Composants des cellules procaryotes

Toutes les cellules partagent quatre composants communs : 1) une membrane plasmique, une enveloppe extérieure qui sépare l’intérieur de la cellule de son milieu environnant ; 2) le cytoplasme, constitué d’un cytosol gélatineux à l’intérieur de la cellule dans lequel se trouvent d’autres composants cellulaires ; 3) l’ADN, le matériel génétique de la cellule ; et 4) les ribosomes, qui synthétisent les protéines. Cependant, les procaryotes diffèrent des cellules eucaryotes de plusieurs façons.

Un procaryote est un organisme simple, le plus souvent unicellulaire, dépourvu de noyau, ou de tout autre organite lié à une membrane. Nous verrons bientôt qu’il en va tout autrement chez les eucaryotes. L’ADN procaryote se trouve dans une partie centrale de la cellule : le nucléoïde (Figure \(\PageIndex{1}\)).

Dans cette illustration, la cellule procaryote a une forme ovale. Le chromosome circulaire est concentré dans une région appelée le nucléoïde. Le liquide à l'intérieur de la cellule s'appelle le cytoplasme. Les ribosomes, représentés par de petits cercles, flottent dans le cytoplasme. Le cytoplasme est entouré d'une membrane plasmique, elle-même entourée d'une paroi cellulaire. Une capsule entoure la paroi cellulaire. La bactérie représentée possède un flagelle qui dépasse d'une extrémité étroite. Les pili sont de petites protubérances qui dépassent de la capsule dans toutes les directions.
Figure \(\PageIndex{1}\) : Cette figure montre la structure généralisée d’une cellule procaryote. Tous les procaryotes possèdent de l’ADN chromosomique localisé dans un nucléoïde, des ribosomes, une membrane cellulaire et une paroi cellulaire. Les autres structures représentées sont présentes chez certaines bactéries, mais pas toutes.

La plupart des procaryotes ont une paroi cellulaire en peptidoglycane et beaucoup ont une capsule polysaccharidique (figure \(\PageIndex{1}\)). La paroi cellulaire agit comme une couche supplémentaire de protection, aide la cellule à conserver sa forme et empêche la déshydratation. La capsule permet à la cellule de se fixer à des surfaces dans son environnement. Certains procaryotes possèdent des flagelles, des pili ou des fimbriae. Les flagelles servent à la locomotion. Les pili sont utilisés pour échanger du matériel génétique lors d’un type de reproduction appelé conjugaison. Les fimbriae sont utilisés par les bactéries pour se fixer à une cellule hôte.

Career Connection

Microbiologiste : L’action la plus efficace que chacun puisse entreprendre pour prévenir la propagation des maladies contagieuses est de se laver les mains. Pourquoi ? Parce que les microbes (organismes si minuscules qu’on ne peut les voir qu’au microscope) sont omniprésents. Ils vivent sur les poignées de porte, l’argent, vos mains et de nombreuses autres surfaces. Si quelqu’un éternue dans sa main et touche une poignée de porte, et que vous touchez ensuite cette même poignée de porte, les microbes du mucus de l’éternueur sont maintenant sur vos mains. Si vous touchez vos mains à votre bouche, votre nez ou vos yeux, ces microbes peuvent pénétrer dans votre corps et vous rendre malade.

Cependant, tous les microbes (également appelés micro-organismes) ne provoquent pas de maladies ; la plupart sont en fait bénéfiques. Vous avez des microbes dans votre intestin qui fabriquent de la vitamine K. D’autres microorganismes sont utilisés pour fermenter la bière et le vin.

Les microbiologistes sont des scientifiques qui étudient les microbes. Les microbiologistes peuvent poursuivre un certain nombre de carrières. Non seulement ils travaillent dans l’industrie alimentaire, mais ils sont également employés dans les domaines vétérinaire et médical. Ils peuvent travailler dans le secteur pharmaceutique, en jouant des rôles clés dans la recherche et le développement en identifiant de nouvelles sources d’antibiotiques qui pourraient être utilisés pour traiter les infections bactériennes.

Les microbiologistes de l’environnement peuvent chercher de nouvelles façons d’utiliser des microbes spécialement sélectionnés ou génétiquement modifiés pour éliminer les polluants du sol ou des eaux souterraines, ainsi que les éléments dangereux des sites contaminés. Ces utilisations des microbes sont appelées technologies de biorémédiation. Les microbiologistes peuvent également travailler dans le domaine de la bioinformatique, en fournissant des connaissances spécialisées et un aperçu pour la conception, le développement et la spécificité des modèles informatiques de, par exemple, les épidémies bactériennes.

