TYPES DE CELLULES: CELLULES PROCARYOTES, CELLULES EUCARYOTES - LA BIOLOGIE - 2025

Deux types de cellules composent tous les organismes vivants que nous pouvons identifier dans la nature; ceux-ci sont connus comme procaryotes et eucaryotes. Les premiers sont typiques de certains micro-organismes, tandis que les seconds forment des organismes multicellulaires aussi complexes que les plantes et les animaux.

Les cellules représentent l'unité de base de base de la vie, qui est connue plus ou moins depuis 1840. On dit qu'elles sont des "unités de base" puisque dans chacune d'elles se trouvent les mêmes processus que l'on reconnaît dans les organismes "supérieurs" ou supérieurs. complexe.

Schéma des deux types de cellules dans la nature: eucaryotes et procaryotes. Les parties principales sont affichées, montrant les différences entre elles (Source: Aucun auteur lisible par machine fourni. Mortadelo2005 supposé (basé sur des revendications de droits d'auteur). Via Wikimedia Commons)

Ainsi, une cellule est le plus petit être vivant qui puisse se nourrir, se métaboliser, grandir et se reproduire, laissant une progéniture (une cellule ne peut provenir que d'une autre cellule préexistante).

La taille des cellules peut varier considérablement. Si l'on considère la taille d'une petite bactérie, qui peut mesurer un peu plus de 100 microns, et la comparer à celle du neurone d'un être humain adulte, qui peut mesurer jusqu'à 1 mètre, on trouvera une différence d'environ 6 ordres de grandeur.

Cependant, comme les processus qui se produisent en leur sein sont similaires, les différents types de cellules partagent de nombreuses caractéristiques. Par exemple, tous sont entourés d'une membrane qui les sépare de l'environnement qui les entoure et qui permet le passage sélectif des substances d'un côté à l'autre.

L'espace entouré par cette membrane contient une sorte de liquide ou fluide appelé cytosol, dans lequel se trouvent les composants intracellulaires qui rendent possible le métabolisme et la reproduction, pour ne citer que quelques processus.

Le cytosol de toutes les cellules contient (séparés ou non par des membranes internes) le matériel héréditaire composé d'acides nucléiques; grande quantité de protéines structurales et avec une activité enzymatique; ions, glucides et autres molécules de nature chimique différente.

Certaines cellules ont une paroi cellulaire qui recouvre leur membrane plasmique et qui leur confère une certaine rigidité, support et résistance mécanique et chimique. En outre, les organismes procaryotes et eucaryotes peuvent avoir des structures telles que les cils et les flagelles, qui servent à des fins multiples.

Des cellules procaryotes

Les cellules procaryotes sont des cellules relativement simples. Son nom vient du grec «pro», qui signifie avant, et «karyon» qui signifie noyau, et ceci est utilisé pour désigner des organismes avec un noyau primordial ou «primitif», qui n'ont pas de noyau membraneux.

Les organismes procaryotes sont des bactéries et des archées. Les bactéries représentent l'un des groupes d'êtres vivants les plus importants d'un point de vue écologique et pratique (anthropocentrique), ainsi que par rapport à leur abondance (nombre d'individus).

Schéma d'une cellule procaryote «moyenne» (Source: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats). Étiquettes espagnoles par Alejandro Porto. Via Wikimedia Commons)

Les archées, abondantes comme les bactéries, habitent des lieux inhospitaliers et hostiles tels que les saumures, les sources volcaniques ou les sites très acides et chauds.

Il existe de nombreuses différences entre les archées et les bactéries, mais seules les caractéristiques les plus distinctives des bactéries seront mentionnées ci-dessous, car elles constituent le groupe le plus connu.

- Caractéristiques

Les procaryotes ont des tailles et des formes très variables, qui dépendent fondamentalement de l'espèce et du mode de vie considérés. Les bactéries, par exemple, se distinguent morphologiquement en cocci et bacilles.

Les cocci ont des formes presque sphériques et peuvent s'associer les uns aux autres pour former des agrégats cellulaires (semblables à une grappe de raisin) qui sont caractéristiques de certaines espèces.

Les bacilles sont en forme de bâtonnet, mais leur largeur et leur longueur sont très variables; Ceux-ci peuvent également être associés les uns aux autres, formant des chaînes similaires à une «chaîne» de chorizo.

Salmonella typhimurium (rouge) envahissant les cellules humaines. Auteur: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Par le gouvernement américain (fichier: SalmonellaNIAID.jpg), via Wikimedia Commons

Les cellules procaryotes ont un grand nombre de structures, qui sont responsables de la réalisation de tous leurs processus vitaux. L'une des caractéristiques qui différencie une bactérie de toute cellule eucaryote est l'absence de structures membraneuses internes.

En d'autres termes, les bactéries sont dépourvues d'organites cytosoliques comme celles que l'on trouve chez les eucaryotes (mitochondries, noyau, réticulum endoplasmique, etc.).

- Parties d'une cellule procaryote

Une bactérie; cellule procaryote, organismes unicellulaires

Les parties qui peuvent être distinguées chez la plupart des procaryotes sont la membrane plasmique, les ribosomes, les corps d'inclusion, la région nucléoïde, l'espace périplasmique, la paroi cellulaire, la capsule, les fimbriae et les pili et flagelles.

Plasma ou membrane cellulaire

La membrane qui recouvre les cellules bactériennes remplit diverses fonctions d'interface entre elles et leur environnement. Il est composé de lipides disposés en bicouche et de quelques protéines associées qui, ensemble, forment une structure ne dépassant pas 10 nm d'épaisseur.

Les faces de la bicouche qui «font face» «à l'intérieur» et «à l'extérieur» des cellules contiennent la partie hydrophile des lipides, tandis que leur intérieur est hautement hydrophobe. Les protéines associées peuvent être intégrales ou périphériques, selon la nature chimique de leur association.

Les procaryotes n'ont pas de structures membraneuses internes, cependant, leurs membranes plasmiques peuvent former des invaginations ou des plis proéminents à l'intérieur et ceux-ci remplissent différentes fonctions.

Cytoplasme

Le cytoplasme est l'espace entre la membrane cellulaire et le noyau; contient le cytosol. Il est assez similaire au cytoplasme des cellules eucaryotes.

Cytosol

La membrane plasmique renferme une substance liquide appelée cytosol. Il n'y a pas de protéines cytosquelettiques ou d'organites membraneuses dans ce fluide, mais des «régions» avec des fonctions définies et des composants spécifiques peuvent être distinguées.

Un bon exemple de certaines «structures» associées au cytosol des bactéries est celui des corps d'inclusion, qui sont des granules composés de matière organique ou inorganique noyée dans la matrice cytosolique.

Ribosomes et chaperons moléculaires

Dans le cytosol d'une cellule procaryote, on peut voir un grand nombre de particules (parfois associées à la membrane plasmique) responsables de la synthèse des protéines cellulaires; Ceux-ci sont connus sous le nom de ribosomes et se trouvent également dans les cellules eucaryotes, bien qu'ils soient plus gros dans ces dernières.

En association étroite avec les ribosomes, il existe également des protéines appelées chaperons moléculaires, chargées de collaborer avec le repliement des protéines synthétisées par les ribosomes.

Le nucléoïde

Les cellules procaryotes possèdent normalement une molécule d'ADN qui constitue un chromosome circulaire double brin. Ce chromosome n'est pas enfermé dans un noyau délimité par une membrane, mais est plutôt emballé dans une région définie du cytosol.

Cette région est connue sous le nom de région nucléoïde ou nucléaire. C'est celui qui contient toutes les informations génétiques qui définissent les caractéristiques d'une bactérie et celui qui se réplique au moment de la division cellulaire.

La paroi cellulaire des bactéries

Toutes les bactéries ont une paroi cellulaire qui entoure la membrane plasmique. Cette structure est très importante pour la survie des procaryotes, car elle leur confère une certaine résistance à la lyse osmotique.

En fonction des caractéristiques de la paroi cellulaire, deux grands groupes de bactéries ont été distingués: Gram positif et Gram négatif.

La paroi cellulaire des bactéries Gram-positives est composée d'une couche homogène de peptidoglycane (N-acétyl glucosamine et acide N-acétylmuramique) qui entoure la membrane plasmique.

Les bactéries à Gram négatif ont également une paroi cellulaire peptidoglycane sur la membrane plasmique, mais ont également une membrane externe supplémentaire qui les entoure.

L'espace entre la paroi cellulaire et la membrane plasmique des deux types de bactéries est appelé espace périplasmique, où sont logés un grand nombre d'enzymes et d'autres protéines ayant des fonctions importantes.

Certaines bactéries, en plus de la paroi cellulaire, contiennent une couche de polysaccharides et de glycoprotéines qui agissent pour protéger contre la dessiccation ou l'attaque par des agents pathogènes tels que les bactériophages; il fonctionne également dans les processus d'adhésion cellulaire.

Les plasmides

Les plasmides sont des structures circulaires d'ADN. Ce sont des porteurs de gènes qui n'interviennent pas dans la reproduction.

Capsule

Il se trouve dans certaines cellules bactériennes et aide à retenir l'humidité, aide la cellule à adhérer aux surfaces et aux nutriments. C'est un revêtement externe supplémentaire qui protège la cellule lorsqu'elle est absorbée par d'autres organismes.

Pili

Les cellules procaryotes ont également des structures externes appelées «pili» qui sont une sorte de «poils» à la surface de ces cellules et qui jouent souvent un rôle important dans l'échange d'informations génétiques entre bactéries.

Matériel génétique (ADN et ARN)

Les cellules procaryotes possèdent de grandes quantités de matériel génétique sous forme d'ADN et d'ARN. Parce que les cellules procaryotes n'ont pas de noyau, le cytoplasme contient le seul grand brin circulaire d'ADN qui contient la plupart des gènes nécessaires à la croissance, la reproduction et la survie des cellules.

Des cellules eucaryotes

Exemple de cellule eucaryote (cellule animale) et ses parties (Source: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Les cellules eucaryotes constituent la plupart des organismes que nous voyons dans la nature. Les eucaryotes sont des levures et autres champignons unicellulaires, des arbres géants comme les séquoias et des mammifères majestueux comme les baleines bleues.

Par rapport aux cellules procaryotes, les cellules eucaryotes sont considérablement plus grandes et plus complexes, car elles ont un grand nombre d'organites internes et de systèmes membraneux complexes intégrés dans leur cytosol.

Le mot «eucaryote» vient du grec «eu», qui signifie vrai et «karyon», qui signifie noyau et est utilisé pour nommer les cellules qui ont un «vrai noyau», délimité par une membrane.

- Caractéristiques

Les animaux, les plantes, les champignons et certains organismes unicellulaires tels que les amibes et les levures sont constitués de cellules eucaryotes.

Avec leurs différences, les cellules qui composent ces organismes ont une organisation interne complexe: elles ont un noyau membraneux et une grande diversité d'organites internes, des membranes séparées.

- Parties d'une cellule eucaryote

Cytoplasme

Il est situé entre la membrane plasmique et le noyau, à l'intérieur se trouvent les organites et le cytosquelette. Les espaces contenus par les membranes des organites constituent les microcompartiments intracellulaires.

Membrane plasmatique

Noyau de cellule eucaryote

Le noyau est l'organite intracellulaire le plus important et le plus caractéristique d'une cellule eucaryote. C'est le «conteneur» où le matériel génétique (acides nucléiques) est enfermé en étroite association avec des protéines appelées «histones», qui forment des chromosomes eucaryotes.

Cet organite est délimité par l'enveloppe nucléaire, qui correspond à une paire de membranes concentriques séparant les composants nucléaires du reste du cytosol et qui a des fonctions importantes du point de vue de l'expression des gènes.

Mitochondries

Mitochondries

Le cytosol d'une cellule eucaryote possède également d'autres organites membraneuses très importantes, responsables de la génération de l'énergie qui peut être utilisée par la cellule: les mitochondries.

Grâce à ces organites, les organismes vivants ont la capacité de vivre en présence d'oxygène.

Les mitochondries sont des structures «en forme de bâtonnet», semblables à une bactérie (consulter la théorie endosymbiotique), elles ont leur propre génome, elles se répliquent donc presque indépendamment de la cellule qui les héberge, et elles ont deux membranes, une interne fortement pliée et une externe., qui fait face au cytosol.

Un échange constant de métabolites et d'informations se produit entre les mitochondries, le cytosol et certains des organites membraneux des cellules eucaryotes, qui sont essentiels au fonctionnement de la cellule.

