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3.1.1 : Caractéristiques des cellules procaryotes - Biologie


Un procaryote est un organisme unicellulaire simple qui n'a pas de noyau organisé ou d'autre organite lié à la membrane.

Objectifs d'apprentissage

  • Décrire la structure des cellules procaryotes

Points clés

  • Les procaryotes n'ont pas de noyau organisé et d'autres organites liés à la membrane.
  • L'ADN procaryote se trouve dans une partie centrale de la cellule appelée nucléoïde.
  • La paroi cellulaire d'un procaryote agit comme une couche de protection supplémentaire, aide à maintenir la forme des cellules et prévient la déshydratation.
  • La taille des cellules procaryotes varie de 0,1 à 5,0 um de diamètre.
  • La petite taille des procaryotes permet une entrée et une diffusion rapides des ions et des molécules vers d'autres parties de la cellule tout en permettant également une élimination rapide des déchets hors de la cellule.

Mots clés

  • eucaryote: Avoir des cellules complexes dans lesquelles le matériel génétique est organisé en noyaux liés à la membrane.
  • procaryote: De cellules, dépourvues de noyau.
  • nucléoïde: la région de forme irrégulière dans une cellule procaryote où le matériel génétique est localisé

Composants des cellules procaryotes

Toutes les cellules partagent quatre composants communs :

  1. une membrane plasmique : un revêtement extérieur qui sépare l'intérieur de la cellule de son environnement environnant.
  2. cytoplasme : un cytosol gélatineux à l'intérieur de la cellule dans lequel se trouvent d'autres composants cellulaires
  3. ADN : le matériel génétique de la cellule
  4. ribosomes : où se produit la synthèse des protéines

Cependant, les procaryotes diffèrent des cellules eucaryotes de plusieurs manières.

Un procaryote est un organisme simple, unicellulaire (unicellulaire) dépourvu de noyau organisé ou de tout autre organite lié à la membrane. Nous verrons bientôt que c'est sensiblement différent chez les eucaryotes. L'ADN procaryote se trouve dans une partie centrale de la cellule : le nucléoïde.

La plupart des procaryotes ont une paroi cellulaire de peptidoglycane et beaucoup ont une capsule de polysaccharide. La paroi cellulaire agit comme une couche de protection supplémentaire, aide la cellule à conserver sa forme et prévient la déshydratation. La capsule permet à la cellule de se fixer aux surfaces de son environnement. Certains procaryotes ont des flagelles, des pili ou des fimbriae. Les flagelles sont utilisés pour la locomotion. Les pili sont utilisés pour échanger du matériel génétique lors d'un type de reproduction appelé conjugaison. Les fimbriae sont utilisées par les bactéries pour se fixer à une cellule hôte.

Taille de la cellule

Avec un diamètre de 0,1 à 5,0 m, les cellules procaryotes sont significativement plus petites que les cellules eucaryotes, qui ont des diamètres allant de 10 à 100 m. 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, tous les déchets produits dans une cellule procaryote peuvent se diffuser rapidement. Ce n'est pas le cas dans les cellules eucaryotes, qui ont développé différentes adaptations structurelles pour améliorer le transport intracellulaire.

Une petite taille, en général, est nécessaire pour 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 ont tendance à se rapprocher d'une sphère. Vous vous souvenez peut-être de votre cours de géométrie au lycée que la formule de la surface d'une sphère est 4πr2, tandis que la formule de son volume est 4/3πr3. 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, à mesure qu'une cellule augmente en taille, son rapport surface/volume diminue. Ce même principe s'appliquerait si la cellule avait la forme d'un cube. Si la cellule devient trop grande, la membrane plasmique n'aura pas une surface suffisante pour supporter le taux de diffusion requis pour le volume accru. En d'autres termes, à mesure qu'une cellule grandit, elle devient moins efficace. Une façon de devenir plus efficace est de diviser ; une autre façon est de développer des organites qui effectuent des tâches spécifiques. Ces adaptations ont conduit au développement de cellules plus sophistiquées appelées cellules eucaryotes.


Ultra-structure des cellules procaryotes

Certains des principaux organes cellulaires impliqués dans l'ultra-structure des cellules procaryotes sont les suivants :

1. Enveloppe cellulaire 2. Cytoplasme 3. Nucléoïde 4. Appendices.

Les cellules procaryotes sont les plus simples des cellules les plus primitives. Les enregistrements de microfossiles suggèrent qu'ils ont évolué il y a 2,5 milliards d'années et qu'ils ont existé comme les seuls organismes sur terre pendant le prochain milliard d'années jusqu'à ce que les eucaryotes évoluent il y a environ 1,5 milliard d'années. On a affirmé plus tôt que les plus anciens microfossiles procaryotes, les stromatolites (c'est-à-dire des colonies géantes d'anciennes cyanobactéries ou BGA) d'il y a 3,5 milliards d'années, sont en fait des artefacts minéraux sans vie.

