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3.1.3 : Cellules eucaryotes - Biologie

3.1.3 : Cellules eucaryotes - Biologie


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À ce stade, il devrait être clair que les cellules eucaryotes ont une structure plus complexe que les cellules procaryotes. Avant de discuter des fonctions des organites au sein d'une cellule eucaryote, examinons d'abord deux composants importants de la cellule : la membrane plasmique et le cytoplasme.

CONNEXION ARTISTIQUE

Quelles structures possède une cellule végétale qu'une cellule animale n'a pas ? Quelles structures possède une cellule animale qu'une cellule végétale n'a pas ?

La membrane plasmique

Comme les procaryotes, les cellules eucaryotes ont une membrane plasmique (Figure (PageIndex{2})) constituée d'une bicouche phospholipidique avec des protéines intégrées qui sépare le contenu interne de la cellule de son environnement environnant. Un phospholipide est une molécule lipidique composée de deux chaînes d'acides gras, d'un squelette de glycérol et d'un groupe phosphate. La membrane plasmique régule le passage de certaines substances, telles que les molécules organiques, les ions et l'eau, empêchant le passage de certaines pour maintenir les conditions internes, tout en apportant ou en éliminant activement d'autres. D'autres composés se déplacent passivement à travers la membrane.

Les membranes plasmiques des cellules spécialisées dans l'absorption sont repliées en projections en forme de doigt appelées microvillosités (singulier = microvillosités). Ce repliement augmente la surface de la membrane plasmique. Ces cellules se trouvent généralement dans l'intestin grêle, l'organe qui absorbe les nutriments des aliments digérés. C'est un excellent exemple de forme correspondant à la fonction d'une structure.

Les personnes atteintes de la maladie cœliaque ont une réponse immunitaire au gluten, une protéine présente dans le blé, l'orge et le seigle. La réponse immunitaire endommage les microvillosités et, par conséquent, les personnes atteintes ne peuvent pas absorber les nutriments. Cela conduit à la malnutrition, des crampes et de la diarrhée. Les patients souffrant de maladie cœliaque doivent suivre un régime sans gluten.

Le cytoplasme

Le cytoplasme comprend le contenu d'une cellule entre la membrane plasmique et l'enveloppe nucléaire (une structure qui sera discutée prochainement). Il est composé d'organites en suspension dans le cytosol en forme de gel, le cytosquelette et divers produits chimiques (Figure (PageIndex{1})). Même si le cytoplasme se compose de 70 à 80 pour cent d'eau, il a une consistance semi-solide, qui provient des protéines qu'il contient. Cependant, les protéines ne sont pas les seules molécules organiques présentes dans le cytoplasme. On y trouve aussi du glucose et d'autres sucres simples, des polysaccharides, des acides aminés, des acides nucléiques, des acides gras et des dérivés du glycérol. Des ions de sodium, de potassium, de calcium et de nombreux autres éléments sont également dissous dans le cytoplasme. De nombreuses réactions métaboliques, y compris la synthèse des protéines, ont lieu dans le cytoplasme.

Le Cytosquelette

Si vous deviez retirer tous les organites d'une cellule, la membrane plasmique et le cytoplasme seraient-ils les seuls composants restants ? Non. Dans le cytoplasme, il y aurait toujours des ions et des molécules organiques, ainsi qu'un réseau de fibres protéiques qui aide à maintenir la forme de la cellule, fixe certains organites dans des positions spécifiques, permet au cytoplasme et aux vésicules de se déplacer à l'intérieur de la cellule, et permet les organismes unicellulaires se déplacent de façon autonome. Collectivement, ce réseau de fibres protéiques est connu sous le nom de cytosquelette. Il existe trois types de fibres dans le cytosquelette : les microfilaments, également appelés filaments d'actine, les filaments intermédiaires et les microtubules (Figure (PageIndex{3})).

Les microfilaments sont les plus minces des fibres cytosquelettiques et fonctionnent dans le déplacement des composants cellulaires, par exemple, pendant la division cellulaire. Ils maintiennent également la structure des microvillosités, le repliement étendu de la membrane plasmique que l'on trouve dans les cellules dédiées à l'absorption. Ces composants sont également courants dans les cellules musculaires et sont responsables de la contraction des cellules musculaires. Les filaments intermédiaires ont un diamètre intermédiaire et ont des fonctions structurelles, telles que le maintien de la forme de la cellule et l'ancrage des organites. La kératine, le composé qui renforce les cheveux et les ongles, forme un type de filament intermédiaire. Les microtubules sont les plus épaisses des fibres du cytosquelette. Ce sont des tubes creux qui peuvent se dissoudre et se reformer rapidement. Les microtubules guident le mouvement des organites et sont les structures qui attirent les chromosomes vers leurs pôles pendant la division cellulaire. Ils sont également les composants structurels des flagelles et des cils. Dans les cils et les flagelles, les microtubules sont organisés en un cercle de neuf microtubules doubles à l'extérieur et de deux microtubules au centre.

Le centrosome est une région proche du noyau des cellules animales qui fonctionne comme un centre d'organisation des microtubules. Il contient une paire de centrioles, deux structures perpendiculaires l'une à l'autre. Chaque centriole est un cylindre de neuf triplets de microtubules.

Le centrosome se réplique avant qu'une cellule ne se divise, et les centrioles jouent un rôle en tirant les chromosomes dupliqués vers les extrémités opposées de la cellule en division. Cependant, la fonction exacte des centrioles dans la division cellulaire n'est pas claire, car les cellules dont les centrioles ont été retirés peuvent toujours se diviser et les cellules végétales, qui manquent de centrioles, sont capables de division cellulaire.

Flagelles et Cils

Les flagelles (singulier = flagelle) sont de longues structures ressemblant à des cheveux qui s'étendent de la membrane plasmique et sont utilisées pour déplacer une cellule entière (par exemple, le sperme, Euglena). Lorsqu'elle est présente, la cellule n'a qu'un seul flagelle ou quelques flagelles. Lorsque des cils (singulier = cil) sont présents, cependant, ils sont nombreux et s'étendent sur toute la surface de la membrane plasmique. Ce sont des structures courtes ressemblant à des cheveux qui sont utilisées pour déplacer des cellules entières (comme la paramécie) ou déplacer des substances le long de la surface externe de la cellule (par exemple, les cils des cellules tapissant les trompes de Fallope qui déplacent l'ovule vers l'utérus, ou les cils tapissant les cellules des voies respiratoires qui déplacent les particules vers la gorge que le mucus a piégées).

Le système endomembranaire

Le système endomembranaire (endo = inside) est un groupe de membranes et d'organites (Figure (PageIndex{3})) dans les cellules eucaryotes qui travaillent ensemble pour modifier, emballer et transporter les lipides et les protéines. Il comprend l'enveloppe nucléaire, les lysosomes et les vésicules, le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi, que nous aborderons bientôt. Bien que pas techniquement dans la cellule, la membrane plasmique est incluse dans le système endomembranaire car, comme vous le verrez, elle interagit avec les autres organites endomembranaires.

Le noyau

Typiquement, le noyau est l'organite le plus important dans une cellule (Figure (PageIndex{1})). Le noyau (pluriel = noyaux) abrite l'ADN de la cellule sous forme de chromatine et dirige la synthèse des ribosomes et des protéines. Voyons cela plus en détail (Figure (PageIndex{4})).

