III°) La cellule, unité fonctionnelle des organismes vivants

A°) Des transformations biochimiques dans les cellules : le métabolisme

Une cellule est le siège de milliers de transformations biochimiques nécessaire à son fonctionnement : c’est ce que l’on nomme métabolisme.

Ces réactions biochimiques permettent la reproduction et la croissance des êtres vivants.
Il existe deux grands types de métabolismes chez les êtres vivants : hétérotrophe et autotrophe.

             - les cellules hétérotrophes ne peuvent se développer que sur des milieux contenant des substances organiques (c’est-à-dire de la matière provenant d’êtres vivants). Ces cellules se procurent l’énergie nécessaire à leur fonctionnement en dégradant les molécules organiques. Cette dégradation peut se faire soit par respiration (qui permet d’extraire toute l’énergie stockée dans les molécules organiques) soit par fermentation (qui n’extrait qu’une partie de l’énergie stockée dans les molécules organiques)

             - les cellules autotrophes sont capables de se développer en utilisant uniquement des matières minérales (eau et ions minéraux) prélevées dans le milieu. Ces cellules utilisent l’énergie lumineuse pour fabriquer leur propre matière organique à partir des matières minérales. Ce phénomène s’appelle la photosynthèse.

L’autotrophie et l’hétérotrophie s’accompagnent d’échanges gazeux :

 Au cours de la respiration, les cellules absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone :

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ --> CO₂ + 6H₂O

Au cours de la photosynthèse, les cellules autotrophes absorbent du dioxyde de carbone (source de carbone pour la synthèse des molécules organiques) et rejettent du dioxygène :

6CO₂ + 6H₂O -->  C₆H₁₂O₆ + 6O₂

B°) Equipement cellulaire et métabolisme

Les cellules possèdent un équipement spécialisé, qui détermine leur type de métabolisme, celui-ci est  constitué :

-       de certains organites comme les chloroplastes, qui assurent la photosynthèse dans les cellules chlorophylliennes, et les mitochondries  qui sont responsables de la respiration cellulaire.

-       de macromolécules favorisant les transformations chimiques qui ont lieu lors du métabolisme cellulaire : les enzymes.

(Chaque voie métabolique, succession de réactions biochimiques transformant une molécule en une autre, constituant le métabolisme d’une cellule est rendue possible par l’action d’enzymes.)

C°) Les échanges de matière et d’énergie

Les cellules tirent leur énergie et leur matière organique de réactions biochimiques interconnectées en voies métaboliques. Les voies métaboliques sont interconnectées entre les cellules, entrainant des échanges de matière et d’énergie :

- au sein d’un même organisme (par exemple, des cellules autotrophes vers des cellules hétérotrophes),

- avec son milieu,

- avec d’autres organismes.