Taille des cellules

De 0,1 à 5,0 μm de diamètre, les cellules procaryotes sont nettement plus petites que les cellules eucaryotes, dont le diamètre varie de 10 à 100 μm (figure \(\PageIndex{2}\)). La petite taille des procaryotes permet aux ions et aux molécules organiques qui y pénètrent de se diffuser rapidement vers d’autres parties de la cellule. De même, tout déchet produit à l’intérieur d’une cellule procaryote peut rapidement être évacué. Ce n’est pas le cas des cellules eucaryotes, qui ont développé différentes adaptations structurelles pour améliorer le transport intracellulaire.

Partie a : Les tailles relatives sur une échelle logarithmique, de 0,1 nm à 1 m, sont indiquées. Les objets sont représentés du plus petit au plus grand. Le plus petit objet représenté, un atome, a une taille d'environ 1 nm. Les objets les plus grands suivants sont les lipides et les protéines ; ces molécules mesurent entre 1 et 10 nm. Les bactéries ont une taille d'environ 100 nm et les mitochondries ont une taille d'environ 1 µm grec. Les cellules végétales et animales ont une taille comprise entre 10 et 100 µm grecs. Un œuf de grenouille mesure environ 1 mm. Un œuf de poule et un œuf d'autruche mesurent tous deux entre 10 et 100 mm, mais l'œuf de poule est plus grand. À titre de comparaison, un humain mesure environ 1 m.
Figure \(\PageIndex{2}\) : Cette figure montre les tailles relatives des microbes sur une échelle logarithmique (rappelons que chaque unité d’augmentation sur une échelle logarithmique représente une multiplication par 10 de la quantité mesurée).

La petite taille, en général, est nécessaire à toutes les cellules, qu’elles soient procaryotes ou eucaryotes. Examinons pourquoi il en est ainsi. Tout d’abord, nous allons considérer la surface et le volume d’une cellule typique. Toutes les cellules ne sont pas de forme sphérique, mais la plupart tendent à s’en rapprocher. Vous vous souvenez peut-être de votre cours de géométrie au lycée : la formule pour la surface d’une sphère est \(4\pi r^2\), tandis que la formule pour son volume est \(4\pi r^2/3\). Ainsi, lorsque le rayon d’une cellule augmente, sa surface augmente comme le carré de son rayon, mais son volume augmente comme le cube de son rayon (beaucoup plus rapidement). Par conséquent, plus la taille d’une cellule augmente, plus son rapport surface/volume diminue. Ce même principe s’appliquerait si la cellule avait la forme d’un cube (Figure \(\PageIndex{3}\)). Si la cellule devient trop grande, la membrane plasmique n’aura pas une surface suffisante pour supporter le taux de diffusion nécessaire à l’augmentation du volume. En d’autres termes, à mesure qu’une cellule grandit, elle devient moins efficace. Une façon de devenir plus efficace est de se diviser ; une autre façon est de développer des organites qui effectuent des tâches spécifiques. Ces adaptations conduisent au développement de cellules plus sophistiquées appelées cellules eucaryotes.

Art Connection
À gauche, une sphère de 1 mm de diamètre est enfermée dans une boîte de la même largeur. À droite, la même sphère est enfermée dans une boîte de 2 mm de diamètre.
Figure \(\PageIndex{3}\) : Remarquez que plus la taille d’une cellule augmente, plus son rapport surface/volume diminue. Lorsque la surface est insuffisante pour supporter le volume croissant d’une cellule, celle-ci se divise ou meurt. La cellule de gauche a un volume de \(1 mm^3\) et une surface de \(6 mm^2\), avec un rapport surface/volume de \(6\) à \(1\), tandis que la cellule de droite a un volume de \(8 mm^3\) et une surface de \(24 mm^2\), avec un rapport surface/volume de \(3\) à \(1\).

Les cellules procaryotes sont beaucoup plus petites que les cellules eucaryotes. Quels avantages la petite taille des cellules pourrait-elle conférer à une cellule ? Quels avantages une grande taille de cellule pourrait-elle conférer ?

.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *