Bioéléments, Biomolécules, Cellules et Tissus : Les Bases de la Vie

Les Bioéléments et les Biomolécules

Les bioéléments sont les éléments chimiques qui constituent les êtres vivants.

1. Les Biomolécules Inorganiques : L'eau et les Minéraux

L'eau

• L’eau est le constituant majeur de la matière vivante.
• Elle représente 65% de la masse totale du corps humain.
• Elle constitue un milieu favorable à la mobilité des molécules et donc aux réactions chimiques du métabolisme.

Les Sels Minéraux

Ils représentent 4% du poids de notre corps. Ils peuvent apparaître sous deux formes :

• À l’état de solutions : dans le sang, à l’intérieur des cellules ou autour d’elles. Ils sont très importants pour maintenir le pH. Quelques éléments chimiques comme le fer, le potassium, le magnésium ou le calcium sont très importants pour certains processus biologiques.
• À l’état solide sous forme de cristaux : comme le phosphate de calcium dans les os ou les dents. Ils ont une fonction structurale.

2. Les Biomolécules Organiques

Les Glucides

Les glucides sont formés essentiellement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Ils sont très abondants dans la matière vivante. Ils jouent un rôle principalement dans le métabolisme énergétique.

Les Lipides

Les lipides sont formés de carbone et d’hydrogène. Ils sont généralement définis comme des molécules insolubles dans l’eau. La structure des lipides est variée, tout comme leurs fonctions :

• Ils forment des réserves énergétiques aussi bien chez les animaux que chez les végétaux.
• Certaines hormones impliquées dans la communication sont des lipides.

Les Protéines

Les protéines sont formées essentiellement de carbone, d’oxygène, d’hydrogène et d’azote. Leurs rôles sont multiples :

• Un rôle structural et mécanique : maintien de la forme des cellules, contraction musculaire, etc.
• Une fonction de défense de l’organisme : anticorps, récepteurs des cellules T.
• Un rôle messager : hormones (insuline), neurotransmetteurs.
• Un rôle régulateur : expression des gènes, contrôle de la division cellulaire.

Les Acides Nucléiques

Les acides nucléiques sont formés essentiellement de carbone, d’oxygène, d’hydrogène, d’azote et de phosphore. Leur rôle est essentiel car ils forment l’ADN, support de l’information génétique.

La Cellule : Unité de Base du Vivant

Il existe différents types de cellules. En premier lieu, on doit faire la différence entre les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes. Quand même, elles ont toutes des éléments communs. Toute cellule contient trois éléments fondamentaux :

• De l’ADN, la molécule de l’hérédité.
• Le cytoplasme, milieu interne cellulaire.
• La membrane cytoplasmique qui délimite et protège la cellule, et permet des échanges entre les milieux intracellulaires et extracellulaires.

La Cellule Procaryote

Chez les procaryotes, la majeure partie du matériel génétique réside dans une seule molécule circulaire d’ADN, située directement dans le cytoplasme de la cellule. La cellule procaryote est alors dépourvue de noyau. Les bactéries, comme Escherichia coli, ou les cyanobactéries sont des organismes procaryotes. Tous les organismes procaryotes sont unicellulaires.

La Cellule Eucaryote

La cellule eucaryote possède un noyau, compartiment qui contient l’ADN et qui est séparé du reste du contenu cellulaire par une membrane nucléaire. Les plantes, les champignons, les algues, les protozoaires et les animaux sont des organismes composés de cellules eucaryotes. Parmi eux, il y a des êtres vivants unicellulaires (comme les protozoaires ou les levures), mais la plupart sont des êtres vivants pluricellulaires (comme les plantes ou les animaux). Il existe des différences entre les cellules des plantes, des champignons et des animaux.

Structure de la Cellule Animale

Éléments Structuraux

• Une membrane cytoplasmique qui délimite et protège la cellule.
• Un cytoplasme, sorte de gelée visqueuse qui contient les organites cellulaires (comme la mitochondrie par exemple) permettant le fonctionnement de la cellule, ainsi que des substances indispensables à la vie.
• Les organites sont des structures intracellulaires situées dans le cytoplasme. Ils remplissent une fonction propre à chacun.
• Un noyau, délimité par une membrane nucléaire, qui contrôle l’activité cellulaire et est le lieu de stockage de l’information génétique.

