Organisation du vivant

Cellule, molécules du vivant, enzymologie, métabolisme cellulaire.

La cellule — unité du vivant

Cellule procaryote vs eucaryote: Procaryotes (bactéries, archées) : absence de noyau membraneux, ADN circulaire libre dans le cytoplasme, ribosomes 70S, pas d'organites membranaires, taille 1–10 µm. Eucaryotes (animaux, végétaux, champignons, protistes) : noyau délimité par une membrane, ADN linéaire associé aux histones, ribosomes 80S, mitochondries, réticulum endoplasmique. Cette différence est fondamentale en microbiologie et en biotechnologies.
Grandes molécules du vivant: Glucides : énergie rapide (glucose C₆H₁₂O₆), stockage (amidon chez les végétaux, glycogène chez les animaux), structure (cellulose des parois végétales). Lipides : constituants des membranes (phospholipides), réserves énergétiques, hormones stéroïdiennes. Protéines : enzymes, anticorps, structures (actine, collagène, kératine). Acides nucléiques : ADN (support de l'information génétique), ARN (intermédiaire expression génique). Toutes sont des polymères de monomères.

Définition et spécificité enzymatique: Une enzyme est une protéine (ou ARN catalytique) qui accélère une réaction biochimique sans être consommée. La spécificité est absolue : chaque enzyme ne reconnaît qu'un ou quelques substrats (modèle clé-serrure ou induced-fit). Le site actif est la zone de liaison au substrat. KM (constante de Michaelis) = concentration en substrat pour atteindre Vmax/2 : faible KM → forte affinité.
Facteurs influençant l'activité enzymatique: Température : activité maximale à l'optimum thermique (≈ 37 °C chez l'homme) ; au-delà → dénaturation irréversible (modification de la structure 3D). pH : chaque enzyme a un pH optimal (pepsine ≈ 2, amylase salivaire ≈ 7). Concentration en substrat : la vitesse augmente jusqu'à saturation (cinétique de Michaelis-Menten). Inhibiteurs (compétitifs ou non) et activateurs modulent également l'activité.

Respiration cellulaire: Oxydation complète du glucose en présence d'O₂ : C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + énergie (36–38 ATP). Lieu : cytoplasme (glycolyse) puis mitochondrie (cycle de Krebs + chaîne respiratoire). La chaîne respiratoire utilise le gradient de protons pour synthétiser l'ATP via l'ATP synthase.
Fermentation: Voie anaérobie (sans O₂) ne produisant que 2 ATP. Fermentation lactique : pyruvate → lactate (muscles en effort, yaourt, fromage). Fermentation alcoolique (levures) : pyruvate → éthanol + CO₂ (bière, vin, pain). La respiration est 18× plus efficace que la fermentation, mais la fermentation permet la vie en absence d'oxygène.
Courbe de croissance microbienne: Quatre phases : Latence (adaptation au milieu, synthèse d'enzymes) → Exponentielle (doublement à chaque génération, croissance maximale) → Stationnaire (épuisement des nutriments ou accumulation de déchets toxiques, entrées = sorties) → Déclin (mortalité > natalité). En fermenteur industriel, on cherche à maintenir la phase exponentielle par culture continue.

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