La cellule procaryote est l'unité structurale de deux groupes microbiens : les archaebactéries et les eubactéries. Malgré les variations de forme et de taille, les structures fondamentales des cellules procaryotes sont les mêmes. Chaque cellule procaryote est essentiellement un système à une enveloppe qui consiste en un protoplasme enfermé dans une enveloppe cellulaire. L'ultrastructure d'une cellule procaryote, en particulier une cellule bactérienne typique, se compose d'une enveloppe cellulaire, d'un cytoplasme, d'un nucléoïde, de plasmides et d'un appendice de surface.

1. Enveloppe cellulaire :

C'est le revêtement protecteur de la cellule bactérienne qui a trois couches de base: le glvcocalyx le plus externe, la paroi cellulaire moyenne et la membrane cellulaire la plus interne (membrane plasmique),

C'est la couche la plus externe de l'enveloppe cellulaire qui est chimiquement composée de polysaccharides avec ou sans protéines. Lorsque la glycocalyxie est épaisse et dure, elle est appelée capsule et lorsqu'elle forme une gaine lâche, elle est appelée couche visqueuse.

Bien qu'il ne soit pas essentiel à la survie des bactéries, le glycocalyx a de nombreuses fonctions :

(a) Protège la cellule de la dessiccation, des toxines et des phagocytes,

(b) Aide à l'adhésion, à l'immunogénicité et à la virulence.

C'est la couche intermédiaire rigide de l'enveloppe cellulaire qui donne la forme et empêche une bactérie d'éclater osmotique dans une solution hypotonique. Chez les bactéries Gram-positives, la paroi cellulaire est monocouche et d'épaisseur presque uniforme (10 à 80 nm). Elle est composée de peptidoglycane (mureine ou mucopeptide), qui consiste en un réseau tridimensionnel de brins glycéens réticulés par des chaînes peptidiques. Chaque brin de glycane a une longueur de 20 à 130 unités et se compose de deux sucres aminés alternés, la N-acétylglucosamine (NAG) et l'acide N-acétylmuramica (NAM).

Le lysozyme de certains antibiotiques (pénicilline) empêche la réticulation et tue les bactéries. Les parois des bactéries Gram-positives contiennent également des acides teichoïques (polymère polyphosphate mais les protéines sont presque absentes. Les acides teichoïques agissent comme antigène de surface. Chez les bactéries Gram-négatives, la paroi cellulaire est à deux couches et seulement 7,5-12 nm d'épaisseur. La couche interne dans un peptidoglycane mince et la couche externe est une membrane unitaire appelée membrane externe.La membrane externe est une bicouche lipidique constituée de phospholipides, de protéines et d'un lipide unique, le lipopolysaccharide (LPS).

Les molécules de LPS présentes uniquement dans la face externe de la membrane externe. La membrane externe contient également des protéines de type canal appelées porines, à travers lesquelles les substances de faible poids moléculaire entrent ou sortent. Chez certaines bactéries à Gram négatif (.Mycobacterium, Noccardia) la paroi contient des acides gras à longue chaîne appelés acides mycoliques. Dans les parois des bactéries Gram-négatives, un espace rempli de liquide présent de chaque côté de la couche de peptidoglycane, c'est-à-dire entre la membrane externe de la paroi cellulaire et la membrane cellulaire. Cet espace est appelé périplasme ou gel périplasmique. Il agit comme un lysosome bactérien.

De nombreuses espèces de bactéries sont sans paroi, se développent soit spontanément, soit induites par des agents dégradant la paroi cellulaire. Ces bactéries sont appelées formes L, d'après le Lister Institute de Londres. Les formes L des bactéries peuvent développer une paroi cellulaire, mais les mollicutes ne développeront jamais de paroi cellulaire.

C'est la couche la plus interne de l'enveloppe cellulaire. Il s'agit d'une membrane semi-perméable, quasi-fluide, dynamique similaire à celle de la membrane eucaryote. Mais la seule différence est que, dans les bactéries, elles manquent de stérols au lieu d'hopanoïdes présents. Les hopanoïdes sont des molécules de type stérol pentacyclique qui stabilisent la membrane cellulaire bactérienne. Chez les bactéries Gram-négatives à certains endroits, la face externe de la membrane plasmique est continue avec la face interne de la membrane externe pour former des jonctions de Bayer. Il y a environ 200 à 400 jonctions de couches présentes dans une cellule à Gram négatif.

Dans une cellule bactérienne, la membrane plasmique remplit de nombreuses fonctions :

(a) Il retient le cytoplasme

(b) Empêcher la perte de composants essentiels par fuite

(c) Aide au mouvement des nutriments, des déchets et des sécrétions à travers la membrane

(d) Contient des molécules réceptrices qui détectent et réagissent aux produits chimiques dans leur environnement. Tels que la respiration, la photosynthèse, la synthèse des lipides et des constituants de la paroi cellulaire

(f) Il s'invagine pour former des mésosomes et des thylakoïdes de cyanobactéries.

2. Cytoplasme :

C'est un complexe cristallo-colloïdal granulaire qui remplit toute la cellule procaryote à l'exclusion du nucléoïde. Le cytoplasme contient des mésosomes, des chromatophores, des ribosomes, des corps d'inclusion et des plasmides.

(i) Mésosome (ou chondrioïdes) :

Il s'agit d'un repliement membraneux alambiqué de la membrane plasmique. Le mésosome lorsqu'il est connecté au nucléoïde est appelé mésosome septal et lorsqu'il n'est pas connecté, appelé mésosome latéral.

