Cellule eucaryote: définition, structure et fonction (avec analogie et diagramme)

Comme vous l'avez déjà appris, cellules sont l'unité de base de la vie.

Et que vous souhaitiez réussir vos tests de biologie au collège ou au lycée ou que vous recherchiez une remise à niveau avant la biologie universitaire, la connaissance de la structure des cellules eucaryotes est indispensable.

Lisez la suite pour un aperçu général qui couvrira tout ce que vous devez savoir pour (la plupart) des cours de biologie au collège et au lycée. Suivez les liens pour des guides détaillés sur chaque organite cellulaire pour réussir vos cours.

Que sont exactement les cellules eucaryotes? Ils sont l'une des deux principales classifications de cellules - eucaryotes et procaryote. Ils sont aussi les plus complexes des deux. Les cellules eucaryotes comprennent cellules animales – y compris les cellules humaines – les cellules végétales, les cellules fongiques et les algues.

Les cellules eucaryotes sont caractérisées par un noyau lié à la membrane. C'est différent des cellules procaryotes, qui ont un nucléoïde – une région dense en ADN cellulaire – mais qui n'ont pas réellement un compartiment séparé lié à la membrane comme le noyau.

Les cellules eucaryotes ont également des organites, qui sont des structures liées à la membrane trouvées dans la cellule. Si vous examiniez des cellules eucaryotes au microscope, vous verriez des structures distinctes de toutes formes et tailles. Les cellules procaryotes, en revanche, auraient l'air plus uniformes car elles n'ont pas ces structures liées à la membrane pour briser la cellule.

Alors pourquoi les organites rendent-elles spéciales les cellules eucaryotes ?

Penser à organites comme les pièces de votre maison: votre salon, vos chambres, vos salles de bain, etc. Elles sont toutes séparées par des murs – dans la cellule, ce sont les membranes cellulaires – et chaque type de pièce a sa propre utilisation distincte qui, dans l'ensemble, fait de votre maison un endroit confortable où vivre. Les organites fonctionnent de manière similaire; ils ont tous des rôles distincts qui aident vos cellules à fonctionner.

Tous ces organites aident les cellules eucaryotes à remplir des fonctions plus complexes. Ainsi, les organismes avec des cellules eucaryotes - comme les humains - sont plus complexes que les organismes procaryotes, comme les bactéries.

Parlons du « cerveau » de la cellule: le noyau, qui contient la majeure partie du matériel génétique de la cellule. La majeure partie de l'ADN de votre cellule se trouve dans le noyau, organisé en chromosomes. Chez l'homme, cela signifie 23 paires de deux chromosomes, ou 26 chromosomes globalement.

Le noyau est l'endroit où votre cellule décide quels gènes seront plus actifs (ou "exprimés") et quels gènes seront moins actifs (ou "supprimés"). C'est le site de la transcription, qui est la première étape vers la synthèse des protéines et l'expression d'un gène en une protéine.

Le noyau est entouré d'une membrane nucléaire bicouche appelée enveloppe nucléaire. L'enveloppe contient plusieurs pores nucléaires, qui permettent à des substances, notamment du matériel génétique et de l'ARN messager ou ARNm, pour entrer et sortir du noyau.

Et, enfin, le noyau abrite le nucléole, qui est la plus grande structure du noyau. Le nucléole aide vos cellules à produire des ribosomes – plus sur ceux en une seconde – et joue également un rôle dans la réponse au stress de la cellule.

En biologie cellulaire, chaque cellule eucaryote est séparée en deux catégories: le noyau, que nous venons de décrire plus haut, et le cytoplasme, qui est, enfin, tout le reste.

le cytoplasme dans les cellules eucaryotes contient les autres organites liés à la membrane dont nous parlerons ci-dessous. Il contient également une substance semblable à un gel appelée cytosol - un mélange d'eau, de substances dissoutes et de protéines structurelles - qui représente environ 70 pour cent du volume de la cellule.

Chaque cellule eucaryote – cellules animales, cellules végétales, etc. – est enveloppée d'une membrane plasmique. le structure de la membrane plasmique est composé de plusieurs composants, selon le type de cellule que vous regardez, mais ils partagent tous un composant principal: une bicouche phospholipidique.

Chaque molécule de phospholipide est constituée d'un hydrophile (ou aimant l'eau) tête de phosphate, plus deux hydrophobe (ou qui détestent l'eau) les acides gras. La double membrane se forme lorsque deux couches de phospholipides s'alignent queue à queue, les acides gras formant la couche interne de la membrane et les groupes phosphate à l'extérieur.

Cet arrangement crée des frontières distinctes pour la cellule, faisant de chaque cellule eucaryote sa propre unité distincte.