L'enveloppe nucléaire est une structure à double membrane qui constitue la partie la plus externe du noyau (Figure (PageIndex{4})). Les membranes interne et externe de l'enveloppe nucléaire sont des bicouches phospholipidiques.

L'enveloppe nucléaire est ponctuée de pores qui contrôlent le passage des ions, des molécules et de l'ARN entre le nucléoplasme et le cytoplasme.

Pour comprendre la chromatine, il est utile de considérer d'abord les chromosomes. Les chromosomes sont des structures à l'intérieur du noyau qui sont constituées d'ADN, de matériel héréditaire et de protéines. Cette combinaison d'ADN et de protéines est appelée chromatine. Chez les eucaryotes, les chromosomes sont des structures linéaires. Chaque espèce a un nombre spécifique de chromosomes dans le noyau de ses cellules corporelles. Par exemple, chez l'homme, le nombre de chromosomes est de 46, alors que chez les mouches des fruits, le nombre de chromosomes est de huit.

Les chromosomes ne sont visibles et distinguables les uns des autres que lorsque la cellule s'apprête à se diviser. Lorsque la cellule est dans les phases de croissance et d'entretien de son cycle de vie, les chromosomes ressemblent à un tas de fils enroulés et enchevêtrés.

On sait déjà que le noyau dirige la synthèse des ribosomes, mais comment fait-il cela ? Certains chromosomes ont des sections d'ADN qui codent pour l'ARN ribosomique. Une zone de coloration sombre à l'intérieur du noyau, appelée nucléole (pluriel = nucléoles), agrège l'ARN ribosomique avec les protéines associées pour assembler les sous-unités ribosomiques qui sont ensuite transportées à travers les pores nucléaires dans le cytoplasme.

Le réticulum endoplasmique

Le réticulum endoplasmique (RE) (Figure (PageIndex{7})) est une série de tubules membraneux interconnectés qui modifient collectivement les protéines et synthétisent les lipides. Cependant, ces deux fonctions sont remplies dans des zones distinctes du réticulum endoplasmique : le réticulum endoplasmique rugueux et le réticulum endoplasmique lisse, respectivement.

La partie creuse des tubules du RE est appelée lumière ou espace cisternal. La membrane du RE, qui est une bicouche phospholipidique enrobée de protéines, est en continuité avec l'enveloppe nucléaire.

Le réticulum endoplasmique rugueux (RER) est ainsi nommé parce que les ribosomes attachés à sa surface cytoplasmique lui donnent un aspect clouté lorsqu'on le regarde au microscope électronique.

Les ribosomes synthétisent des protéines lorsqu'ils sont attachés au RE, ce qui entraîne le transfert de leurs protéines nouvellement synthétisées dans la lumière du RER où ils subissent des modifications telles que le repliement ou l'ajout de sucres. Le RER fabrique également des phospholipides pour les membranes cellulaires.

Si les phospholipides ou les protéines modifiées ne sont pas destinés à rester dans le RER, ils seront emballés dans des vésicules et transportés depuis le RER par bourgeonnement à partir de la membrane (Figure (PageIndex{7})). Le RER étant engagé dans la modification des protéines qui seront sécrétées par la cellule, il est abondant dans les cellules qui sécrètent des protéines, comme le foie.

Le réticulum endoplasmique lisse (SER) est continu avec le RER mais a peu ou pas de ribosomes sur sa surface cytoplasmique (voir Figure (PageIndex{1})). Les fonctions du SER comprennent la synthèse des glucides, des lipides (y compris les phospholipides) et des hormones stéroïdes ; désintoxication des médicaments et des poisons; métabolisme de l'alcool; et le stockage des ions calcium.

L'appareil de Golgi

Nous avons déjà mentionné que les vésicules peuvent bourgeonner à partir du RE, mais où vont les vésicules ? Avant d'atteindre leur destination finale, les lipides ou les protéines contenus dans les vésicules de transport doivent être triés, emballés et étiquetés afin qu'ils se retrouvent au bon endroit. Le tri, le marquage, l'emballage et la distribution des lipides et des protéines ont lieu dans l'appareil de Golgi (également appelé corps de Golgi), une série de sacs membraneux aplatis (Figure (PageIndex{5})).

L'appareil de Golgi a une face de réception près du réticulum endoplasmique et une face de libération du côté éloigné du RE, vers la membrane cellulaire. Les vésicules de transport qui se forment à partir du RE se déplacent vers la face de réception, fusionnent avec elle et vident leur contenu dans la lumière de l'appareil de Golgi. Au fur et à mesure que les protéines et les lipides traversent l'appareil de Golgi, ils subissent d'autres modifications. La modification la plus fréquente est l'ajout de courtes chaînes de molécules de sucre. Les protéines et les lipides nouvellement modifiés sont ensuite étiquetés avec de petits groupes moléculaires pour leur permettre d'être acheminés vers leurs destinations appropriées.

Enfin, les protéines modifiées et marquées sont emballées dans des vésicules qui bourgeonnent de la face opposée du Golgi. Alors que certaines de ces vésicules, vésicules de transport, déposent leur contenu dans d'autres parties de la cellule où elles seront utilisées, d'autres, vésicules de sécrétion, fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent leur contenu à l'extérieur de la cellule.

La quantité de Golgi dans différents types de cellules illustre à nouveau que la forme suit la fonction dans les cellules. Les cellules qui s'engagent dans une grande activité sécrétoire (telles que les cellules des glandes salivaires qui sécrètent des enzymes digestives ou des cellules du système immunitaire qui sécrètent des anticorps) ont un nombre abondant de Golgi.

Dans les cellules végétales, l'appareil de Golgi a un rôle supplémentaire de synthèse des polysaccharides, dont certains sont incorporés dans la paroi cellulaire et dont certains sont utilisés dans d'autres parties de la cellule.

Lysosomes

Dans les cellules animales, les lysosomes sont le « poubelle » de la cellule. Les enzymes digestives dans les lysosomes facilitent la dégradation des protéines, des polysaccharides, des lipides, des acides nucléiques et même des organites usés. Chez les eucaryotes unicellulaires, les lysosomes sont importants pour la digestion des aliments qu'ils ingèrent et le recyclage des organites. Ces enzymes sont actives à un pH beaucoup plus bas (plus acide) que celles situées dans le cytoplasme. De nombreuses réactions qui ont lieu dans le cytoplasme ne pourraient pas se produire à un pH bas, ainsi l'avantage de compartimenter la cellule eucaryote en organites est évident.

Les lysosomes utilisent également leurs enzymes hydrolytiques pour détruire les organismes pathogènes qui pourraient pénétrer dans la cellule. Un bon exemple de cela se produit dans un groupe de globules blancs appelés macrophages, qui font partie du système immunitaire de votre corps. Dans un processus connu sous le nom de phagocytose, une section de la membrane plasmique du macrophage s'invagine (se replie) et engloutit un agent pathogène. La section invaginée, avec l'agent pathogène à l'intérieur, se pince ensuite de la membrane plasmique et devient une vésicule. La vésicule fusionne avec un lysosome. Les enzymes hydrolytiques du lysosome détruisent alors le pathogène (Figure (PageIndex{6})).

Vésicules et vacuoles

Les vésicules et les vacuoles sont des sacs liés à la membrane qui fonctionnent dans le stockage et le transport. Les vacuoles sont un peu plus grosses que les vésicules et la membrane d'une vacuole ne fusionne pas avec les membranes des autres composants cellulaires. Les vésicules peuvent fusionner avec d'autres membranes au sein du système cellulaire. De plus, les enzymes présentes dans les vacuoles végétales peuvent décomposer les macromolécules.