(b) Réplication chromosomique et distribution aux cellules filles

(d) Augmenter la surface de la membrane plasmique

(e) Le mésosome peut être considéré comme analogue aux mitochondries des cellules eucaryotes car ce sont les sites des enzymes respiratoires. Par conséquent, les mososomes sont également appelés « mitochondries des cellules procaryotes » ou « ?

(ii) Chromatophores :

Ce sont des systèmes membranaires internes des cellules procaryotes. Celles-ci sont très étendues et complexes sous des formes photosynthétiques comme les cyanobactéries et les bactéries violettes où elles sont appelées thylakoïdes. Dans les bactéries nitrifiantes, les chromatophores augmentent la surface métabolique.

Les ribosomes procaryotes sont de nature 70S et consistent en des sous-unités 5OS plus grandes et 30S plus petites. Au cours de la synthèse des protéines, environ 4 à 8 ribosomes se fixent à un seul ARNm pour former des polyribosomes ou des polysomes. Ribosomes non fonctionnels présents dans des sous-unités séparées.

(iv) Corps d'inclusion:

Ce sont des structures non vivantes présentes librement dans le cytoplasme. Les corps d'inclusion peuvent être organiques ou inorganiques. Ils comprennent principalement des réserves alimentaires et des organites procaryotes spéciaux tels que des vacuoles gazeuses, des chromosomes, des carboxysomes et des magnétosomes. A l'exception de la réserve alimentaire, les autres corps d'inclusion sont entourés d'une membrane non unitaire monocouche de 2 à 5 nm d'épaisseur.

Il s'agit de matériaux de réserve ou de granulés de stockage qui ne sont délimités par aucun système membranaire. Généralement, une espèce bactérienne donnée ne stocke qu'un seul type de matériel de réserve. De plus, le contenu cellulaire du matériel de réserve est faible dans les cellules en croissance active, mais augmente lorsque les cellules manquent d'azote.

Les granules de volutine (= granules de polyphosphate) et les granules de soufre sont des corps d'inclusion inorganiques qui stockent respectivement le phosphate et le soufre. Ces granulés sont également appelés granulés métachromatiques en raison de leur capacité à prendre des couleurs différentes des colorants basiques. Les réserves alimentaires organiques présentes dans certaines bactéries sont des granules de glycogène, des granules de protéines (=cyanophycine), des granules de cyanophycine (= granules d'amidon) et des granules de PHB. Les granules de PHB (Poly β-hydroxybutyrate) sont des réservoirs de stockage d'acides gras dans le cas des espèces Pseudomonas, Bacillus, Azotobacter. Le PHB est commercialement utilisé pour préparer des plastiques biodégradables.

Ce sont les inclusions organiques de la plupart des formes aquatiques flottantes. Chaque vacuole de gaz est un agrégat d'un nombre variable de vésicules de gaz cylindriques creuses. Les vacuoles de gaz aident à flotter, à se positionner correctement dans l'eau pour piéger la lumière du soleil pour la photosynthèse et protéger contre les radiations nocives.

Ce sont des vésicules en forme de cigare qui renferment des pigments photosynthétiques comme la bactériochlorophylle c, d ou e. Les chlorosomes sont des structures distinctes trouvées juste en dessous de la membrane plasmique mais étroitement reliées à celle-ci par une plaque basale. Ceux-ci se trouvent dans les bactéries vertes.

Ce sont les principaux sites de CO2 fixation en cas de procaryotes autotrophes comme les cyanobactéries, les bactéries violettes, les bactéries nitrifiantes etc.

Ce sont les vésicules remplies de cristaux de magnétite (Fe3O4). Les magnétosomes aident les bactéries à s'orienter dans un champ magnétique et à déterminer la direction de la nage.

Laderberg et Hays (1952) ont introduit le terme « plasmide » pour désigner les ADN double brin extra-chromosomique auto-répliquant en forme d'anneau que l'on trouve dans le cytoplasme des procaryotes. On les trouve également dans les eucaryotes (levures) et leurs organites. Les plasmides sont utilisés comme vecteur idéal pour le transfert indirect de gènes dans la technologie de l'ADN recombinant (génie génétique).

Les plasmides sont généralement des cercles fermés double brin de D.N A dont les tailles varient de 1 à 300 kilo-paires de bases (1 Kpb = 1000 pb) et portent de 5 à 100 gènes. Par conséquent, les plasmides sont souvent appelés minichromosomes. Ils sont également connus comme des éléments autonomes superflus car les gènes qu'ils portent n'ont aucun rôle dans la viabilité et la croissance bactérienne.

Le nombre moyen de plasmides par cellule bactérienne est appelé nombre de copies. Les plasmides à faible nombre de copies (1-2) sont appelés plasmides à copie unique, tandis que ceux à nombre de copies élevé (10-30) sont appelés plasmides à copies multiples. Certains plasmides peuvent s'intégrer temporairement ou se détacher du chromosome principal et sont appelés épisomes, par exemple F-plasmide. Il est à noter que tous les épisomes sont des plasmides mais que tous les plasmides ne sont pas des épisomes. Le terme épisome a été inventé par Jacob et Wollman 1958).