Ribosomes

Ce sont des structures essentielles pour la synthèse des protéines. Ils sont constitués d'ARN ribosomal et de protéines. Les ribosomes servent à fabriquer des protéines.

Les chloroplastes

Chloroplaste

Les plantes, algues et cyanobactéries, en plus des mitochondries, possèdent des organites (plastes) spécialisés dans la photosynthèse. Ceux-ci contiennent de nombreuses invaginations et processus membraneux internes, riches en pigments et enzymes spécifiques.

Réticulum endoplasmique rugueux (RER)

C'est une zone du réticulum qui a des ribosomes associés à la membrane organite. Dans celui-ci, les protéines sont modifiées et synthétisées. Sa fonction principale est de produire des protéines qui agissent à l'extérieur de la cellule ou à l'intérieur d'une vésicule.

Réticulum endoplasmique lisse (REL)

Cette région du réticulum n'a pas de ribosomes, son aspect lisse est donc responsable de la synthèse des lipides et des stéroïdes.

Complexe ou appareil de Golgi

Le complexe de Golgi est défini comme un «empilement de sacs aplatis» recouverts par une membrane. C'est l'un des sites de modification des protéines synthétisées dans le réticulum endoplasmique et est responsable de leur distribution vers d'autres régions de la cellule et vers l'extérieur.

Endosomes

Les endosomes peuvent être décrits comme des compartiments limités par une membrane qui fait partie des mécanismes d'endocytose. La fonction principale est la classification des protéines qui sont envoyées à travers les vésicules et acheminées vers leurs destinations finales, qui seraient divers compartiments cellulaires.

Les lysosomes

Les lysosomes sont de petits organites et sont responsables de la digestion intracellulaire des protéines «obsolètes», libérant des composés nutritifs vers le cytosol.

Pérosixomes

Les peroxisomes, quant à eux, sont principalement responsables de la dégradation des espèces réactives de l'oxygène et sont également impliqués dans l'oxydation des acides gras.

Dans certains micro-organismes parasites, il existe des peroxisomes modifiés et spécialisés pour le catabolisme du glucose, c'est pourquoi ils sont connus sous le nom de glycosomes.

Vacuoles

Les cellules végétales ont généralement une vacuole, qui sont de grands organites de grande importance pour la croissance et le développement des plantes, car elles occupent plus de 80% du volume total des cellules, contiennent de l'eau et ont un système endomembranaire connu comme le toneplast.

Cytosquelette

Un autre aspect qui différencie les cellules eucaryotes des procaryotes est la présence d'un réseau de protéines filamenteuses internes qui forment une sorte d'échafaudage dans le cytosol.

Cet «échafaudage» contribue non seulement à la stabilité mécanique des cellules, mais a également des fonctions importantes pour la communication intracellulaire, le transport interne et les mouvements cellulaires.

Microtubules

Il fait partie des éléments du cytosquelette avec les filaments. Ils peuvent s'allonger et se raccourcir, ce que l'on appelle l'instabilité dynamique.

- Cils et flagelles

Comme pour les bactéries, de nombreuses cellules eucaryotes, animales et végétales, ont des structures externes composées de microtubules qui fonctionnent en particulier dans la locomotion et le mouvement.

Les flagelles sont des structures jusqu'à 1 mm de long, tandis que les cils peuvent mesurer de 2 à 10 microns de longueur. Ces structures sont abondantes dans les micro-organismes et dans les petits organismes multicellulaires.

Chez les animaux et les plantes, il existe également des cellules avec des cils et des flagelles. Tel est le cas des flagelles des spermatozoïdes et des cils qui tapissent les surfaces cellulaires qui composent l'épithélium interne de certains organes.

Centrioles

Les centrioles sont des structures creuses en forme de cylindre constituées de microtubules. Ses dérivés génèrent les corps basaux des cils et n'apparaissent que dans les cellules de type animal.

Filaments

Ils peuvent être classés en filaments d'actine et en filaments intermédiaires. Les cellules d'actine sont des filaments flexibles de molécules d'actine et les intermédiaires sont des fibres en forme de corde qui se forment à partir de différentes protéines.

Protéasomes

Ce sont les complexes protéiques qui dégradent enzymatiquement les protéines endommagées.

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