CONNEXION ARTISTIQUE

Pourquoi le cis face du Golgi pas face à la membrane plasmique ?

Ribosomes

Les ribosomes sont les structures cellulaires responsables de la synthèse des protéines. Lorsqu'ils sont observés au microscope électronique, les ribosomes libres apparaissent sous forme d'amas ou de petits points uniques flottant librement dans le cytoplasme. Les ribosomes peuvent être attachés soit au côté cytoplasmique de la membrane plasmique, soit au côté cytoplasmique du réticulum endoplasmique (Figure (PageIndex{7})). La microscopie électronique a montré que les ribosomes sont constitués de grandes et de petites sous-unités. Les ribosomes sont des complexes enzymatiques responsables de la synthèse des protéines.

Parce que la synthèse des protéines est essentielle pour toutes les cellules, les ribosomes se trouvent dans pratiquement toutes les cellules, bien qu'ils soient plus petits dans les cellules procaryotes. Ils sont particulièrement abondants dans les globules rouges immatures pour la synthèse de l'hémoglobine, qui fonctionne dans le transport de l'oxygène dans tout le corps.

Mitochondries

Les mitochondries (au singulier = mitochondrie) sont souvent appelées les « centrales électriques » ou « usines d'énergie » d'une cellule car elles sont responsables de la fabrication de l'adénosine triphosphate (ATP), la principale molécule porteuse d'énergie de la cellule. La formation d'ATP à partir de la dégradation du glucose est connue sous le nom de respiration cellulaire. Les mitochondries sont des organites à double membrane de forme ovale (Figure (PageIndex{8})) qui ont leurs propres ribosomes et ADN. Chaque membrane est une bicouche phospholipidique enrobée de protéines. La couche interne a des plis appelés crêtes, qui augmentent la surface de la membrane interne. La zone entourée par les plis est appelée matrice mitochondriale. Les crêtes et la matrice ont des rôles différents dans la respiration cellulaire.

En accord avec notre thème de la forme suivant la fonction, il est important de souligner que les cellules musculaires ont une concentration très élevée de mitochondries car les cellules musculaires ont besoin de beaucoup d'énergie pour se contracter.

Peroxysomes

Les peroxysomes sont de petits organites ronds entourés de membranes simples. Ils effectuent des réactions d'oxydation qui décomposent les acides gras et les acides aminés. Ils détoxifient également de nombreux poisons qui peuvent pénétrer dans le corps. L'alcool est détoxifié par les peroxysomes dans les cellules hépatiques. Un sous-produit de ces réactions d'oxydation est le peroxyde d'hydrogène, H2O2, qui est contenu dans les peroxysomes pour empêcher le produit chimique d'endommager les composants cellulaires à l'extérieur de l'organite. Le peroxyde d'hydrogène est décomposé en toute sécurité par les enzymes peroxysomales en eau et en oxygène.

Cellules animales versus cellules végétales

Malgré leurs similitudes fondamentales, il existe des différences frappantes entre les cellules animales et végétales (voir tableau). Les cellules animales ont des centrioles, des centrosomes (discutés sous le cytosquelette) et des lysosomes, contrairement aux cellules végétales. Les cellules végétales ont une paroi cellulaire, des chloroplastes, des plasmodesmes et des plastes utilisés pour le stockage, et une grande vacuole centrale, contrairement aux cellules animales.

La paroi cellulaire

Dans la figure (PageIndex{1})b, le schéma d'une cellule végétale, vous voyez une structure externe à la membrane plasmique appelée la paroi cellulaire. La paroi cellulaire est un revêtement rigide qui protège la cellule, fournit un support structurel et donne forme à la cellule. Les cellules fongiques et protistes ont également des parois cellulaires.

Alors que le principal composant des parois cellulaires procaryotes est le peptidoglycane, la principale molécule organique de la paroi cellulaire végétale est la cellulose, un polysaccharide composé de longues chaînes droites d'unités de glucose. Lorsque l'information nutritionnelle fait référence aux fibres alimentaires, elle fait référence à la teneur en cellulose des aliments.

Chloroplastes

Comme les mitochondries, les chloroplastes ont également leur propre ADN et ribosomes. Les chloroplastes fonctionnent dans la photosynthèse et peuvent être trouvés dans les cellules eucaryotes telles que les plantes et les algues. Dans la photosynthèse, le dioxyde de carbone, l'eau et l'énergie lumineuse sont utilisés pour fabriquer du glucose et de l'oxygène. C'est la principale différence entre les plantes et les animaux : les plantes (autotrophes) sont capables de fabriquer leur propre nourriture, comme le glucose, tandis que les animaux (hétérotrophes) doivent compter sur d'autres organismes pour leurs composés organiques ou leur source de nourriture.

Comme les mitochondries, les chloroplastes ont des membranes externes et internes, mais dans l'espace délimité par la membrane interne d'un chloroplaste se trouve un ensemble de sacs membranaires remplis de fluide interconnectés et empilés appelés thylakoïdes (Figure (PageIndex{9})). Chaque pile de thylakoïdes est appelée un granum (pluriel = grana). Le fluide enfermé par la membrane interne et entourant le grana s'appelle le stroma.

Les chloroplastes contiennent un pigment vert appelé chlorophylle, qui capte l'énergie de la lumière du soleil pour la photosynthèse. Comme les cellules végétales, les protistes photosynthétiques ont également des chloroplastes. Certaines bactéries effectuent également la photosynthèse, mais elles n'ont pas de chloroplastes. Leurs pigments photosynthétiques sont situés dans la membrane thylakoïde à l'intérieur de la cellule elle-même.

L'ÉVOLUTION EN ACTION : L'endosymbiose

Nous avons mentionné que les mitochondries et les chloroplastes contiennent de l'ADN et des ribosomes. Vous êtes-vous demandé pourquoi ? Des preuves solides indiquent l'endosymbiose comme explication.

La symbiose est une relation dans laquelle des organismes de deux espèces distinctes vivent en étroite association et présentent généralement des adaptations spécifiques les uns aux autres. Endosymbiose (endo-= à l'intérieur) est une relation dans laquelle un organisme vit à l'intérieur de l'autre. Les relations endosymbiotiques abondent dans la nature. Les microbes qui produisent de la vitamine K vivent à l'intérieur de l'intestin humain. Cette relation est bénéfique pour nous car nous sommes incapables de synthétiser la vitamine K. Elle est également bénéfique pour les microbes car ils sont protégés des autres organismes et bénéficient d'un habitat stable et d'une nourriture abondante en vivant dans le gros intestin.

Les scientifiques ont remarqué depuis longtemps que les bactéries, les mitochondries et les chloroplastes sont de taille similaire. Nous savons également que les mitochondries et les chloroplastes ont de l'ADN et des ribosomes, tout comme les bactéries. Les scientifiques pensent que les cellules hôtes et les bactéries ont formé une relation endosymbiotique mutuellement bénéfique lorsque les cellules hôtes ont ingéré des bactéries aérobies et des cyanobactéries mais ne les ont pas détruites. Au fil de l'évolution, ces bactéries ingérées se sont spécialisées dans leurs fonctions, les bactéries aérobies devenant des mitochondries et les bactéries photosynthétiques devenant des chloroplastes.