Sur la base de la fonction, les plasmides sont des types suivants –

Il est porteur du facteur de fertilité (facteur F) responsable de la formation des sex-pili et de la conjugaison. Par conséquent, souvent appelé F-plasmide.

Il porte le facteur de résistance (R) qui fournit à nouveau une résistance aux antibiotiques, aux métaux lourds, aux rayons UV, etc., par ex. Rl.R4G etc.

Il porte un facteur colicinogène qui produit des colicines (bactériocines) pour tuer d'autres bactéries.

(ré) Plasmide de dégradation :

Il décompose l'hydracarbone dans le pétrole, par ex. présent dans Pseudomonas putida [Une bactérie génétiquement modifiée qui dégraderait les quatre types de substrats à savoir OCT (Octane, Hexane, Dcene), XYL (Xylène, Toluène), CAM (camphre) et NAH (naphtalène)>

Il s'agit de plasmides tumoraux notamment portés par l'Agrabacterium tumefaciens. Ti-plasmide porte

L'ADN-T (ADN transformant) qui a une longueur de 200 Kpb et provoque la maladie de la galle du collet chez les plantes, l'ADN-T est un vecteur idéal pour le transfert de gènes chez les plantes.

Un sous-sol de plasmides Ti induisant les tumeurs des racines velues, par exemple, -A-rhizogene.

Le plasmide peut être classé en fonction du nombre de copies par cellule

(a) Plasmide libéré : il conserve normalement plusieurs copies par cellule

(b) Plasmide stringent : il a un nombre limité de copies par cellule

3. Nucléoïde

Le nucléoïde est le matériel génétique d'une cellule procaryote qui occupe jusqu'à 1/5 de l'intérieur de la cellule bactérienne. Il est représenté par un seul ADN ds nu circulaire qui est hautement bouclé et super enroulé à l'aide de polyatnines (protéines nucléoïdes) et d'ARN. Le nucléoïde est une structure compacte contenant une enveloppe nucléaire et un nucléole, et par conséquent ce n'est pas un noyau organisé mais plutôt un noyau naissant. Chez Escherichia coli, l'ADN compact mesure 1,2 mm de long, soit environ 250 à 700 fois la longueur de la cellule. Le nucléoïde est attaché à la membrane plasmique directement ou par des mésosomes.

4. Annexes :

Les appendices de surface présents sur la cellule bactérienne peuvent être des flagelles mobiles ou des pili et des fimbriae non mobiles.

(a) Flagelles (sing. Flagellum):

Ce sont de longs appendices locomoteurs à poils fins (1-71 m) présents sur la surface bactérienne pour la nage. Leur nombre et leur disposition s'appellent la flagellation, ce qui est caractéristique de différents genres de bactéries.

Certaines bactéries portent des flagelles de gaine entourés par l'extension de la membrane cellulaire. Chez Vibrio, la flagellation est de type mixte où le flagelle polaire à gaine est présent avec de nombreux flagelles non gainés disposés dans le péritriche.

L'ultrastructure de chaque flagelle présente 3 parties : le corps basal, le crochet et le filament. Le corps basal se compose d'une racine centrale avec deux paires d'anneaux. Chez les bactéries à Gram positif, le corps basal possède deux paires d'anneaux, la paire externe (anneaux L et P) reste attachée à la membrane externe, tandis que la paire interne (anneaux S et M) reste connectée à la membrane cellulaire. Chez les bactéries Gram-positives, en revanche, seule la paire interne (Sand M) est présente et les restes sont attachés à la membrane cellulaire (fig. 2.4).

Le crochet est une structure légèrement plus large et incurvée d'environ 45 nm de long qui relie le corps basal au filament. Le filament est une structure cylindrique creuse d'environ 1 à 70 nm de long et 20 nm de diamètre. Filament composé de 3-8 spirales de protéines flagelliennes. Mais le crochet est composé d'un autre type de protéines.

Le flageilum bactérien tourne à 360 ° plutôt qu'un fouet comme un mouvement de va-et-vient. En conséquence, la cellule bactérienne tourne dans la direction opposée et pousse la bactérie vers l'avant.

(b) Pili (sing. Pilus) et fimbriae :

Ces deux termes ont souvent été utilisés de manière interchangeable. Les pili sont des excroissances tubulaires d'environ 18 à 20 nm constituées de protéine piline. Ils ne sont signalés que dans les bactéries à Gram négatif de la cellule donneuse où ils aident à la conjugaison. Par conséquent, les pili sont également appelés sex-pili ou F-pili. Leur nombre est de 1 à 4 par cellule. Les fimbriae sont des poils ressemblant à des appendices de surface qui aident à l'adhérence et la longueur d'adhérence mutuelle varie de 6,1 à 7,5 nm et un diamètre de 3 à 10 nm.


Cellule procaryote : 18 caractéristiques principales (avec schéma)

L'ADN est nu et se trouve diversement enroulé dans le cytoplasme. Il est souvent appelé gonophore, corps nucléaire ou nucléoïde. Il équivaut à un seul chromosome nu et est donc également appelé prochromosome. De nombreux procaryotes ont également de petites entités d'ADN circulaires supplémentaires appelées plasmides. Les plasmides sont porteurs de facteurs spécifiques supplémentaires tels que la fixation de l'azote, la résistance, la fertilité, etc.

