules (sous-entendu carbonées) qui sont des polymères (voir ci-dessous): glucides complexes (sucres), acides nucléiques (voir prochain chapitre ci-dessous), protéines
* les lipides (acides gras et graisses) sont classés à part car ce ne sont pas des polymères mais ils peuvent constituer de grosses structures (gouttelettes, plans ou membranes…).

 

cours d’immunologie de TS).On regroupe les organismes par type trophique (du grec « trophein » = « se nourrir »). On désigne par là un type de travail de nutrition.

Un être vivant peut se nourrir seul, c’est-à-dire sans l’aide d’autres êtres vivants, il est alors à proprement parler autotrophe (au sens étymologique de « se nourrit seul »).
Un être vivant peut se nourrir des autres de façon plus ou moins étroite, il est hétérotrophe au sens large ou, mieux, allotrophe (ceci est un néologisme formé à partir du grec « allo » = « les autres »).

Au sens restreint l’autotrophie est la capacité à trouver sa matière carbonée dans le dioxyde de carbone de l’air. Au sens large l’autotrophie englobe aussi la capacité à utiliser l’énergie lumineuse du soleil comme source d’énergie (phototrophie).
Au sens restreint l’hétérotrophie est la capacité à utiliser la matière organique comme source de matière carbonée. Au sens large l’hétérotrophie englobe aussi la capacité à utiliser l’énergie chimique (chimiotrophie) de ses proies vivantes ou mortes ou d’hôtes parasités ou associés en symbiose.

(La colonne de droite n’est pas à mémoriser);

 

se nourrir seul »autotrophie »
au sens large

 

se nourrir d’air et de soleil
(autotrophie (au sens restreint au carbone) et phototrophie)Plantes, nombreux Protistes, certaines bactéries (comme les bactéries bleues)

 

se nourrir d’air pour le carbone et de minéraux pour l’énergie
(autotrophie (au sens restreint au carbone) et chimiolithotrophie)certaines bactéries

 

se nourrir des autreshétérotrophie au sens large
ou
« allotrophie »

 

ne se nourrir que des autres
(hétérotrophie (au sens restreint au carbone) et chimiotrophie)Animaux, Mycètes, nombreux Protistes, nombreuses bactéries

 

se nourrir des autres pour sa matière carbonée mais de soleil pour l’énergie
(hétérotrophie (au sens restreint pour le carbone) et phototrophie)certaines bactéries

 

se nourrir d’air pour le carbone mais trouver son énergie dans la matière d’autres organismes
(autotrophie (au sens restreint pour le carbone) et chimioorganotrophierares bactéries

 

 

Dans cette « classification » on peut peut-être mieux voir en quoi le royaume des bactéries innove du point de vue du métabolisme (colonne de droite). On aurait tendance à considérer ces pistes comme autant d’étapes évolutives aujourd’hui abandonnées, qui ne sont conservées que dans quelques groupes reliques.

 

royaume autotrophie hétérotrophie
Procaryotes x x
Protistes x x
Mycètes  x
Plantes x 
Animaux  x

 

Remarques (voir TP):
Les notions qui suivent NE SONT PAS AU PROGRAMME mais elles ont déjà été utilisées au collège; il ne s’agit ici que d’employer les mots sans approfondir les concepts;
La photosynthèse (synthèse de matière organique à la lumière) fait partie du métabolisme des autotrophes phototrophes comme les plantes et de nombreuses bactéries. La réception de lumière (énergie lumineuse) et sa conversion en énergie chimique se fait grâce à des pigments comme la chlorophylle (phase de phototrophie) et s’accompagne de rejet de dioxygène suite à la coupure des molécules d’eau (photolyse de l’eau). L’énergie chimique sert ensuite à la synthèse de matière organique à partir du CO2 qui est donc consommé, ce qui est le signe de l’autotrophie vis-à-vis du carbone.
La respiration fait partie du métabolisme de nombreux organismes aussi bien autotrophes que hétérotrophes, phototrophes ou chimiotrophes. C’est un échange gazeux entre le milieu extérieur et l’organisme. L’organisme consomme du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone. Le dioxygène est utilisé, et le dioxyde de carbone est produit, dans les réactions de dégradation (catabolisme) de substances organiques, essentiellement pour produire de l’énergie chimique pour la cellule (chimiotrophie). La plupart des cellules eucaryotes respirent puisqu’elles dégradent de la matière organique, quel que soit leur type trophique. Ainsi, même les cellules chlorophylliennes, que l’on pourrait croire autotrophes réalisent aussi une chimiotrophie. Il faut donc réserver ces types trophiques aux organismes et non à une seule cellule d’un pluricellulaire.
Du point de vue du bilan, et en termes d’échanges gazeux, photosynthèse (rejet de dioxygène, absorption de dioxyde de carbone) et respiration (rejet de dioxyde de carbone, absorption de dioxygène) semblent antagonistes (avoir des échanges opposés), mais les gaz absorbés et produits n’ont ni la même origine, ni le même rôle. Ce bilan sera repris dans le chapitre sur l’écosystème terrestre.