La vacuole centrale

Auparavant, nous avons mentionné les vacuoles comme des composants essentiels des cellules végétales. Si vous regardez la figure (PageIndex{1}), vous verrez que les cellules végétales ont chacune une grande vacuole centrale qui occupe la majeure partie de la cellule. La vacuole centrale joue un rôle clé dans la régulation de la concentration en eau de la cellule dans des conditions environnementales changeantes. Dans les cellules végétales, le liquide à l'intérieur de la vacuole centrale fournit une pression de turgescence, qui est la pression vers l'extérieur causée par le fluide à l'intérieur de la cellule. Avez-vous déjà remarqué que si vous oubliez d'arroser une plante pendant quelques jours, elle se fane ? En effet, lorsque la concentration en eau dans le sol devient inférieure à la concentration en eau dans la plante, l'eau sort des vacuoles centrales et du cytoplasme et pénètre dans le sol. Au fur et à mesure que la vacuole centrale rétrécit, elle laisse la paroi cellulaire sans support. Cette perte de support des parois cellulaires d'une plante se traduit par un aspect flétri. De plus, ce liquide a un goût très amer, ce qui décourage la consommation par les insectes et les animaux. La vacuole centrale sert également à stocker des protéines dans les cellules de graines en développement.

La plupart des cellules animales libèrent des matériaux dans l'espace extracellulaire. Les principaux composants de ces matériaux sont les glycoprotéines et la protéine collagène. Collectivement, ces matériaux sont appelés la matrice extracellulaire (Figure (PageIndex{10})). Non seulement la matrice extracellulaire maintient les cellules ensemble pour former un tissu, mais elle permet également aux cellules du tissu de communiquer entre elles.

La coagulation du sang fournit un exemple du rôle de la matrice extracellulaire dans la communication cellulaire. Lorsque les cellules qui tapissent un vaisseau sanguin sont endommagées, elles présentent un récepteur protéique appelé facteur tissulaire. Lorsque le facteur tissulaire se lie à un autre facteur de la matrice extracellulaire, il provoque l'adhérence des plaquettes à la paroi du vaisseau sanguin endommagé, stimule la contraction des cellules musculaires lisses adjacentes dans le vaisseau sanguin (constriction du vaisseau sanguin) et déclenche une série de étapes qui stimulent les plaquettes pour produire des facteurs de coagulation.

Jonctions intercellulaires

Les cellules peuvent également communiquer entre elles par contact direct, appelé jonctions intercellulaires. Il existe certaines différences dans la manière dont les cellules végétales et animales le font. Les plasmodesmes (au singulier = plasmodesma) sont des jonctions entre les cellules végétales, tandis que les contacts avec les cellules animales comprennent les jonctions serrées et lacunaires, et les desmosomes.

En général, de longs tronçons des membranes plasmiques des cellules végétales voisines ne peuvent pas se toucher car ils sont séparés par les parois cellulaires entourant chaque cellule. Les plasmodesmes sont de nombreux canaux qui passent entre les parois cellulaires des cellules végétales adjacentes, reliant leur cytoplasme et permettant aux molécules de signalisation et aux nutriments d'être transportés de cellule en cellule (Figure (PageIndex{11})une).

Une jonction serrée est un joint étanche entre deux cellules animales adjacentes (Figure (PageIndex{11})b). Les protéines maintiennent les cellules étroitement les unes contre les autres. Cette adhérence étroite empêche les matériaux de fuir entre les cellules. Les jonctions serrées se trouvent généralement dans le tissu épithélial qui tapisse les organes internes et les cavités et compose la majeure partie de la peau. Par exemple, les jonctions serrées des cellules épithéliales tapissant la vessie empêchent l'urine de s'écouler dans l'espace extracellulaire.

On ne trouve également que dans les cellules animales les desmosomes, qui agissent comme des points de soudure entre les cellules épithéliales adjacentes (Figure (PageIndex{11})c). Ils maintiennent les cellules ensemble dans une formation en forme de feuille dans les organes et les tissus qui s'étirent, comme la peau, le cœur et les muscles.

Les jonctions lacunaires dans les cellules animales sont comme les plasmodesmes dans les cellules végétales en ce sens qu'elles sont des canaux entre les cellules adjacentes qui permettent le transport d'ions, de nutriments et d'autres substances qui permettent aux cellules de communiquer (Figure (PageIndex{11})). Structurellement, cependant, les jonctions communicantes et les plasmodesmes diffèrent.

Tableau (PageIndex{1}) : ce tableau fournit les composants des cellules procaryotes et eucaryotes et leurs fonctions respectives.
Composant de celluleFonctionPrésent chez les procaryotes ?Présent dans les cellules animales ?Présent dans les cellules végétales ?
Membrane plasmaSépare la cellule de l'environnement extérieur ; contrôle le passage des molécules organiques, des ions, de l'eau, de l'oxygène et des déchets dans et hors de la celluleOuiOuiOui
CytoplasmeFournit une structure à la cellule ; site de nombreuses réactions métaboliques; milieu dans lequel se trouvent les organitesOuiOuiOui
NucléoïdeEmplacement de l'ADNOuiNonNon
NoyauOrganite cellulaire qui abrite l'ADN et dirige la synthèse des ribosomes et des protéinesNonOuiOui
RibosomesSynthèse des protéinesOuiOuiOui
MitochondriesProduction d'ATP/respiration cellulaireNonOuiOui
PeroxysomesOxyde et décompose les acides gras et les acides aminés, et détoxifie les poisonsNonOuiOui
Vésicules et vacuolesStockage et transport; fonction digestive dans les cellules végétalesNonOuiOui
CentrosomeRôle non spécifié dans la division cellulaire des cellules animales; centre organisateur des microtubules dans les cellules animalesNonOuiNon
LysosomesDigestion de macromolécules; recyclage des organites usésNonOuiNon
Paroi cellulaireProtection, soutien structurel et maintien de la forme des cellulesOui, principalement le peptidoglycane dans les bactéries mais pas les archéesNonOui, principalement de la cellulose
ChloroplastesPhotosynthèseNonNonOui
Réticulum endoplasmiqueModifie les protéines et synthétise les lipidesNonOuiOui
Appareil de GolgiModifie, trie, marque, conditionne et distribue les lipides et les protéinesNonOuiOui
CytosqueletteMaintient la forme de la cellule, sécurise les organites dans des positions spécifiques, permet au cytoplasme et aux vésicules de se déplacer dans la cellule et permet aux organismes unicellulaires de se déplacer indépendammentOuiOuiOui
FlagellesLocomotion cellulaireCertainsCertainsNon, à l'exception de certains spermatozoïdes de plantes.
cilsLocomotion cellulaire, mouvement des particules le long de la surface extracellulaire de la membrane plasmique et filtrationNonCertainsNon

Sommaire

Comme une cellule procaryote, une cellule eucaryote a une membrane plasmique, un cytoplasme et des ribosomes, mais une cellule eucaryote est généralement plus grande qu'une cellule procaryote, a un véritable noyau (ce qui signifie que son ADN est entouré d'une membrane) et a d'autres membranes. organites liés qui permettent la compartimentation des fonctions. La membrane plasmique est une bicouche phospholipidique enrobée de protéines. Le nucléole dans le noyau est le site d'assemblage des ribosomes. Les ribosomes se trouvent dans le cytoplasme ou sont attachés au côté cytoplasmique de la membrane plasmique ou du réticulum endoplasmique. Ils effectuent la synthèse des protéines. Les mitochondries effectuent la respiration cellulaire et produisent de l'ATP. Les peroxysomes décomposent les acides gras, les acides aminés et certaines toxines. Les vésicules et les vacuoles sont des compartiments de stockage et de transport. Dans les cellules végétales, les vacuoles aident également à décomposer les macromolécules.