Caractéristique # 2. Composants nucléaires :

L'enveloppe nucléaire, le nucléoplasme, le nucléole et les histones recouvrant la chromatine sont absents. Dans les cellules eucaryotes (= eucaryotes), on trouve un noyau typique.

Caractéristique # 3. Types :

Les procaryotes contiennent des organismes comme des algues bleu-vert (BGA = cyanobactéries, par exemple Nostoc), des bactéries, des organismes de type pleuropneumonie ou PPLO (par exemple, Mycoplasma), des archaebactéries, des spirochètes, des rickettsies et des chlamydiae. Les PPLO sont les plus petits organismes vivants libres.

Caractéristique # 4. Paroi cellulaire :

Il est présent dans les bactéries et les cyanobactéries. Une paroi cellulaire est absente dans les mycoplasmes ou PPLO.

Caractéristique # 5. Flagelles et Fimbriae :

Les flagelles ne sont présents que dans certaines bactéries (Fig. 8.6). Les fla­gella bactériennes sont à simple brin par rapport aux flagelles à 11 brins des eucaryotes. Chez certaines bactéries, des appendices immobiles appelés pili ou fimbriae apparaissent également. Ils participent à l'attachement (par exemple, Neisseria gonorrhoeae) et à la conjugaison (par exemple, Escherichia coli).

Caractéristique # 6. Thylakoïdes photosynthétiques :

Les algues bleues et vertes et certaines bactéries sont photo-autotrophes. Leurs thylakoïdes photosynthétiques reposent librement dans le cytoplasme. Ils ne sont pas organisés en chloroplastes.

Caractéristique # 7. Organelles cellulaires à membrane :

Les cellules procaryotes (= procaryotes) manquent de mitochon­drie, de réticulum endoplasmique, d'appareil de Golgi, de lysosomes, de microtubules, de microfilaments et de cen­trioles.

Caractéristique # 8. Vacuoles :

Les vacuoles typiques sont douteuses. Au lieu de cela, des vacuoles de gaz complexes sont trouvées.

Caractéristique # 9. Ribosomes :

Les ribosomes sont 70S par rapport à 80S. Des ribosomes 70S similaires se trouvent à l'intérieur des chloroplastes et des mitochondries des eucaryotes.

Caractéristique # 10. Système à une enveloppe :

Dans les cellules procaryotes, les organites cellulaires liés à la membrane sont absents, de sorte qu'il n'y a qu'une seule membrane qui entoure la cellule. Par conséquent, les procaryotes ont un système à membrane unique ou à enveloppe unique. Chez les eucaryotes, de nombreux organites sont entourés de leurs propres membranes de revêtement en plus de la membrane cellulaire qui recouvre la cellule entière. Par conséquent, les eucaryotes ont un système d'organisation à double membrane ou à deux enveloppes.

Caractéristique # 11. Cyclose :

Le cytoplasme ne montre pas de mouvements de ruissellement ou de cyclose.

Caractéristique # 12. Broche :

Le fuseau mitotique ne se forme pas lors de la division cellulaire.

Caractéristique # 13. Reproduction sexuelle :

Il est absent. Par conséquent, la méiose et la formation de gamètes sont inconnues. Ils se multiplient très rapidement par des moyens asexués comme la fission binaire, la sporulation, etc.

Caractéristique # 14. Contenu de l'ADN :

Caractéristique # 15. Transcription et traduction :


Le Nucléoïde

Toute vie cellulaire a un génome à ADN organisé en un ou plusieurs chromosomes. Les chromosomes procaryotes sont généralement circulaires, haploïdes (non appariés) et non liés par une membrane nucléaire complexe. L'ADN procaryote et les protéines associées à l'ADN sont concentrés dans la région nucléoïde de la cellule (Figure (PageIndex<6>)). En général, l'ADN procaryote interagit avec les protéines associées aux nucléoïdes (NAP) qui aident à l'organisation et à l'empaquetage du chromosome. Chez les bactéries, les NAP fonctionnent de la même manière que les histones, qui sont les protéines organisatrices de l'ADN présentes dans les cellules eucaryotes. Chez les archées, le nucléoïde est organisé soit par des NAP, soit par des protéines organisatrices d'ADN de type histone.

Figure (PageIndex<6>): La région nucléoïde (la zone entourée par la ligne pointillée verte) est une zone condensée d'ADN trouvée dans les cellules procaryotes. En raison de la densité de la zone, elle ne se tache pas facilement et apparaît de couleur plus claire lorsqu'elle est observée avec un microscope électronique à transmission.


Exemples de procaryotes :

Les procaryotes comprennent les bactéries et les archées, deux des trois domaines de la vie. Ces deux domaines sont discutés ci-dessous-

Cellules bactériennes

  • Les bactéries sont des organismes unicellulaires présents dans tous les écosystèmes du monde.
  • La paroi cellulaire de la cellule bactérienne est composée de peptidoglycane qui l'invente dure et épaisse.
  • Les capsules sont identiques à certaines bactéries et peuvent donc ne pas être présentes dans d'autres cellules procaryotes.
  • Le matériel génétique des bactéries se présente sous la forme d'enroulements circulaires de chromosomes.
  • E. coli , Streptomyces spp, Pseudomonas spp, etc., sont des exemples de procaryotes.