 

Respiration cellulaire O2 ——-> H2O
C6H12O6 ——–> CO2
Photosynthèse H2O ——-> O2
CO2 ——–> C6H12O6

C6H12O6 + 6 O2

(1)
——————>
<——————
(2)
6 CO2 + 6 H2O

(1) équivalent au bilan de la respiration et (2) équivalent au bilan de la photosynthèse (il faut ajouter la présence de lumière)

 

 

Un petit exercice d’histoire…
Jan Baptist Von Helmont (1577-1644), comme les chimistes de son époque, considérait que la terre n’est pas un élément car elle résulte de la transformation de l’eau. Il démontra son hypothèse en faisant pousser un jeune saule dans une caisse de bois contenant une quantité de terre bien déterminée. Après arrosage, durant cinq ans, avec de l’eau de pluie filtrée sur tamis, il observa que le poids de l’arbre avait augmenté de 74 kg, tandis que celui de la terre n’avait diminué que de 57 g. La terre n’ayant accusé aucune variation sensible de poids, c’est donc l’eau qui s’est changée en bois et en racines, c’est-à-dire en substances solides que l’on qualifiait de « terre ». (in EU)
Sais-tu quels sont les aliments essentiels de la plante, en plus de l’eau de « boisson », qui ont permis au saule d’atteindre 74 kg en ne consommant que 57 g de « terre ».

Remarque (d’après Esquisse d’une sémiophysique, Thom, 1988, p 69-71):
la morphologie des organismes repose sans aucun doute sur le travail de nutrition.
* Pour les organismes de petite taille, unicellulaires procaryotes et eucaryotes, la forme globale est une boule (topologiquement), plus ou moins allongée, avec plus ou moins de prolongements et la nutrition demande soit un passage des nutriments ou déchets à travers les structures limitantes (paroi par exemple), soit une déformation de cette limite (phagocytose, exocytose…).
* Pour les organismes de plus grande taille (pluricellulaires) les allotrophes doivent mettre en jeu des dispositifs de capture des proies (tentacules, lacets, filets, pièces buccales…) qui vont de pair avec des organes locomoteurs et sensoriels de plus en plus sophistiqués; alors que les autotrophes s’identifient à leur milieu environnant en occupant l’espace, on croissant vers la lumière, ce qui fait que leur forme est ramifiante (leur croissance est dite indéfinie car elle ne semble pas avoir de limite nette dans l’espace). Les botanistes ont depuis longtemps modélisé la croissance des plantes avec des algorithmes basés sur les fractales.
* certaines associations symbiotiques renforcent ces idées en montrant comment deux types trophiques peuvent s’interpénétrer: les lichens, associations de mycétes et d’unicellulaires autotrophes conduisent à des formes végétales en lames plus ou moins ramifiées; ou encore les coraux, associations entre des animaux diblastiques allotrophes et des unicellulaires autotrophes conduisent à des « arborisations animales » qui les ont longtemps fait appeler zoophytes.

2.3 Il existe 4 relations trophiques chez les allotrophes

Chez les allotrophes les relations trophiques peuvent être de type consommation (un animal phytophage par exemple mais aussi une bactérie sur un cadavre ou encore un vautour sur une carcasse de mammifère), prédation (capture de proies: capture d’une bactérie par un unicellulaire par exemple; mais aussi d’un nématode (animal) par un mycète; ou encore d’une mouche par une plante carnivore comme une Drosera), parasitisme (un organisme parasite vit de façon obligatoire aux dépens d’un autre, appelé hôte; une tique sur un chien par exemple) ou encore symbiose (une association à bénéfices réciproques; des unicellulaires chlorophylliens avec des mycètes dans les lichens ou des unicellulaires chlorophylliens avec des coraux).

ci-dessus) car il sont composés d’unités identiques (les monomères). Comme il peut y avoir plusieurs types de nucléotides on parle de copolymères.

Les nucléotides sont des molécules composées d’une base azotée (A= adénine, T=thymine, U=uracile, C=cytosine, G=guanine), d’un sucre (ribose ou désoxyribose) et d’un, deux ou trois groupement(s) phosphate(s). Les nucléotides ont de nombreux rôles dans le métabolisme (voir cours de 1ère et TS).

3.1.2 L’ADN est une longue molécule en hélice à deux brins

L’ADN (acide désoxyribonucléique) est formé de deux chaînes (brins) de nucléotides dessinant une double hélice dont le diamètre est de 2 nm.
Dans l’ADN le sucre est le désoxyribose (et l’on parle de désoxyribonucléotides). Les bases sont A, T, C ou G.
– Les nucléotides d’une chaîne sont associés entre eux par des liaisons covalentes (entre le groupement phosphate d’un nucléotide et le désoxyribose d’un autre nucléotide).
– Les deux chaînes sont associées par des liaisons faibles entre les bases (qui forment donc des paires A avec T (2 liaisons faibles) et C avec G (trois liaisons faibles). On dit que les bases sont appariées. La molécule d’ADN est fragile est les deux chaînes peuvent facilement se séparer (l’ADN est dit dénaturé) par chauffage modéré (<50°C) et se réassocier (renaturation) si la température redescend.

3.1.3.- Les ARN sont des chaînes à un seul brin

Les ARN (acides ribonucléiques) sont des chaînes (un seul brin) de nucléotides pouvant se replier et s’apparier partiellement.
Les nucléotides de l’ARN, contiennent du ribose (ce sont des ribonucléotides). Les bases sont A, U, C et G. Donc l’Uracile (U) remplace toujours la Thymine (T).

TD – ADN-ARN (les acides nucléiques); forme, structure des molécules; simualisation* 3D (attention applet Jmol de 540Ko à télécharger)
(* les superbes applications qui visualisent les molécules en 3D sont des simulations; pour souligner ce fait je parlerai de simualisation)

3.1.4 – Les protéines sont de longs polymères d’acides aminés

Il existe 20 acides aminés dans les protéines du vivant. Ce sont des molécules organiques donc composées de C, H, O, N et parfois S. Elles ont toutes deux groupes d’atomes que l’on appelle des radicaux et qui leur donnent leur nom: un radical acide (-COOH) et un radical amine (-NH2).
Les protéines font partie du groupe plus vaste des peptides. Le terme de peptide désigne toute chaîne d’aa (aa réunis par des liaisons covalentes). Les oligopeptides sont formés quelques aa (10…); les pol

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