Il existe également d'autres composants de la membrane plasmique. Les protéines de la membrane plasmique aident à transporter les matériaux à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule, et elles reçoivent également des signaux chimiques de l'environnement auxquels vos cellules peuvent réagir.

Certaines des protéines de la membrane plasmique (un groupe appelé glycoprotéines) contiennent également des glucides. Les glycoprotéines agissent comme « identification » pour vos cellules, et elles jouent un rôle important dans l'immunité.

Si une membrane cellulaire ne sonne pas tout si fort et sûr, vous avez raison – ce n'est pas le cas! Vos cellules ont donc besoin d'un cytosquelette en dessous pour aider à maintenir la forme de la cellule. Le cytosquelette est composé de protéines structurelles suffisamment solides pour soutenir la cellule et qui peuvent même aider la cellule à se développer et à se déplacer.

Il existe trois grands types de filaments qui composent le cytosquelette des cellules eucaryotes :

• Microtubules: Ce sont les plus gros filaments du cytosquelette et ils sont constitués d'une protéine appelée tubuline. Ils sont extrêmement solides et résistants à la compression, ils sont donc essentiels pour garder vos cellules en bon état. Ils jouent également un rôle dans motilité ou mobilité cellulaire, et ils aident également à transporter le matériel à l'intérieur de la cellule.

• Filaments intermédiaires: Ces filaments de taille moyenne sont constitués de kératine (qui, pour info, est également la principale protéine présente dans votre peau, vos ongles et vos cheveux). Ils travaillent avec les microtubules pour aider à maintenir la forme de la cellule.

• Microfilaments : La plus petite classe de filaments du cytosquelette, les microfilaments sont constitués d'une protéine appelée actine. L'actine est très dynamique - les fibres d'actine peuvent facilement devenir plus courtes ou plus longues, selon les besoins de votre cellule. Les filaments d'actine sont particulièrement importants pour la cytokinèse (lorsqu'une cellule se divise en deux à la fin de la mitose) et jouent également un rôle clé dans le transport et la mobilité des cellules.

Le cytosquelette est la raison pour laquelle les cellules eucaryotes peuvent prendre des formes très complexes (Découvrez cette forme nerveuse folle !) sans, enfin, se replier sur eux-mêmes.

Regardez une cellule animale au microscope et vous trouverez un autre organite, le centrosome, qui est étroitement lié au cytosquelette.

Le centrosome fonctionne comme le principal centre d'organisation des microtubules (ou MTOC) de la cellule. Le centrosome joue un rôle crucial dans la mitose – à tel point que les défauts du centrosome sont liés à des maladies de croissance cellulaire, comme le cancer.

Vous ne trouverez le centrosome que dans les cellules animales. Les cellules végétales et fongiques utilisent des mécanismes différents pour organiser leurs microtubules.

Alors que toutes les cellules eucaryotes contiennent un cytosquelette, certains types de cellules - comme les cellules végétales - ont une paroi cellulaire pour encore plus de protection. Contrairement à la membrane cellulaire, qui est relativement fluide, la paroi cellulaire est une structure rigide qui aide à maintenir la forme de la cellule.

La composition exacte de la paroi cellulaire dépend du type d'organisme que vous observez (les algues, les champignons et les cellules végétales ont tous des parois cellulaires distinctes). Mais ils sont généralement faits de polysaccharides, qui sont des glucides complexes, ainsi que des protéines structurelles pour le soutien.

La paroi cellulaire végétale fait partie de ce qui aide les plantes à se tenir droites (au moins, jusqu'à ce qu'elles soient tellement privées d'eau qu'elles commencent à se faner) et à résister aux facteurs environnementaux comme le vent. Il fonctionne également comme une membrane semi-perméable, permettant à certaines substances d'entrer et de sortir de la cellule.

Ces ribosomes produits dans le nucléole ?

Vous en trouverez un tas dans le réticulum endoplasmique, ou RE. Plus précisément, vous les trouverez dans le réticulum endoplasmique rugueux (ou RER), qui tire son nom de l'aspect "brut" qu'il a grâce à tous ces ribosomes.

En général, le RE est l'usine de fabrication de la cellule et il est responsable de la production des substances dont vos cellules ont besoin pour se développer. Dans le RER, les ribosomes travaillent dur pour aider vos cellules à produire les milliers et les milliers de protéines différentes dont vos cellules ont besoin pour survivre.

Il y a aussi une partie des urgences ne pas recouvert de ribosomes, appelés réticulum endoplasmique lisse (ou SER). Le SER aide vos cellules à produire des lipides, y compris les lipides qui forment la membrane plasmique et les membranes des organites. Il aide également à produire certaines hormones, comme les œstrogènes et la testostérone.

Alors que le RE est l'usine de fabrication de la cellule, le Appareil de Golgi, parfois appelé corps de Golgi, est l'usine de conditionnement de la cellule.

