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Biologie cellulaire exercices et méthodes Sandra Racano Diplômée de l’universit

Biologie cellulaire exercices et méthodes Sandra Racano Diplômée de l’université de Liège (Belgique) Pierre Rigo Diplômé de l’université de Liège (Belgique) Licence • PACES • CAPES Sous la direction de Marc Thiry Professeur à l’université de Liège (Belgique) © Dunod, 2014 5, rue Laromiguière, 75005 Paris www.dunod.com ISBN 978-2-10-070711-9 Illustration de couverture Portion d’un épithélium œsophagien d’une larve de triton. Deux types de cellules sont visibles : des cellules de recou- vrement pourvues de cils au niveau apical et des cellules productrices de mucus (les grains de mucus sont colorés en bleu). Les noyaux cellulaires sont colorés en rouge. Photographie de Nicolas Thelen. 3 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Avant-propos 5 Comment utiliser cet ouvrage 6 Remerciements 8 1 Unicité chimique du vivant 9 QCM……………………………………………………………………………………………… 18 Vrai ou faux… ………………………………………………………………………………… 24 Exercices… ……………………………………………………………………………………… 29 Schéma de synthèse : La composition chimique des êtres vivants… ……………… 34 2 Unicité structurale du vivant et méthodes d’étude de la cellule 35 QCM……………………………………………………………………………………………… 45 Vrai ou faux… ………………………………………………………………………………… 51 Exercices… ……………………………………………………………………………………… 54 Schémas de synthèse : Unicité structurale du vivant… ……………………………… 58 Les méthodes d’étude de la cellule… ……………………… 59 3 La périphérie cellulaire 61 QCM……………………………………………………………………………………………… 71 Vrai ou faux… ………………………………………………………………………………… 76 Exercices… ……………………………………………………………………………………… 83 Schéma de synthèse : La périphérie cellulaire des eucaryotes… …………………… 92 4 Le noyau 93 QCM…………………………………………………………………………………………… 103 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 108 Exercices… …………………………………………………………………………………… 114 Schéma de synthèse : Le noyau… ……………………………………………………… 119 5 Le réticulum endoplasmique et les ribosomes 121 QCM…………………………………………………………………………………………… 130 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 135 Exercices… …………………………………………………………………………………… 139 Schéma de synthèse : Le réticulum endoplasmique et les ribosomes…………… 148 6 L’appareil de Golgi 149 QCM…………………………………………………………………………………………… 153 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 156 Exercices… …………………………………………………………………………………… 160 Schéma de synthèse : L’appareil de Golgi… …………………………………………… 162 Table des matières 4 7 Les lysosomes 163 QCM…………………………………………………………………………………………… 169 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 172 Exercices… …………………………………………………………………………………… 176 Schéma de synthèse : Les lysosomes… ……………………………………………… 179 8 Les peroxysomes 181 QCM…………………………………………………………………………………………… 185 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 187 Exercices… …………………………………………………………………………………… 190 Schéma de synthèse : Les peroxysomes… …………………………………………… 192 9 Les mitochondries 193 QCM…………………………………………………………………………………………… 203 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 207 Exercices… …………………………………………………………………………………… 212 Schémas de synthèse : Métabolisme énergétique… ………………………………… 217 Les mitochondries… ………………………………………… 218 10 Les chloroplastes 219 QCM…………………………………………………………………………………………… 230 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 234 Exercices… …………………………………………………………………………………… 238 Schéma de synthèse : Les chloroplastes… …………………………………………… 242 11 Les filaments cellulaires 243 QCM…………………………………………………………………………………………… 253 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 256 Exercices… …………………………………………………………………………………… 261 Schéma de synthèse : Les filaments cellulaires… …………………………………… 264 12 Les procaryotes 265 QCM…………………………………………………………………………………………… 273 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 276 Exercices… …………………………………………………………………………………… 280 Schéma de synthèse : Les procaryotes………………………………………………… 285 13 La multiplication cellulaire 287 QCM…………………………………………………………………………………………… 297 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 301 Exercices… …………………………………………………………………………………… 308 Schémas de synthèse : Cycle, mort et rythmes cellulaires chez les eucaryotes… 314 La division cellulaire chez les eucaryotes et chez les procaryotes… …………… 315 14 La reproduction des organismes 317 QCM…………………………………………………………………………………………… 328 Vrai ou faux… ……………………………………………………………………………… 332 Exercices… …………………………………………………………………………………… 337 Schéma de synthèse : La reproduction des organismes… ………………………… 343 La reproduction sexuée… …………………………………… 344 Annexes 345 Index 348 5 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Avant-propos Le véritable enseignement n’est point de te parler mais de te conduire. Antoine de Saint Exupéry Ce livre a été conçu comme un outil pédagogique pour aider les étudiants des premières années d’études supérieures à appréhender les concepts fondamentaux de la biologie cellulaire. Une série d’exercices incite l’étudiant à se poser des ques- tions sur la matière et complète ainsi progressi- vement ses connaissances. L’ouvrage présente en quatorze chapitres les bases de la biologie cellulaire, en commençant par un exposé sur l’unicité chimique des êtres vivants, une présentation des plans d’organisa- tion du vivant et des méthodes d’investigation de la cellule qui sont le point de départ du progrès des connaissances dans le domaine. Les diffé- rents compartiments structuraux et fonctionnels de la cellule eucaryote sont ensuite abordés suc- cessivement, de la membrane plasmique aux filaments cellulaires en passant par le noyau et les différents organites. L’organisation morpho- fonctionnelle de la cellule procaryote fait l’objet du chapitre suivant. L’ouvrage se termine par deux chapitres consacrés à la continuité de la vie, le premier sur le cycle, la division et la mort cellulaires et l’autre sur la reproduction des orga- nismes et la différenciation cellulaire. Ce découpage est nécessairement arbitraire, c’est pourquoi dans chaque chapitre présentant une notion précise, de multiples renvois per- mettent au lecteur de se référer rapidement aux données associées à la question traitée. Chaque chapitre débute par un rappel théorique synthétique, sous forme de fiches, accompagné de schémas didactiques destinés à faciliter la com- préhension des données et leur mémorisation. Puis, de nombreux exercices de différents types (QCM, questions Vrai/Faux et exercices de syn- thèse) et de difficulté croissante, sont proposés afin d’évaluer ses connaissances et d’appliquer les concepts fondamentaux de la biologie cellu- laire. Chaque QCM fait l’objet d’une correction commentée. Les questions Vrai/Faux jouissent également d’une réponse détaillée et les exer- cices de synthèse bénéficient de conseils métho- dologiques pour aider l’étudiant à construire une réponse. Un ou deux schémas de synthèse à la fin de chaque chapitre relient les différentes notions abordées pour aider à une réflexion plus globale. Des bonus web (exercices d’entraînement supplémentaires), téléchargeables sur la page associée à l’ouvrage sur dunod.com complètent l’ouvrage. Cet ouvrage de biologie cellulaire est destiné aux étudiants de licence de Sciences de la vie et de la PACES et aux candidats au CAPES de SVT (en France) ainsi qu’aux étudiants du premier Bachelier des Facultés de Sciences, de Méde- cine et de Médecine vétérinaire (en Belgique). Il pourra aussi être consulté avantageusement par tous ceux qui ressentent le besoin de mettre à jour leurs connaissances dans un domaine en perpétuelle évolution, et qui est devenu indispen- sable à la compréhension des grandes fonctions biologiques et à celle de leurs désordres. 6 Des rappels de cours sous forme de fiches 14 chapitres et leurs mots-clés Comment utiliser 1 Unicité chimique du vivant • éléments chimiques • molécules inorganiques • eau • sels minéraux • molécules organiques • glucides • polysaccharides • lipides • acides gras • triglycérides • phospholipides • stéroïdes • protéines • acides aminés • acides nucléiques • nucléotides • ADN • ARN Mots-clés Trois gouttelettes lipidiques dans le cytoplasme d’une cellule épithéliale tapissant une alvéole pulmonaire chez le rat. MET . Cliché : Prof. Marc Thiry. P001-352-9782100707119.indd 9 23/03/14 18:32 122 Fiche 1 Le réticulum endoplasmique Définition Le réticulum endoplasmique est un système de cavités (ou citernes) limitées par une simple membrane comprenant deux compartiments qui communiquent l’un avec l’autre : le réticulum endoplasmique lisse (REL) et le réticulum endoplasmique granuleux (REG). Ces deux compartiments ont un constituant commun de type membranaire, mais ils diffèrent par la forme des cavités et par la présence sur la face externe de celles-ci, dans le cas du REG, de ribosomes. Le REL est formé d’un « labyrinthe » de fins canalicules interconnectés carac- térisés par l’absence de ribosomes. Ce type de réticulum est fortement développé dans les cellules synthétisant des stéroïdes et dans les cellules musculaires. Au sein de ces dernières, il porte le nom de réticulum sarcoplasmique et permet le stockage des ions calcium, mais aussi leur libération quand les cellules se contractent (voir Chapitre 11). Le REG a une organisation sacculaire ; ses membranes sont recouvertes de ribosomes. La membrane du REG est en continuité avec la membrane externe du noyau. Il est par- ticulièrement abondant dans les cellules séreuses, les plasmocytes (globules blancs) et les neurones. Dans les cellules nerveuses, les citernes du REG sont rassemblées autour du noyau sous la forme d’agrégats appelés corps de Nissl. La membrane du réticulum endoplasmique L’architecture moléculaire des membranes du réticulum est semblable à celle de la membrane plasmique (bicouche lipidique et protéines, voir Chapitre 3). Toutefois, les protéines sont en plus grande quantité que dans la membrane plasmique (70 % au lieu de 60 %). Ces membranes possèdent notamment des enzymes nécessaires à la synthèse des protéines, au métabolisme des lipides et aux phénomènes de détoxi- fication. Fiche 2 Les ribosomes Les ribosomes sont des particules ribonucléoprotéines (ou RNP) constituées d’ARNr couplés à des protéines. Certains, appelés ribosomes liés, sont accolés à la face cytoso- lique des membranes du réticulum ou de la membrane externe de l’enveloppe nucléaire, d’autres, baptisés ribosomes libres, baignent au sein du cytosol. Ils assurent la synthèse des protéines en assemblant des acides aminés dans un ordre prédéterminé, suite à la lecture d’un ARNm. Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités de dimensions inégales qui sont désignées en fonction de leur coefficient de sédimentation : P001-352-9782100707119.indd 122 23/03/14 18:32 123 Vrai ou faux ? QCM Fiches © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Exercices 5. Le réticulum endoplasmique • la petite sous-unité a un coefficient de sédimentation de 40S (30S chez les proca- ryotes). Elle est constituée d’une molécule d’ARNr 18S (16S chez les procaryotes) et de 33 protéines ribosomiques (21 chez les procaryotes). Cette sous-unité contient le site d’attachement à l’ARNm uploads/Philosophie/ extrait-du-livre 1 .pdf