Cellule archéenne (Archaea)

  • Les cellules archéennes sont similaires aux cellules bactériennes car elles sont également des organismes unicellulaires primitifs.
  • Les cellules archéennes se produisent principalement dans des environnements extrêmes comme les sources chaudes, les océans et les marais.
  • La capsule est absente dans les cellules archéennes et la paroi cellulaire est constituée de pseudopeptidoglycanes, protéines.
  • De même, la membrane cellulaire des cellules archéennes a une seule couche de phospholipide qui protège la cellule contre les environnements sévères.
  • Des exemples de cellules archéennes sont Halobactérie spp, Thermoplasme spp, Sulfolobe spp, etc.

3.1.1 : Caractéristiques des cellules procaryotes - Biologie

Un procaryote est un organisme unicellulaire simple qui n'a pas de noyau organisé ou d'autre organite lié à la membrane.

Objectifs d'apprentissage

Décrire la structure des cellules procaryotes

Points clés à retenir

Points clés

  • Les procaryotes n'ont pas de noyau organisé et d'autres organites liés à la membrane.
  • L'ADN procaryote se trouve dans une partie centrale de la cellule appelée nucléoïde.
  • La paroi cellulaire d'un procaryote agit comme une couche de protection supplémentaire, aide à maintenir la forme des cellules et prévient la déshydratation.
  • La taille des cellules procaryotes varie de 0,1 à 5,0 um de diamètre.
  • La petite taille des procaryotes permet une entrée et une diffusion rapides des ions et des molécules vers d'autres parties de la cellule tout en permettant également une élimination rapide des déchets hors de la cellule.

Mots clés

  • eucaryote: Avoir des cellules complexes dans lesquelles le matériel génétique est organisé en noyaux liés à la membrane.
  • procaryote: De cellules, dépourvues de noyau.
  • nucléoïde: la région de forme irrégulière dans une cellule procaryote où le matériel génétique est localisé

Composants des cellules procaryotes

Toutes les cellules partagent quatre composants communs :

  1. une membrane plasmique : un revêtement extérieur qui sépare l'intérieur de la cellule de son environnement environnant.
  2. cytoplasme : un cytosol gélatineux à l'intérieur de la cellule dans lequel se trouvent d'autres composants cellulaires
  3. ADN : le matériel génétique de la cellule
  4. ribosomes : où se produit la synthèse des protéines

Cependant, les procaryotes diffèrent des cellules eucaryotes de plusieurs manières.

Un procaryote est un organisme simple, unicellulaire (unicellulaire) dépourvu de noyau organisé ou de tout autre organite lié à la membrane. Nous verrons bientôt que c'est sensiblement différent chez les eucaryotes. L'ADN procaryote se trouve dans une partie centrale de la cellule : le nucléoïde.

La plupart des procaryotes ont une paroi cellulaire de peptidoglycane et beaucoup ont une capsule de polysaccharide. La paroi cellulaire agit comme une couche de protection supplémentaire, aide la cellule à conserver sa forme et prévient la déshydratation. La capsule permet à la cellule de se fixer aux surfaces de son environnement. Certains procaryotes ont des flagelles, des pili ou des fimbriae. Les flagelles sont utilisés pour la locomotion. Les pili sont utilisés pour échanger du matériel génétique lors d'un type de reproduction appelé conjugaison. Les fimbriae sont utilisées par les bactéries pour se fixer à une cellule hôte.

Structure générale d'une cellule procaryote: Cette figure montre la structure généralisée d'une cellule procaryote. Tous les procaryotes ont un ADN chromosomique localisé dans un nucléoïde, des ribosomes, une membrane cellulaire et une paroi cellulaire. Les autres structures présentées sont présentes dans certaines bactéries, mais pas toutes.

Taille de la cellule

Avec un diamètre de 0,1 à 5,0 m, les cellules procaryotes sont significativement plus petites que les cellules eucaryotes, qui ont des diamètres allant de 10 à 100 m. 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, tous les déchets produits dans une cellule procaryote peuvent se diffuser rapidement. Ce n'est pas le cas dans les cellules eucaryotes, qui ont développé différentes adaptations structurelles pour améliorer le transport intracellulaire.

Taille microbienne: Cette figure montre les tailles relatives des microbes sur une échelle logarithmique (rappelez-vous que chaque unité d'augmentation dans une échelle logarithmique représente une multiplication par 10 de la quantité mesurée).