Les cellules animales ont également un centrosome et des lysosomes. Le centrosome a deux corps, les centrioles, avec un rôle inconnu dans la division cellulaire. Les lysosomes sont les organites digestifs des cellules animales.

Les cellules végétales ont une paroi cellulaire, des chloroplastes et une vacuole centrale. La paroi cellulaire végétale, dont le composant principal est la cellulose, protège la cellule, fournit un support structurel et donne forme à la cellule. La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes. La vacuole centrale se dilate, agrandissant la cellule sans qu'il soit nécessaire de produire plus de cytoplasme.

Le système endomembranaire comprend l'enveloppe nucléaire, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vésicules, ainsi que la membrane plasmique. Ces composants cellulaires travaillent ensemble pour modifier, emballer, étiqueter et transporter les lipides et les protéines membranaires.

Le cytosquelette contient trois types différents d'éléments protéiques. Les microfilaments confèrent rigidité et forme à la cellule et facilitent les mouvements cellulaires. Les filaments intermédiaires supportent la tension et ancrent le noyau et d'autres organites en place. Les microtubules aident la cellule à résister à la compression, servent de pistes pour les protéines motrices qui déplacent les vésicules à travers la cellule et attirent les chromosomes répliqués aux extrémités opposées d'une cellule en division. Ils sont également les éléments structurels des centrioles, des flagelles et des cils.

Les cellules animales communiquent à travers leurs matrices extracellulaires et sont reliées les unes aux autres par des jonctions serrées, des desmosomes et des jonctions lacunaires. Les cellules végétales sont connectées et communiquent entre elles par des plasmodesmes.

Connexions artistiques

Figure (PageIndex{1}) Quelles structures possède une cellule végétale qu'une cellule animale n'a pas ? Quelles structures possède une cellule animale qu'une cellule végétale n'a pas ?

Figure (PageIndex{1}) Les cellules végétales ont des plasmodesmes, une paroi cellulaire, une grande vacuole centrale, des chloroplastes et des plastes. Les cellules animales ont des lysosomes et des centrosomes.

Figure (PageIndex{7}) Pourquoi le cis face du Golgi pas face à la membrane plasmique ?

Figure (PageIndex{7}) Parce que cette face reçoit des produits chimiques du RE, qui se trouve vers le centre de la cellule.

Choix multiple

Lequel des éléments suivants se trouve à la fois dans les cellules eucaryotes et procaryotes ?

A. noyau
B. mitochondrie
C. vacuole
D. ribosome

Lequel des éléments suivants n'est pas un composant du système endomembranaire ?

A. mitochondrie
B. Appareil de Golgi
C. réticulum endoplasmique
D. lysosome

UNE

Réponse libre

Dans le contexte de la biologie cellulaire, qu'entendons-nous par la forme suit la fonction ? Quels sont au moins deux exemples de ce concept ?

« La forme suit la fonction » fait référence à l'idée que la fonction d'une partie du corps dicte la forme de cette partie du corps. Par exemple, les organismes comme les oiseaux ou les poissons qui volent ou nagent rapidement dans l'air ou l'eau ont des corps profilés qui réduisent la traînée. Au niveau de la cellule, dans les tissus impliqués dans les fonctions sécrétoires, comme les glandes salivaires, les cellules ont un Golgi abondant.

Glossaire

paroi cellulaire
un revêtement cellulaire rigide fait de cellulose chez les plantes, de peptidoglycane chez les bactéries, de composés non peptidoglycanes chez les archées et de chitine chez les champignons qui protège la cellule, fournit un support structurel et donne forme à la cellule
vacuole centrale
un grand organite de cellules végétales qui agit comme un compartiment de stockage, un réservoir d'eau et un site de dégradation des macromolécules
chloroplaste
un organite cellulaire végétal qui effectue la photosynthèse
cil
(pluriel : cils) une structure courte ressemblant à un cheveu qui s'étend de la membrane plasmique en grand nombre et est utilisée pour déplacer une cellule entière ou déplacer des substances le long de la surface externe de la cellule
cytoplasme
toute la région entre la membrane plasmique et l'enveloppe nucléaire, constituée d'organites en suspension dans le cytosol en forme de gel, le cytosquelette et divers produits chimiques
cytosquelette
le réseau de fibres protéiques qui maintient collectivement la forme de la cellule, fixe certains organites dans des positions spécifiques, permet au cytoplasme et aux vésicules de se déplacer à l'intérieur de la cellule et permet aux organismes unicellulaires de se déplacer
cytosol
le matériau gélatineux du cytoplasme dans lequel les structures cellulaires sont suspendues
desmosome
une liaison entre les cellules épithéliales adjacentes qui se forme lorsque les cadhérines de la membrane plasmique se fixent aux filaments intermédiaires
système endomembranaire
le groupe d'organites et de membranes dans les cellules eucaryotes qui travaillent ensemble pour modifier, emballer et transporter les lipides et les protéines
réticulum endoplasmique (RE)
une série de structures membraneuses interconnectées au sein de cellules eucaryotes qui modifient collectivement les protéines et synthétisent les lipides
matrice extracellulaire
le matériau, principalement du collagène, des glycoprotéines et des protéoglycanes, sécrété par les cellules animales qui maintient les cellules ensemble en tant que tissu, permet aux cellules de communiquer entre elles et fournit une protection mécanique et un ancrage aux cellules dans le tissu
flagelle
(pluriel : flagelles) la longue structure en forme de cheveux qui s'étend de la membrane plasmique et est utilisée pour déplacer la cellule
jonctions lacunaires
un canal entre deux cellules animales adjacentes qui permet aux ions, aux nutriments et à d'autres substances de faible poids moléculaire de passer entre les cellules, permettant aux cellules de communiquer
Appareil de Golgi
un organite eucaryote composé d'une série de membranes empilées qui trie, marque et conditionne les lipides et les protéines pour la distribution
lysosome
un organite dans une cellule animale qui fonctionne comme composant digestif de la cellule ; il décompose les protéines, les polysaccharides, les lipides, les acides nucléiques et même les organites usés
mitochondries
(singulier : mitochondrie) les organites cellulaires responsables de la respiration cellulaire, aboutissant à la production d'ATP, la principale molécule porteuse d'énergie de la cellule
enveloppe nucléaire
la structure à double membrane qui constitue la partie la plus externe du noyau
nucléole
le corps de coloration sombre dans le noyau qui est responsable de l'assemblage des sous-unités ribosomiques
noyau
l'organite cellulaire qui abrite l'ADN de la cellule et dirige la synthèse des ribosomes et des protéines
peroxysome
un petit organite rond qui contient du peroxyde d'hydrogène, oxyde les acides gras et les acides aminés et détoxifie de nombreux poisons
membrane plasma
une bicouche phospholipidique avec des protéines intégrées (intégrales) ou attachées (périphériques) qui sépare le contenu interne de la cellule de son environnement environnant
plasmodesme
(pluriel : plasmodesmes) un canal qui passe entre les parois cellulaires des cellules végétales adjacentes, relie leur cytoplasme et permet aux matériaux d'être transportés de cellule en cellule
ribosome
une structure cellulaire qui effectue la synthèse des protéines
réticulum endoplasmique rugueux (RER)
la région du réticulum endoplasmique qui est parsemée de ribosomes et s'engage dans la modification des protéines
réticulum endoplasmique lisse (SER)
la région du réticulum endoplasmique qui a peu ou pas de ribosomes sur sa surface cytoplasmique et synthétise des glucides, des lipides et des hormones stéroïdes ; détoxifie les produits chimiques comme les pesticides, les conservateurs, les médicaments et les polluants environnementaux, et stocke les ions calcium
jonction serrée
un joint ferme entre deux cellules animales adjacentes créé par l'adhérence des protéines
vacuole
un sac membranaire, un peu plus grand qu'une vésicule, qui fonctionne dans le stockage et le transport cellulaire
vésicule
un petit sac membranaire qui fonctionne dans le stockage et le transport cellulaires; sa membrane est capable de fusionner avec la membrane plasmique et les membranes du réticulum endoplasmique et de l'appareil de Golgi

6.1 – Cellules eucaryotes

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Décrire la structure des cellules eucaryotes
  • Comparer les cellules animales avec les cellules végétales
  • Énoncer le rôle de la membrane plasmique
  • Résumer les fonctions des principaux organites cellulaires

Avez-vous déjà entendu l'expression « la forme suit la fonction ? » C'est une philosophie que de nombreuses industries suivent. En architecture, cela signifie que les bâtiments doivent être construits pour soutenir les activités qui seront menées à l'intérieur de ceux-ci. Par exemple, un gratte-ciel devrait comprendre plusieurs rangées d'ascenseurs. Un hôpital doit avoir sa salle d'urgence facilement accessible.

Notre monde naturel utilise également le principe de la fonction suivant la forme, en particulier en biologie cellulaire, et cela deviendra clair à mesure que nous explorerons les cellules eucaryotes ((Figure)). Contrairement aux cellules procaryotes, les cellules eucaryotes ont : 1) un noyau lié à la membrane 2) de nombreux organites liés à la membrane tels que le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les chloroplastes, les mitochondries et autres et 3) plusieurs chromosomes en forme de bâtonnet. Parce qu'une membrane entoure le noyau de la cellule eucaryote, elle a un "vrai noyau". Le mot «organelle» signifie «petit organe» et, comme nous l'avons déjà mentionné, les organites ont des fonctions cellulaires spécialisées, tout comme les organes de votre corps ont des fonctions spécialisées.

À ce stade, il devrait être clair pour vous que les cellules eucaryotes ont une structure plus complexe que les cellules procaryotes. Les organites permettent de compartimenter différentes fonctions dans différentes zones de la cellule. Avant de passer aux organites, examinons d'abord deux composants importants de la cellule : la membrane plasmique et le cytoplasme.


IB Biologie 2 Cellules 2 3 Cellules eucaryotes

IB Biologie 2 Cellules 2. 3 Cellules eucaryotes Tous les énoncés du programme ©IBO 2007 Toutes les images CC ou domaine public ou lien vers le matériel original. Jason de Nys http://commons. wikimédia. org/wiki/Fichier : Cellule_biologique. svg

2. 3. 1. Dessinez et annotez un diagramme de l'ultrastructure d'une cellule hépatique comme exemple de cellule animale

2. 3. 2 Annotez le diagramme de 2. 3. 1 avec les fonctions de chaque structure nommée. Le noyau contient les chromosomes qui constituent la majeure partie de l'ADN d'une cellule - C'est le plus gros organite - Il a une membrane à double couche - m. RNA, transcribed from the DNA in the nucleus, exits through pores more in 3. 3, 3. 4 and 7. 1 and 7. 2 - Some cells have multiple nuclei The bright blue stains are nuclei in He. La cells. Read “The Immortal Life of Henrietta Lacks” for a fascinating story of the origin of He. La cells http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: He. La_cells_stained_with_Hoechst_33258. jpg

http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Diagram_human_cell_nucleus. svg

The Cell membrane is the boundary of the cell. • It acts as a “gatekeeper”, preventing the entry or exit of some molecules and facilitating the movement of others. • It is a phospholipid bilayer • It is permeable to oxygen and carbon dioxide • It is impermeable to water and charged particles, they must enter through special proteins embedded in the membrane More in 2. 4 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Cell_membrane_detailed_diagram_en. svg

The Mitochondrion (pl. Mitochondria) • The ‘power house’ of the cell • Has a smooth outer membrane and a folded inner membrane • Where aerobic respiration occurs in the cell More in 3. 7 and 8. 1 Mitochondria in mammalian lung cells Remember: Where else do we see loops of DNA? How does the size of a mitochondrion compare with an average prokaryote? The implications of the answers to these questions are in Option D: Evolution http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Animal_mitochondrion_diagram_en. svg http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Mitochondria, _mammalian_lung_-_TEM. jpg

Rough Endoplasmic Reticulum Spot the difference? Smooth Endoplasmic Reticulum http: //images. wellcome. ac. uk/

The ‘spots’ are the difference! The Rough Endoplasmic Reticulum is peppered with ribosomes that give it the rough appearance It is where protein synthesis occurs more in 3. 5 and 7. 4

The (free) Ribosome, the molecular machine responsible for protein synthesis much, much more in 3. 5 and 7. 4 A ribosome on the sculpture “Waltz of the Polypeptides” at Cold Spring Harbor Laboratory http: //www. flickr. com/photos/cryo_mariena/6033827307/sizes/m/in/photostream/

I shall name it……… The internal reticular apparatus!! Pretty catchy… no? * Camillo Golgi *Everybody thought that was a terrible name, so they called it the Golgi apparatus instead http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: C_Golgi. jpg http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Golgi_in_the_cytoplasm_of_a_macrophage_in_the_alveolus_(lung)_-_TEM. jpg

The Golgi Apparatus is a flattened stack of membranes responsible for the packaging and delivery of proteins http: //en. wikipedia. org/wiki/File: Nucleus_ER_golgi. svg

Lysosomes are simple, membrane-bound organelles full of enzymes that digest engulfed bacteria and viruses and large molecules for recycling. http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Lysosome. jpg

Image from an amazing site by teacher Andrew Brown http: //www. tokresource. org/tok_classes/biobiobio/biomenu/eukaryotic_cells/index. htm

2. 3. 3 Identify structures from 2. 3. 1 in electron micrographs of liver cells. Rough Endoplasmic Reticulum Mitochondrion Smooth Endoplasmic Reticulum

2. 3. 4 Compare prokaryotic and eukaryotic cells Compare Give an account of similarities and differences between two (or more) items, referring to both (all) of them throughout Prokaryotic Eukaryotic Small cells Relatively larger cells Always unicellular Some multicellular, some unicellular No nucleus: DNA a ‘naked’ loop in the nucleoid region DNA in chromosomes in a membranebound nucleus Ribosomes smaller (70 s) Ribosomes larger (80 s) No mitochondria, respiration in cell membrane and mesosomes Mitochondria, where aerobic respiration occurs Cell division by binary fission Cell division by meiosis or Mitosis Reproduction asexual (some gene exchange can occur via conjugation) Reproduction Sexual or asexual Table modified from Click 4 Biology