L'appareil de Golgi prend des protéines nouvellement produites dans le RE et les « emballe » afin qu'elles puissent fonctionner correctement dans la cellule. Il emballe également les substances dans de petites unités liées à la membrane appelées vésicules, puis elles sont expédiées à leur place dans la cellule.

L'appareil de Golgi est constitué de petits sacs appelés citernes (ils ressemblent à une pile de crêpes au microscope) qui aident à traiter les matériaux. le cis face de l'appareil de Golgi est le côté entrant qui accepte de nouveaux matériaux, et le trans le visage est le côté sortant qui les libère.

Lysosomes jouent également un rôle clé dans le traitement des protéines, des graisses et d'autres substances. Ce sont de petits organites liés à la membrane et ils sont très acides, ce qui les aide à fonctionner comme "l'estomac" de votre cellule.

Le travail des lysosomes est de digérer les matériaux, de décomposer les protéines, les glucides et les lipides indésirables afin qu'ils puissent être éliminés de la cellule. Les lysosomes sont une partie particulièrement importante de vos cellules immunitaires, car ils peuvent digérer les agents pathogènes et les empêcher de vous nuire en général.

Alors, où votre cellule obtient-elle l'énergie pour toute cette fabrication et cette expédition? le mitochondries, parfois appelée la centrale électrique ou la batterie de la cellule. Le singulier des mitochondries est mitochondrie.

Comme vous l'avez probablement deviné, les mitochondries sont les principaux sites de production d'énergie. Plus précisément, c'est là que se déroulent les deux dernières phases de respiration cellulaire lieu - et l'endroit où la cellule produit la plus grande partie de son énergie utilisable, sous forme de ATP.

Comme la plupart des organites, ils sont entourés d'une bicouche lipidique. Mais les mitochondries ont en fait deux membranes (une membrane interne et une membrane externe). La membrane interne est étroitement repliée sur elle-même pour plus de surface, ce qui donne à chaque mitochondrie plus d'espace pour effectuer des réactions chimiques et produire plus de carburant pour la cellule.

Différents types de cellules ont des nombres différents de mitochondries. Les cellules du foie et des muscles, par exemple, en sont particulièrement riches.

Alors que les mitochondries pourraient être la centrale électrique de la cellule, le peroxysome est un élément central du métabolisme de la cellule.

C'est parce que les peroxysomes aident à absorber les nutriments dans vos cellules et contiennent des enzymes digestives pour les décomposer. Les peroxysomes contiennent et neutralisent également le peroxyde d'hydrogène - qui pourrait autrement endommager votre ADN ou vos membranes cellulaires - pour favoriser la santé à long terme de vos cellules.

Toutes les cellules ne contiennent pas de chloroplastes - ils ne se trouvent pas dans les cellules végétales ou fongiques, mais ils se trouvent dans les cellules végétales et certaines algues - mais ceux qui en font un bon usage. Chloroplastes sont le site de la photosynthèse, l'ensemble des réactions chimiques qui aident certains organismes à produire de l'énergie utilisable à partir de la lumière du soleil et aident également à éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère.

Les chloroplastes sont remplis de pigments verts appelés chlorophylle, qui captent certaines longueurs d'onde de la lumière et déclenchent les réactions chimiques qui composent la photosynthèse. Regardez à l'intérieur d'un chloroplaste et vous trouverez des piles de matériaux ressemblant à des crêpes appelées thylakoïdes, entouré d'un espace ouvert (appelé le stroma).

Chaque thylakoïde a également sa propre membrane - la membrane thylakoïde -.

Examinez une cellule végétale au microscope et vous verrez probablement une gros bulle prenant beaucoup de place. C'est la vacuole centrale.

Chez les plantes, la vacuole centrale se remplit d'eau et de substances dissoutes, et elle peut devenir si grande qu'elle occupe les trois quarts de la cellule. Il applique une pression de turgescence sur la paroi cellulaire pour aider à "gonfler" la cellule afin que la plante puisse se tenir droite.

D'autres types de cellules eucaryotes, comme les cellules animales, ont des vacuoles plus petites. Différentes vacuoles aident à stocker les nutriments et les déchets, de sorte qu'ils restent organisés dans la cellule.

Besoin d'un rappel sur le plus grand différences entre les cellules végétales et animales? Nous avons ce qu'il vous faut:

• La vacuole: Les cellules végétales contiennent au moins une grande vacuole pour maintenir la forme de la cellule, tandis que les vacuoles animales sont de plus petite taille.
• Le centriole: Les cellules animales en ont un; les cellules végétales ne le font pas.
• Chloroplastes: Les cellules végétales en ont; les cellules animales ne le font pas.
  
• La paroi cellulaire: Les cellules végétales ont une paroi cellulaire externe; les cellules animales ont simplement la membrane plasmique.