Une petite taille, en général, est nécessaire pour toutes les cellules, qu'elles soient procaryotes ou eucaryotes. Examinons pourquoi il en est ainsi. Tout d'abord, nous considérerons la surface et le volume d'une cellule typique. Toutes les cellules ne sont pas de forme sphérique, mais la plupart ont tendance à se rapprocher d'une sphère. Vous vous souvenez peut-être de votre cours de géométrie au secondaire que la formule de la surface d'une sphère est 4πr 2 , tandis que la formule de son volume est 4/3πr 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, à mesure qu'une cellule augmente en taille, son rapport surface/volume diminue. Ce même principe s'appliquerait si la cellule avait la forme d'un cube. Si la cellule devient trop grande, la membrane plasmique n'aura pas une surface suffisante pour supporter le taux de diffusion requis pour le volume accru. En d'autres termes, à mesure qu'une cellule grandit, elle devient moins efficace. Une façon de devenir plus efficace est de diviser une autre façon est de développer des organites qui effectuent des tâches spécifiques. Ces adaptations ont conduit au développement de cellules plus sophistiquées appelées cellules eucaryotes.


Caractéristiques des cellules procaryotes

Cellule procaryote

  • Le type de cellule procaryote est appelé procaryote.
  • La cellule procaryote est dépourvue d'organites liées à la membrane.
  • La gamme de taille des cellules procaryotes est généralement inférieure à 3 micromètres.
  • Le matériel génétique de la cellule procaryote est situé dans la région nucléaire ou nucléoïde.
  • Le nucléoïde contient un seul chromosome et un morceau d'ADN circulaire double brin.
  • D'autres cellules procaryotes sont divisées en deux types sur la base de la composition de la paroi cellulaire en cellules gram positives et gram négatives.
  • Ici, la membrane nucléaire, le nucléole, les protéines histones sont absents.
  • Des gènes peuvent être présents dans le cluster.
  • La membrane plasmique manque de stérols.
  • Le ribosome est de structure 70 S et uniformément dispersé dans le cytoplasme.
  • Le chloroplaste, le corps de Golgi, les mitochondries, les pinacocytes et le réticulum endoplasmique sont absents.
  • Des mésosomes et des vacuoles gazeuses peuvent être présents chez certains procaryotes.
  • La paroi cellulaire de la cellule procaryote est principalement composée de molécules de peptidoglycane, de polysaccharides et de glycoprotéines.
  • Il peut montrer la présence d'endospore chez certains procaryotes.
  • Le système respiratoire est situé dans la membrane plasmique.
  • Le lysosome est absent chez les procaryotes.
  • Il montre une grande variété de mécanisme de production d'énergie anaérobie.
  • Une cellule procaryote a la capacité de fixer l'azote atmosphérique.
  • Il montre la présence de magnétosome.
  • La teneur en G+C est d'environ 28 à 70 %
  • La synthèse des protéines est réalisée dans le cytoplasme.
  • Il peut contenir des flagelles, des pili et une capsule à sa surface.
  • Un chromosome est de forme circulaire.
  • Le mécanisme de la mitose et de la méiose est absent dans une cellule procaryote.
  • La reproduction de la cellule procaryote est effectuée mécanisme de fission binaire.
  • La magnétogénèse est absente dans ces cellules.
  • Des exemples de cellules procaryotes sont les bactéries, Cyanobactéries, Eubactéries, et Archaebactéries.

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3.1.1 : Caractéristiques des cellules procaryotes - Biologie

Il existe trois types de cellules : procaryotes, eucaryotes et mésocaryotes. Les cellules procaryotes sont généralement des organismes unicellulaires, les cellules eucaryotes se trouvent généralement dans des organismes multicellulaires et les cellules mésocaryotes présentent des caractéristiques à la fois des cellules procaryotes et eucaryotes.

Cellules procarytotiques
Les cellules procaryotes sont les cellules les plus simples et les scientifiques pensent qu'elles ont été les premières cellules à habiter notre monde. Elles sont beaucoup plus petites que les cellules eucaryotes, car elles n'ont pas de noyau défini et la plupart des autres organites que l'on trouve chez les eucaryotes. En fait, le mot « procaryote » signifie « avant le noyau ». Il existe deux types de procaryotes : les bactéries et les archées.

La substance nucléaire des procaryotes consiste en un seul chromosome qui est en contact direct avec le cytoplasme de la cellule. Il n'y a pas de membrane définie entourant la région nucléaire, qui est appelée « nucléoïde » dans ces cellules.

Trois caractéristiques principales trouvées dans les cellules procaryotes sont :

1. Flagelles et Pili - structures protéiques qui font saillie à la surface de la cellule et qui sont principalement utilisées pour le mouvement. Ils sont également utilisés pour aider les cellules à s'attacher les unes aux autres. Les flagelles et les pili ne se trouvent pas chez tous les procaryotes.

2. Enveloppe - une paroi cellulaire qui recouvre une membrane plasmique. L'enveloppe des cellules est la structure contenante de la cellule, séparant l'intérieur des cellules de l'environnement extérieur. Certaines bactéries ont également une partie externe supplémentaire des cellules, appelée capsule.

3. Région cytoplasmique - la zone contenue à l'intérieur de l'enveloppe cellulaire ou de la capsule. L'ADN cellulaire et les ribosomes se trouvent dans cette zone. L'ADN des bactéries est généralement de forme circulaire. Certains procarotiques portent des inclusions d'ADN extrachromosomiques supplémentaires appelées « plasmides ». Les plasmides sont également de forme circulaire et remplissent généralement des fonctions supplémentaires au sein de la cellule, telles que la résistance aux antibiotiques.