2. 3. 5 State three differences between plant and animal cells State: Give a specific name, value or other brief answer without explanation or calculation. Animals Plants Have a cell wall Don’t have a cell wall Have chloroplasts in photosynthetic cells Don’t have chloroplasts anywhere Carbohydrate stored as starch and plant oils V. Carbohydrate stored as glycogen and animal fat Rigid Shape (due to cell wall) Flexible shape Have a large permanent storage vacuole May have small, temporary vacuoles http: //www. flickr. com/photos/chubbybat/45407031/ http: //www. flickr. com/photos/powi/749366522/

2. 3. 6 Outline two roles of extracellular components Outline: Give a brief account or summary. Got a banana? Bone cells have an extracellular matrix in the interstitial spaces (between the cells)of collagen and calcium phosphate which together form the hard bone. http: //www. flickr. com/photos/limonada/14705232/

The other form of extracellular matrix is the basement membranes They exist in many tissue types as a form of support e. g. as the lining in blood vessels You may already know about the glomerulus in the kidney. A basement membrane is integral to ultrafiltration there. More in HL 11. 3 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Gallbladder_cholesterolosis_low_mag. jpg

As well as extracellular matrices in animals, plant have extracellular components…. Cell Walls They are made of cellulose and provide structure, support and protection. They maintain cell shape and prevent turgor pressure from rupturing the cell http: //www. flickr. com/photos/ah_pao/2590017159/

Further information: Ag ood intr odu ctio n to wh at a cell i s an d th e fu nct ion s of org a Three of the best sites for IB-specific Biology information. The top link takes you to the PPT by Stephen Taylor nel les


AQA Trilogy B1.3 Eukaryotic and Prokaryotic Cells

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AQA Trilogy B1.3-Eukaryotic and Prokaryotic Cells

Lesson objectives
1. Describe the differences between eukaryotic and prokaryotic cells.
2. Explain how the main sub-cellular structures of eukaryotic and prokaryotic cells are related to their functions.

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3.1.3: Eukaryotic Cells - Biology

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Cells are the building blocks of all organisms, and their size can vary, depending on the type. For instance, a bacterial cell is significantly smaller in diameter, a few micrometers, than say a plant one, which could range from 10 to a 100 micrometers.

The smallness of bacteria, and prokaryotes in general, allows nutrients and gases that enter to easily spread from one part to another. Equally, any waste produced inside can quickly defuse out.

However, larger plant cells, and more broadly, other eukaryotes, have evolved different structural adaptations to improve functions such as intercellular transport.

Such modifications highlight the important relationship between volume and surface area. The three-dimensional parameter, cubic capacity, increases much more quickly than its two-dimensional counterpart, surface area. Many types of cells need to maximize surface area and reduce volume in order to properly exchange gases and gather resources.

For this reason, plants may alter their shape, say by producing long, thin leaves and root hairs, and bacteria might stay small and divide. Thus, structural adaptations change the surface-to-volume ratio and are crucial for organisms to interface with their environment. Without such compensation for size, they would perish.

4.2: Cell Size

The size of cells varies widely among and within organisms. For instance, the smallest bacteria are 0.1 micrometers (&mum) in diameter&mdashabout a thousand times smaller than many eukaryotic cells. Most other bacteria are larger than these tiny ones&mdashbetween 1-10 &mum&mdashbut they still tend to be smaller than most eukaryotic cells, which typically range from 10-100 &mum.

Surface Area

Larger is not necessarily better when it comes to cells. For instance, cells need to take in nutrients and water through diffusion. The plasma membrane surrounding cells limits the rate at which these materials are exchanged. Smaller cells tend to have a higher surface area to volume ratio than larger cells. That is because changes in volume are not linear to changes in surface area. When a sphere increases in size, the volume grows proportional to the cube of its radius (r 3 ), while its surface area grows proportional to only the square of its radius (r 2 ). Therefore, smaller cells have relatively more surface area compared to their volume than larger cells of the same shape. A larger surface area means more area of the plasma membrane where materials can pass into and out of the cell. Substances also need to travel within cells. Hence the rate of diffusion may limit processes in large cells.

Adaptations

Prokaryotes are often small and divide before they face limitations due to cell size. Larger eukaryotic cells have organelles that facilitate intracellular transport. Also, structural changes help overcome limitations. Some cells that need to exchange large amounts of substances with the environment developed long, thin extrusions that maximize the surface area to volume ratio. An example of such structures are the root hairs of plant cells that facilitate the intake of water and nutrients. Therefore, cell size and surface area to volume ratio are crucial factors in the evolution of cellular characteristics.

Chien, An-Chun, Norbert S. Hill, and Petra Anne Levin. &ldquoCell Size Control in Bacteria.&rdquo Biologie actuelle 22, non. 9 (May 8, 2012): R340&ndash49. [La source]

Sachs, Frederick, and Mettupalayam V. Sivaselvan. &ldquoCell Volume Control in Three Dimensions: Water Movement without Solute Movement.&rdquo Le Journal de Physiologie Générale 145, non. 5 (May 2015): 373&ndash80. [La source]


Méthodes

Bioinformatical sequence acquisition

Various nucleotide databases (Histone Sequence Database, GeneBank, RefSeq, TBestDB) were scanned for H3 sequences using Drosophila melanogaster H3.3 or CenpA protein sequence as query for tBlastn. H3-similar hits were virtually translated into proteins and used for alignment analyses. To identify phylogenetically distant H3 or CenH3 variants from putatively early branching eukaryotic clades we re-used more diverging H3 variants found before in some cases as query sequences for tBlastn. Sequence fragments were assembled to full-length sequences where sufficient fragment overlap was found.

Telomere suppression PCR and expression profiling

We fully characterized Stylonychia lemnae macronuclear genome encoded H3 variants using degenerate oligonucleotides in combination with telomere suppression PCR (TSP), a technique to amplify the 5'- or 3'-ends of Stylonychia nanochromosomes including their telomeric sequences [45]. Sexual reproduction of Stylonychia was initiated by mixing equal numbers of cells from different mating types. Samples for cDNA synthesis were taken periodically at time points as indicated. Total RNA was isolated as described earlier [46]. Subsequently, cDNA was synthesized using the Qiagen QuantiTect Reverse Transcription kit. Quantitative Real-Time PCR was performed on a Roche Light Cycler.

Alignments

Aligments were performed using ClustalW included in MEGA 4.1 [47] and were subsequently manually refined.

Phylogenetic analyses and ancestral state reconstruction

Phylogenetic tree calculations were conducted using MEGA 4.1 [47] software.

The evolutionary history of 159 H3 and CenH3 variants (Figure ​ (Figure2A) 2A ) was inferred using the Neighbor-Joining method [48]. The bootstrap consensus tree inferred from 1.000 replicates [49] was taken to represent the evolutionary history of the taxa analyzed. Evolutionary distances were computed using the JTT matrix-based method [50] and are in the units of the number of amino acid substitutions per site. All positions containing alignment gaps and missing data were eliminated only in pairwise sequence comparisons. The final dataset contained a total of 100 positions.

The evolutionary relationship of 128 non-redundant histone H3 variants (Figure ​ (Figure2B) 2B ) was inferred as described above. The bootstrap consensus tree was inferred from 10.000 replicates [49]. Evolutionary distances were computed as described above. The final dataset contained a total of 358 positions.

Ancestral states represented by selected internal nodes from clades well supported by NJ tree topology were reconstructed (compare node markers in Figure ​ Figure2). 2 ). The putative ancestral sequences were subsequently inspected by eye and manually refined.

