Les contenants microscopiques appelés cellules sont les unités de base des êtres vivants sur Terre. Chacun possède toutes les caractéristiques que les scientifiques attribuent à la vie. En fait, certains êtres vivants ne sont constitués que d'une seule cellule. Votre propre corps, en revanche, en compte environ 100 000 milliards.
Presque tous les organismes unicellulaires sont procaryotes, et dans le grand schéma de classification de la vie, ceux-ci appartiennent soit au domaine des bactéries, soit au domaine des archées. Les humains, ainsi que tous les autres animaux, plantes et champignons, sont eucaryotes.
Ces minuscules structures effectuent les mêmes tâches à une échelle "micro" pour rester intactes que vous et d'autres organismes de taille normale faites à une échelle "macro" pour rester en vie. Et évidemment, si suffisamment de cellules individuelles échouent à ces tâches, l'organisme parent échouera avec lui.
Les structures au sein des cellules ont des fonctions individuelles, et en général, quelle que soit la structure, celles-ci peuvent être réduites à trois tâches essentielles: A
interface physique ou frontière avec des molécules spécifiques; un moyen systématique d'amener les produits chimiques dans, le long ou hors de la structure; et une fonction métabolique ou reproductive spécifique et unique.Cellules procaryotes vs. Des cellules eucaryotes
Comme mentionné, alors que les cellules sont généralement considérées comme de minuscules composants des êtres vivants, beaucoup de cellules sont êtres vivants.
Bactéries, qui ne peuvent pas être vus mais font certainement sentir leur présence dans le monde (par exemple, certains causent des maladies infectieuses, d'autres aident des aliments tels que le fromage et le yaourt vieillissent correctement et d'autres encore jouent un rôle dans le maintien de la santé du tube digestif humain), sont un exemple d'organismes unicellulaires et de procaryotes.
Les cellules procaryotes ont un nombre limité de composants internes par rapport à leurs homologues eucaryotes. Ceux-ci comprennent un membrane cellulaire, ribosomes, acide désoxyribonucléique (ADN) et cytoplasme, les quatre caractéristiques essentielles de toutes les cellules vivantes; ceux-ci sont décrits en détail plus loin.
Les bactéries ont également des parois cellulaires à l'extérieur de la membrane cellulaire pour un soutien supplémentaire, et certaines d'entre elles ont également des structures appelées flagelles, des constructions en forme de fouet qui sont faites de protéines et qui aident les organismes auxquels elles sont attachées à se déplacer dans leur environnement.
Les cellules eucaryotes ont une multitude de structures que les cellules procaryotes n'ont pas et, par conséquent, ces cellules bénéficient d'un plus large éventail de fonctions. Les plus importants sont peut-être les noyau et le mitochondries.
Structures cellulaires et leurs fonctions
Avant d'approfondir la façon dont les structures cellulaires individuelles gèrent ces fonctions, il est utile d'examiner ce que sont ces structures et où elles peuvent être trouvées. Les quatre premières structures de la liste suivante sont communes à toutes les cellules de la nature; les autres se trouvent chez les eucaryotes, et si une structure n'est trouvée que dans certaines cellules eucaryotes, cette information est notée.
La membrane cellulaire : C'est ce qu'on appelle aussi le membrane plasma, mais cela peut prêter à confusion car les cellules eucaryotes ont en fait des membranes plasmiques autour de leur organites, dont beaucoup sont détaillés ci-dessous. Il s'agit d'une bicouche phospholipidique ou de deux couches construites de manière identique se faisant face en "image miroir". C'est autant une machine dynamique qu'une simple barrière.
Cytoplasme: Cette matrice gélatineuse est la substance dans laquelle reposent le noyau, les organites et d'autres structures cellulaires, comme des morceaux de fruits dans un dessert à la gélatine classique. Les substances se déplacent dans le cytoplasme par diffusion, ou des zones à plus forte concentration de ces substances vers des zones à plus faible concentration.
Ribosomes : Ces structures, qui ne possèdent pas leurs propres membranes et ne sont donc pas considérées comme de véritables organites, sont les sites de synthèse des protéines dans les cellules et sont elles-mêmes constituées de sous-unités protéiques. Ils ont des "stations d'accueil" pour acide ribonucléique messager (ARNm), qui porte les instructions de l'ADN du noyau, et les acides aminés, les « éléments constitutifs » des protéines.
ADN : La cellule matériel génétique siège dans le cytoplasme des cellules procaryotes, mais dans les noyaux (le pluriel de "noyau") des cellules eucaryotes. Constitué de monomères, c'est-à-dire de sous-unités répétitives, appelés nucléotides, dont il existe quatre types de base, l'ADN est emballé avec des protéines de soutien appelées histones dans une longue substance filandreuse appelée chromatine, elle-même divisée en chromosomes chez les eucaryotes.
Organelles de cellules eucaryotes
Les organites fournissent d'excellents exemples de structures cellulaires qui servent à des fins distinctes, nécessaires et uniques qui reposent sur maintenir des mécanismes de transport qui à leur tour dépendent de la façon dont ces structures se rapportent physiquement au reste de la cellule.
Mitochondries sont peut-être les molécules les plus importantes en termes à la fois de leur aspect distinctif au microscope et de leur fonction, qui est d'utiliser les produits des réactions chimiques qui décomposent le glucose dans le cytoplasme pour extraire une grande affaire de adénosine triphosphate (ATP) tant que l'oxygène est présent. Ceci est connu comme respiration cellulaire et se déroule principalement sur la membrane mitochondriale.
D'autres organites clés comprennent le réticulum endoplasmique, une sorte d'« autoroute » cellulaire qui emballe et déplace les molécules entre les ribosomes, le noyau, le cytoplasme et l'extérieur de la cellule. Corps de Golgi, ou "disques" qui se détachent du réticulum endoplasmique comme de petits taxis. Lysosomes, qui sont des corps sphériques creux qui décomposent les déchets formés lors des réactions métaboliques de la cellule.
Les membranes plasmiques sont les gardiens des cellules
Les trois fonctions de la membrane cellulaire préservent l'intégrité de la cellule elle-même, servant de membrane semi-perméable à travers laquelle les petites molécules peuvent passer et facilitant la transport actif de substances via des « pompes » noyées dans la membrane.
Les molécules qui composent chacune des deux couches de la membrane sont phospholipides, qui ont des « queues » hydrophobes faites de graisse qui sont tournées vers l'intérieur (et donc l'une vers l'autre) et des « têtes » contenant du phosphore hydrophile qui font face vers l'extérieur (et ce vers l'intérieur et l'extérieur de l'organite elle-même, ou dans le cas de la membrane cellulaire proprement dite, l'intérieur et l'extérieur de la cellule lui-même).
Celles-ci sont linéaires et perpendiculaires à la structure globale en forme de feuille de la membrane dans son ensemble.
Un regard plus attentif sur les phospholipides
le phospholipides sont suffisamment proches les uns des autres pour empêcher l'entrée de toxines ou de grosses molécules qui pourraient nuire à l'intérieur si le passage était autorisé. Mais ils sont suffisamment éloignés les uns des autres pour permettre aux petites molécules nécessaires aux processus métaboliques, comme l'eau, le glucose (le sucre tout les cellules utilisent pour l'énergie) et les acides nucléiques (qui sont utilisés pour construire des nucléotides et donc l'ADN et l'ATP, la "monnaie énergétique" dans tous les cellules).
La membrane a des "pompes" intégrées parmi les phospholipides qui utilisent l'ATP pour faire entrer ou sortir des molécules qui ne seraient pas traversent ordinairement, soit à cause de leur taille, soit parce que leur concentration est plus importante du côté où les molécules sont pompées vers. Ce processus appelé transport actif.
Le noyau est le cerveau de la cellule
Le noyau de chaque cellule contient une copie complète de tout l'ADN d'un organisme sous forme de chromosomes; les humains ont 46 chromosomes, dont 23 hérités de chaque parent. Le noyau est entouré d'une membrane plasmique appelée enveloppe nucléaire.
Au cours d'un processus appelé mitose, l'enveloppe nucléaire est dissoute et le noyau se divise en deux après que tous les chromosomes ont été copiés ou répliqués.
Ceci est suivi peu de temps par la division de la cellule entière, un processus connu sous le nom de cytokinèse. Il en résulte la création de deux cellules filles identiques l'une à l'autre ainsi qu'à la cellule mère.