Les cellules sont les éléments constitutifs essentiels de toute vie. Alors que les organismes unicellulaires, principalement les procaryotes, sont rationalisés, les eucaryotes multicellulaires possèdent des cellules complexes remplies d'organites spécialisées liées à la membrane.
Les cellules procaryotes, trouvées dans les bactéries et les archées, sont dépourvues de noyau et de la plupart des organites internes. En revanche, les cellules eucaryotes hébergent un véritable noyau, des mitochondries et une suite d'autres organites qui orchestrent la croissance, la division et les fonctions spécialisées.
Dans toutes les formes de vie, la membrane cellulaire, le cytoplasme, les ribosomes et l’ADN sont universels. La membrane régule le trafic, le cytoplasme fournit une matrice pour les réactions biochimiques, les ribosomes synthétisent les protéines et l'ADN stocke les plans génétiques.
Les mitochondries ressemblent à des bactéries en forme de ballon de football et contiennent deux membranes. Leur matrice héberge le cycle de Krebs, tandis que la membrane interne gère la chaîne de transport des électrons, deux éléments essentiels à la production d'ATP.
Parce que les eucaryotes exigent beaucoup plus d’énergie que les procaryotes, les mitochondries ont évolué pour répondre à ce besoin. Des densités élevées se trouvent dans les cellules musculaires des athlètes d'endurance, où la consommation d'oxygène est intense.
En savoir plus sur la structure et la fonction des mitochondries.
La théorie dominante des endosymbiotes postule qu'il y a 2 milliards d'années, un eucaryote ancestral a englouti une bactérie aérobie. Au fil du temps, la bactérie est devenue un organite, assurant une respiration efficace tout en gagnant une niche protégée.
Le noyau, enfermé dans une enveloppe à double membrane, abrite l'ADN sous forme chromosomique. Pendant l'interphase, l'ADN est vaguement organisé ; pendant la mitose, les chromosomes se condensent en structures reconnaissables en forme de X.
À mesure que les cellules se divisent, le noyau duplique son matériel génétique, garantissant que chaque cellule fille hérite d'un génome complet.
En savoir plus sur la structure et la fonction du noyau.
Avant la mitose, le génome humain (46 chromosomes) se duplique, ce qui donne 92 brins d'ADN qui forment des chromatides sœurs. Lors de la division cellulaire, les chromatides se ségrégent vers des pôles opposés, produisant des noyaux filles identiques.
Dans les mitochondries, l'acétyl‑CoA et l'oxaloacétate se combinent pour former du citrate, initiant ainsi le cycle de Krebs. Les électrons du NADH et du FADH₂ pilotent la chaîne de transport des électrons, générant 32 à 34 molécules d'ATP par unité de glucose.
Bien que les deux organites soient à double membrane et riches en enzymes, les chloroplastes effectuent la photosynthèse, convertissant le CO₂ en glucose. Les mitochondries, présentes dans les cellules végétales et animales, facilitent la respiration aérobie.
Les deux structures contiennent de l’ADN et se répliquent indépendamment, mais elles remplissent des rôles distincts. Le noyau stocke les informations génétiques et dirige la synthèse des protéines, tandis que les mitochondries génèrent l'ATP qui alimente l'activité cellulaire.
Dans la vie eucaryote, le noyau est le centre de commandement stratégique, tandis que les mitochondries agissent comme le moteur musculaire, permettant ensemble des fonctions cellulaires complexes.
