Cellule : structure, fonctions et 8 exercices

1. (a) La production d'ATP par la respiration cellulaire a lieu dans les mitochondries. Elles existent dans les deux : la plante respire aussi.
2. (b) La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes, présents uniquement dans la cellule végétale (et chez les algues).
3. (c) La digestion intracellulaire est assurée par les lysosomes, typiques de la cellule animale et rares ou absents chez la végétale, où la vacuole en assume une partie.
4. (d) La synthèse des protéines est assurée par les ribosomes, présents dans les deux — et aussi chez les procaryotes.
5. Astuce de lecture : une fonction en « photo » appelle le chloroplaste, une fonction de digestion appelle le lysosome, une fonction d'énergie appelle la mitochondrie.

Réponse: (a) mitochondries, les deux ; (b) chloroplastes, végétale seulement ; (c) lysosomes, surtout animale ; (d) ribosomes, les deux.

1. Je cherche d'abord le noyau : il y a un noyau entouré d'une membrane, la cellule est donc eucaryote.
2. Les procaryotes n'ont ni noyau organisé ni organite membranaire comme les mitochondries : cette hypothèse est écartée.
3. Paroi, chloroplastes et grande vacuole centrale forment le trio exclusif de la cellule végétale.
4. La présence de mitochondries ne contredit rien : la cellule végétale possède chloroplastes ET mitochondries.
5. Vérification : si elle était animale, il manquerait la paroi et les chloroplastes, et la vacuole serait petite.

Réponse: C'est une cellule végétale et eucaryote. La paroi et les chloroplastes suffisent à trancher ; le noyau entouré d'une membrane garantit qu'elle est eucaryote.

1. Je compare les deux valeurs par division : 20 μm ÷ 2 μm = 10.
2. La cellule animale est 10 fois plus grande en longueur.
3. Pour convertir, 1 mm = 1 000 μm, je divise donc par 1 000.
4. Bactérie : 2 ÷ 1 000 = 0,002 mm.
5. Cellule animale : 20 ÷ 1 000 = 0,02 mm.
6. Aucune des deux n'est visible à l'œil nu, qui distingue au mieux environ 0,1 mm.

Réponse: 10 fois plus grande. La bactérie mesure 0,002 mm et la cellule animale 0,02 mm.

1. Le grossissement relie l'image et l'objet : taille de l'image = taille réelle × grossissement.
2. J'isole la taille réelle : réelle = image ÷ grossissement.
3. Je remplace : 8 mm ÷ 400 = 0,02 mm.
4. Je convertis en micromètres en multipliant par 1 000 : 0,02 × 1 000 = 20 μm.
5. Vérification : 20 μm × 400 = 8 000 μm = 8 mm. C'est cohérent.

Réponse: Le diamètre réel est 0,02 mm, soit 20 μm — la taille typique d'une cellule animale.

1. Pour une sphère, la surface vaut S = 4πr² et le volume V = (4/3)πr³.
2. Je divise l'une par l'autre : S/V = 4πr² ÷ (4/3)πr³. Les facteurs 4 et π se simplifient.
3. Il reste la formule simple S/V = 3/r.
4. Petite cellule : S/V = 3 ÷ 10 = 0,3 par μm.
5. Grande cellule : S/V = 3 ÷ 20 = 0,15 par μm.
6. Doubler le rayon divise le rapport par deux : 0,3 ÷ 0,15 = 2.
7. Interprétation : le volume (qui consomme) croît en r³, alors que la membrane (qui échange) ne croît qu'en r². Au-delà d'une certaine taille, la surface ne suffit plus à approvisionner l'intérieur.

Réponse: 0,3 μm⁻¹ et 0,15 μm⁻¹. En doublant le rayon, le rapport surface/volume est divisé par deux : c'est cette limite géométrique qui maintient les cellules petites et qui fait qu'un grand organisme a beaucoup de cellules, et non des cellules plus grosses.

1. Je pars de la fonction de chaque organite, pas du nom de la cellule.
2. La mitochondrie produit l'ATP, la monnaie énergétique de la cellule.
3. La cellule musculaire se contracte, et se contracter coûte beaucoup d'ATP : d'où l'accumulation de mitochondries.
4. Le réticulum endoplasmique granuleux porte des ribosomes et synthétise les protéines destinées à l'exportation.
5. Les enzymes digestives sont des protéines exportées : la cellule du pancréas a donc besoin de beaucoup de réticulum granuleux et d'un appareil de Golgi développé pour les emballer.
6. Règle générale : l'organite le plus abondant désigne l'activité dominante de la cellule.

Réponse: L'abondance d'un organite révèle la fonction dominante : beaucoup de mitochondries signalent une forte dépense d'énergie (muscle), beaucoup de réticulum granuleux signale la fabrication et l'exportation de protéines (pancréas).

1. Lors de l'osmose, l'eau traverse la membrane du milieu le moins concentré en soluté vers le plus concentré.
2. En solution hypertonique, l'extérieur est plus concentré : l'eau sort donc de la cellule.
3. La cellule animale perd du volume et se ratatine, car rien ne soutient sa forme.
4. La cellule végétale perd aussi de l'eau : son contenu se rétracte et se décolle de la paroi, c'est la plasmolyse. La paroi reste en place, et c'est pourquoi la plante flétrit au lieu de s'effondrer.
5. Dans l'eau distillée la situation s'inverse : le milieu extérieur est hypotonique et l'eau entre.
6. La cellule animale gonfle et peut éclater, car seule la membrane la retient.
7. La cellule végétale gonfle aussi, mais la paroi résiste et la pression interne (turgescence) stabilise la cellule. C'est la turgescence qui tient la feuille rigide.
8. Conclusion : la différence de comportement ne vient pas de la membrane, identique dans les deux cas, mais de la paroi.

Réponse: En solution hypertonique l'eau sort : la cellule animale se ratatine, la végétale subit une plasmolyse. Dans l'eau distillée l'eau entre : la cellule animale peut éclater, la végétale devient turgescente et la paroi la protège.

1. (a) Ribosomes : chez les deux. Toute cellule fabrique des protéines, donc aucune ne peut s'en passer. C'est l'erreur la plus fréquente de cette liste.
2. (b) Noyau entouré d'une membrane : seulement chez les eucaryotes. Chez le procaryote l'ADN est libre dans le cytoplasme, dans une région appelée nucléoïde.
3. (c) ADN : chez les deux. Ce qui change n'est pas la présence de l'ADN, mais le fait qu'il soit ou non enfermé.
4. (d) Mitochondries : seulement chez les eucaryotes. Le procaryote respire, mais en utilisant sa propre membrane, sans organite dédié.
5. (e) Membrane plasmique : chez les deux. C'est l'une des trois structures universelles de toute cellule.
6. (f) Paroi : chez les deux, mais de composition différente — peptidoglycane chez les bactéries, cellulose chez les plantes. À noter : la cellule animale n'a pas de paroi.
7. Vérification : quatre structures sur six sont communes aux deux types. La différence décisive est la compartimentation, pas la liste des pièces.

Réponse: Chez les deux : ribosomes, ADN, membrane plasmique et paroi (de compositions différentes). Seulement chez les eucaryotes : noyau entouré d'une membrane et mitochondries.