Des cellules eucaryotes
Les cellules eucaryotes, présentes chez les plantes et les animaux, sont plus avancées que les cellules procaryotes et ont une structure plus avancée. Ils sont environ 15 fois plus larges que le procaryote moyen et peuvent avoir un volume cellulaire jusqu'à 1000 fois supérieur.

La principale différence entre les peucaryotes et les procaryotes est que la cellule eucaryote a un noyau cellulaire défini, qui contient l'ADN de la cellule. Le mot "eucaryote" signifie "vrai noyau".

Les caractéristiques principales supplémentaires de la cellule eucaryote sont :

1. Membrane cellulaire - la membrane plasmique qui constitue la limite externe de la cellule. En plus de la membrane cellulaire, les cellules végétales ont également une paroi cellulaire.

2. Chromosomes - l'ADN des eucaryotes est organisé en molécules linéaires appelées chromosomes. Ces chromosomes sont stockés dans le noyau de la cellule.

3. Cils primaires - structures protéiques à l'extérieur de la cellule qui servent d'organes sensoriels. Les eucaryotes utilisent ces cils pour détecter les températures, les mouvements et la composition chimique de leur environnement.

4. Flagelles ou cils mobiles - plus complets que ceux trouvés chez les procaryotes, mais qui remplissent des fonctions similaires en contrôlant la mobilité de la cellule.

5. Organelles - les cellules eucaryotes peuvent également contenir divers "petits organes" qui remplissent des fonctions cellulaires spécifiques. Divers organites comprennent : le nucléole, les ribosomes, les vésicules, le réticulum endoplasmique rugueux, le corps de Golgi (ou « appareil »), le cytosquelette, le réticulum endoplasmique lisse, la mitochondrie, les microtubules, la vacuole, le cytosol, le lysosome et le centriole.


Cellules mésocaryotes
Les cellules mésocaryotes partagent les caractéristiques des cellules procaryotes et eucaryotes. La première partie du mot, « meso », signifie « entre les deux », tandis que « karyon » signifie « noyau ».

Les cellules mésocaryotes présentent un noyau bien organisé, comme le font les eucaryotes, mais son noyau se divise par un processus appelé amitose, qui ressemble plus au comportement des cellules procaryotes. Le noyau d'une cellule mésocaryote se duplique avec un noyau allant avec chaque moitié de cellule lorsque le reste de la cellule se divise.

Un groupe d'organismes appelés « dinoflagellés », le plancton marin et les algues, sont généralement considérés comme des exemples de mésocaryotes.

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3.1.1 : Caractéristiques des cellules procaryotes - Biologie

Des procaryotes aux eucaryotes

La cellule eucaryote complexe a inauguré une toute nouvelle ère pour la vie sur Terre, car ces cellules ont évolué en organismes multicellulaires. Mais comment la cellule eucaryote elle-même a-t-elle évolué ? Comment une humble bactérie a-t-elle fait ce saut évolutif d'une simple cellule procaryote à une cellule eucaryote plus complexe ? La réponse semble être la symbiose, c'est-à-dire le travail d'équipe.

Les preuves soutiennent l'idée que les cellules eucaryotes sont en fait les descendantes de cellules procaryotes distinctes qui se sont réunies dans une union symbiotique. En fait, la mitochondrie elle-même semble être la "grand-grand-grand-grand-grand-grand-grand-grand-arrière-petite-fille" d'une bactérie libre qui a été englouti par une autre cellule, peut-être comme un repas, et s'est terminée up staying as a sort of permanent houseguest. The host cell profited from the chemical energy the mitochondrion produced, and the mitochondrion benefited from the protected, nutrient-rich environment surrounding it. This kind of "internal" symbiosis — one organism taking up permanent residence inside another and eventually evolving into a single lineage — is called endosymbiosis.


Characteristics of Living Things: Homeostasis

Homeostasis denotes a constant internal environment. To survive, cells must maintain a stable environment within itself, regardless of changes outside the cell. Cell membranes allow cells to regulate the situation within cells. Certain substances must stay inside, whereas other substances must stay outside the boundaries.

Cells control the amount of water coming in and going out, to preserve the equilibrium of water inside the cell with respect to the quantity outside the cell. In the same vein, certain vital cellular processes only take place under very specific pH and temperature conditions. pH is the measure of the acidity of a substance.

Cells maintain such stability with the aid of feedback loops. In a feedback loop, a cell detects changes in the concentration of certain substances, such as sodium, and then alters the amount of these substances entering and exiting the cell by tweaking components embedded in the cell membrane.


4. Prokaryotic cells can also carry small molecules of DNA called plasmids.

Plasmides are small, circular DNA molecules that contain the cell’s nonessential genes. Although plasmids can occur in a variety of sizes (ranging from around a thousand base pairs to hundreds of thousands), they usually only have a small number of genes. Antibiotic resistance is a trait that is frequently attributed to genes on plasmids.

The genetic material of plasmids is separate from that of the cell’s main chromosome, and they can replicate independently of that chromosome. When a prokaryotic cell with a plasmid divides, the daughter cells each receive a copy of the plasmid, along with its regular chromosome.


Voir la vidéo: La Différence entre Cellules Procaryotes et Cellules Eucaryotes (Janvier 2022).