Immunofluorescence microscopy

Cells were fixed in 2% paraformaldehyde (Stylonychia, Trichomonas) or alternatively in methanol:acetic acid (3:1) (Euglena), washed twice with phosphate buffered saline (PBS), and immobilized onto poly-L-lysine coated coverslips. Subsequently immunostaining with PTM-specific antibodies and in some experiments peptide competition assays were performed as described earlier [29]. Cells were analyzed by confocal laser scanning microscopy (CLSM). Acquisition of serial sections was done with a Zeiss LSM 5 Pascal confocal laser scanning microscope equipped with a water objective lens (Plan-Neofluar 25/0.8, or in some cases C-Apochromat 63/1.2). Fluorochromes were visualized with an argon laser with excitation wavelengths of 488 nm for Alexa Fluor 488 and 514 nm for SYTOX Orange. Fluorochrome images were scanned sequentially generating 8 bit grayscale images. Image resolution was 512 × 512 pixels with variable pixel size depending on the selected zoom factor. The axial distance between light optical serial sections was 300 nm. To obtain an improved signal to noise ratio each section image was averaged from four successive scans. The 8 bit grayscale single channel images were overlaid to an RGB image assigning a false color to each channel and then assembled into tables using open source software ImageJ (Rasband, W.S., ImageJ, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, http://rsb.info.nih.gov/ij/, 1997-2004.) and Adobe Photoshop CS3 software.

SDS Page and Western Analyses

Cells were lysed, and subsequently total cellular proteins were resuspended in loading buffer [51], heated for 10 min at 100ଌ, and separated on 15% sodium dodecyl sulfate (SDS)-polyacrylamide gels. Proteins were then transferred onto a nylon membrane and probed with specific antibodies. Detection was done using the digoxigenin system (Roche).


Résumé

The overexpression of authentically folded eukaryotic membrane proteins in milligramme quantities is a fundamental prerequisite for structural studies. One of the most commonly used expression systems for the production of mammalian membrane proteins is the baculovirus expression system in insect cells. However, a detailed analysis by radioligand binding and comparative Western blotting of G protein-coupled receptors and a transporter produced in insect cells showed that a considerable proportion of the expressed protein was misfolded and incapable of ligand binding. In contrast, production of the same membrane proteins in stable inducible mammalian cell lines suggested that the majority was folded correctly. It was noted that detergent solubilisation of the misfolded membrane proteins using either digitonin or dodecylmaltoside was considerably less efficient than using sodium dodecyl sulfate or foscholine-12, whilst these detergents were equally efficient at solubilising correctly folded membrane proteins. This provides a simple and rapid test to suggest whether heterologously expressed mammalian membrane proteins are indeed correctly folded, without requiring radioligand binding assays. This will greatly facilitate the high-throughput production of fully functional membrane proteins for structural studies.


<p>Cette section fournit des informations sur l'expression d'un gène au niveau de l'ARNm ou de la protéine dans les cellules ou les tissus d'organismes multicellulaires.<p><a href='/help/expression_section' target='_top'>Plus. </a></p> Expression i

Bases de données d'expression génique

Base de données Bgee pour l'évolution de l'expression génique

ExpressionAtlas, Differential and Baseline Expression

Portail de recherche Genevisible vers les données d'expression normalisées et organisées de Genevestigator

Bases de données spécifiques aux organismes


Remerciements

We thank Christopher T. Brown for helpful discussions and Nicholas Bhattacharya for advice on statistical methods.

Le financement

This research was supported by the National Institutes of Health (NIH) under award RAI092531A, the Alfred P. Sloan Foundation under grant APSF-2012-10-05, and National Science Foundation Graduate Research Fellowships to M.O. and P.W. under Grant No. DGE 1106400. This work used the Vincent J. Coates Genomics Sequencing Laboratory at UC Berkeley, supported by NIH S10 OD018174 Instrumentation Grant.

Disponibilité des données et des matériaux

The datasets supporting the conclusions of this article are available in the NCBI BioProeject repository, PRJNA471744 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/?term=PRJNA471744, the Short Read Archive (SRA) SRR5420274 to SRR5420297, and GitHub, https://github.com/MrOlm/InfantEukaryotes.


Biology Questions and Answers – Eukaryotic Cells and it’s Organelles – 3

This set of Biology Multiple Choice Questions & Answers (MCQs) focuses on “Eukaryotic Cells and it’s Organelles – 3”.

1. Identify the structure.

a) Mitochondria
b) Nucleus
c) Golgi apparatus
d) Endoplasmic reticulum
View Answer

2. What is the space inside the endoplasmic reticulum called?
a) Tubular compartment
b) Extra – tubular compartment
c) Luminal compartment
d) Extra – luminal compartment
View Answer

3. Where are the ribosomes attached in rough endoplasmic reticulum?
a) In the lumen
b) On the folds towards the nucleus
c) On the surface
d) On the folds towards the cell membrane
View Answer

4. What is present on the surface of the rough endoplasmic reticulum?
a) Ribosomes
b) Peroxisomes
c) Lysosomes
d) Endosomes
View Answer

5. Endoplasmic reticulum without ribosomes is called ______
a) rough endoplasmic reticulum
b) smooth endoplasmic reticulum
c) non – ribosomal endoplasmic reticulum
d) nuclear endoplasmic reticulum
View Answer

6. Which of these cell organelles is involved in protein synthesis?
a) Lysosome
b) Smooth endoplasmic reticulum
c) Rough endoplasmic reticulum
d) Peroxisome
View Answer

7. Which of these statements is not true regarding rough endoplasmic reticulum?
a) The inner compartment is called the tubular compartment
b) It is involved in protein synthesis
c) Ribosomes are attached to its outer surface
d) Its membrane is continuous with the outer membrane of the nucleus
View Answer

8. What is the site of production of lipid-like steroidal hormones in animal cells?
a) Mitochondria
b) Nucleus
c) Peroxisomes
d) Smooth endoplasmic reticulum
View Answer

9. What is the diameter of cisternae of Golgi bodies?
a) 5&mum to 10&mum
b) 0.05&mum to 0.1&mum
c) 0.5&mum to 1.0&mum
d) 50&mum to 100&mum
View Answer

10. The forming face of the Golgi complex is convex. Vrai ou faux?
a) True
b) False
View Answer

11. Which of these is not a function of the Golgi apparatus?
a) Packaging of proteins
b) Modification of proteins
c) Synthesis of glycoproteins and glycolipids
d) Synthesis of proteins
View Answer

12. Which of these is not a lysosomal enzyme?
a) Lipases
b) Protease
c) Kinases
d) carbohydrase
View Answer

13. Which of these statements is false regarding lysosomes?
a) They are bound by a single membrane
b) They contain hydrolytic enzymes
c) Lysosomal enzymes are active at a basic pH
d) They can digest nucleic acids
View Answer

14. What are the membranes of vacuoles called?
a) Tonoplast
b) Leucoplast
c) Amyloplast
d) Chromoplast
View Answer

15. Which of these is a function of the contractile vacuole in Amibe?
a) Lipoprotein synthesis
b) Osmoregulation of the cell
c) Glycoprotein synthesis
d) Degradation of nucleic acids
View Answer

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Voir la vidéo: La Différence entre Cellules Procaryotes et Cellules Eucaryotes (Février 2023).