L’information génétique correspond aux informations qui commandent les actions relatives aux caractères héréditaires.

Les Organites et leur Rôle

• Le Réticulum Endoplasmique (RE) : Ensemble de sacs aplatis, qui comprend :
  • Le réticulum endoplasmique rugueux (RER), parcouru de ribosomes, qui servent à la production de protéines.
  • Le réticulum endoplasmique lisse (REL), où sont produits des lipides qui constituent des membranes.
• Les Ribosomes : Particules de protéines et d'ARN, qui se trouvent dans le cytosol, sur la membrane nucléaire ou sur le RER. Leur rôle est la synthèse des protéines.
• L’Appareil de Golgi : Un entassement de sacs, qui est le lieu de modification et de tri des molécules produites par la cellule.
• Les Lysosomes : Contiennent des enzymes digestives, qui hydrolysent des molécules et des organites usagés.
• Les Mitochondries : Servent à la respiration cellulaire. Elles libèrent l’énergie contenue dans la nourriture (des glucides).
• Les Centrioles : Organites cylindriques et creux. Ils jouent un rôle important dans la division cellulaire et ils organisent le cytosquelette.
• Le Cytosquelette : Il est à la fois l’ossature de la cellule et l’élément moteur de ses mouvements.

Les Tissus Biologiques

A) Les Tissus Épithéliaux

Le tissu épithélial est composé de cellules qui se renouvellent rapidement. C’est un tissu non vascularisé. Il assure plusieurs fonctions : la protection, le transport de matières vers et hors des cellules, et la libération de substances chimiques (enzymes, hormones).

1. Tissu Épithélial de Revêtement

L’épithélium forme la couche externe de la peau et il recouvre les organes.

2. Tissu Épithélial Glandulaire

Le tissu épithélial comprend des glandes qui sont également faites de cellules épithéliales, comme la thyroïde.

Types de Glandes :

• Glandes exocrines (à sécrétion externe) : Elles sont toujours associées à une cavité externe du corps, et vont déverser leur produit de sécrétion à l’intérieur de celle-ci (ex: la glande parotide ou la glande caliciforme de l’épithélium respiratoire).
• Glandes endocrines (à sécrétion interne) : Elles élaborent un produit de sécrétion (hormones) qui va pouvoir être excrété par les cellules et passer dans les capillaires sanguins.
• Glandes amphicrines : Certaines glandes contiennent à la fois des cellules exocrines et endocrines (ex: le pancréas).

B) Tissu Conjonctif

Le tissu conjonctif maintient les parties du corps ensemble et il soutient d’autres tissus. De plus, il protège les organes. Les os, le cartilage, les ligaments, les tendons et la graisse sont tous des tissus conjonctifs. Le sang et la lymphe sont aussi des tissus conjonctifs sous forme liquide, constitués de cellules dans un liquide.

C) Tissu Musculaire

Le tissu musculaire a pour fonctions la contraction et le relâchement. Il existe 3 types de muscle dans le corps :

1. Les muscles squelettiques : Ils peuvent être contrôlés (volontaires), comme les biceps pour les bras et les quadriceps pour les jambes.
2. Les muscles lisses : Ils ne peuvent pas être contrôlés (involontaires), comme ceux des organes de l’appareil digestif qui font circuler la nourriture et les déchets dans le corps.
3. Le muscle cardiaque : Il aide à faire circuler le sang et à maintenir la pression artérielle. Il n’est présent que dans le cœur.

D) Tissu Nerveux

Le tissu nerveux envoie des signaux électriques d’une partie du corps à une autre. Ces signaux participent surtout aux sensations et aux mouvements. Le tissu nerveux forme le cerveau, la moelle épinière et les nerfs. Deux types principaux de cellules composent le tissu nerveux :

1. Les neurones : Ce sont des cellules qui envoient des signaux électriques.
2. Les cellules neurogliales : Elles soutiennent le tissu nerveux et fournissent les éléments nutritifs aux neurones.