Biologie : Transport, Génétique et Évolution Cellulaire

Hypothèse de la tension-cohésion-adhésion

Les cellules du mésophylle perdent de l'eau, créant un déficit en eau au sommet de la plante. Cela génère une pression négative appelée tension. La concentration en solutés dans ces cellules augmente, ce qui accroît la pression osmotique.

• Les cellules du mésophylle deviennent hypertoniques par rapport au xylème et font passer les molécules d'eau vers ces cellules.
• Les molécules d'eau restent liées les unes aux autres grâce aux forces de cohésion (entre les molécules d'eau) et d'adhésion (entre l'eau et le xylème), formant une colonne continue qui adhère aux parois des vaisseaux.

Le mouvement de l'eau dans le mésophylle déplace la colonne d'eau (courant de transpiration). Plus la transpiration est rapide, plus la montée est rapide. La montée de l'eau crée un déficit d'eau dans le xylème de la racine, provoquant l'écoulement de l'eau de l'extérieur vers l'intérieur de la plante en croissance. Il y a un flux passif de l'eau des zones à potentiel hydrique élevé vers les zones où il est plus faible.

Nature chimique et structure de l'ADN

Les Nucléotides

• Acide phosphorique
• Pentoses (désoxyribose)
• Bases azotées :
  • Bases pyrimidiques : Cytosine (C), Thymine (T) et Uracile (U)
  • Bases puriques (à double anneau) : Adénine (A) et Guanine (G)

Reproduction sexuée et variabilité

Ségrégation des chromosomes homologues

La migration des chromosomes vers les pôles de la cellule est aléatoire. Ainsi, dans les gamètes formés, les chromosomes provenant de l'un ou l'autre parent sont combinés de façon aléatoire, conduisant à une grande variété de combinaisons possibles.

Crossing-over

Les segments des chromosomes homologues s'échangent. Ainsi, les deux chromatides de chaque chromosome deviennent différentes et se séparent aléatoirement en anaphase II.

La fécondation

La fusion aléatoire d'un gamète femelle et d'un gamète mâle augmente la variabilité génétique.

Les cycles de vie biologiques

Cycle de vie diplonte (ex: Humains)

• Les gamètes sont les seules cellules haploïdes.
• La méiose est pré-gamétique.
• Le zygote est diploïde et produit, par mitose, toutes les cellules somatiques de l'organisme.

Cycle de vie haplonte (ex: Spirogyre)

• Les gamètes sont haploïdes et fusionnent pour créer le zygote.
• Le zygote subit la méiose et donne naissance à des cellules qui, par mitoses successives, forment un organisme haploïde produisant des gamètes par mitose.
• La seule structure diploïde est le zygote ; la méiose est post-zygotique.

Cycle de vie haplodiplonte (ex: Fougères)

• Alternance de générations avec des stades multicellulaires haploïdes et diploïdes.
• La génération diploïde (sporophyte) produit des spores haploïdes par méiose (méiose pré-sporale).
• Les spores germent, se divisent par mitose et produisent une génération haploïde : le gamétophyte.
• Le gamétophyte produit des gamètes par mitose.
• La formation d'un zygote diploïde permet, par mitose, le développement du sporophyte.

Modèles d'évolution des cellules eucaryotes

Modèle autogène

Le système endomembranaire des cellules eucaryotes a évolué à partir d'invaginations spécialisées de la membrane cytoplasmique des cellules procaryotes. Ce modèle est corroboré par le fait que la face de la membrane tournée vers l'intérieur des compartiments intracellulaires est semblable à la surface externe de la membrane cytoplasmique, et vice versa.

Modèle endosymbiotique

Les cellules eucaryotes résultent de l'association symbiotique de plusieurs ancêtres procaryotes. Ce modèle soutient que le système endomembranaire a été formé par des invaginations de la membrane cytoplasmique, tandis que les mitochondries et les chloroplastes ont évolué à partir de cellules procaryotes ayant établi une relation d'endosymbiose avec des cellules hôtes. Les ancêtres des mitochondries étaient des procaryotes hétérotrophes aérobies, tandis que les ancêtres des chloroplastes étaient des procaryotes photosynthétiques.