Cellules humaines Explication

[Phizik]

Bonjour,
je ne sais pas trop ou mettre ce poste donc je le met ici.Depuis quelques mois je me demande comment un assemblage de molécules peuvent créer une cellule , une chose vivante ! C'est incroyable ! Merci pour vos réponses. Je le précise sur tout mes postes mais j'adore la physique et je suis passionné par la physique quantique, je suis assez jeune donc si c'est possible de faire des explications claire et complexe à la fois pour que je puisse tout bien assimiler sa serais génial ! MERCI
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[Pterygoidien]

Pourquoi les cellules humaines en particulier ? Pour comprendre, il faut tout de même quelques prérequis. Si vous vous intéressez à la genèse même d'une cellule, à savoir comment la première cellule est arrivée à naître, c'est plus compliqué que ça en à l'air. On peut répondre avec plusieurs approches (thermodynamique, chimique et biologique), mais il faut avoir des notions de chimie des solutions et des grandes classes de molécules qui existent dans la nature et leur comportement. Je pense que ce qui vous intéresse ici, est le concept d'auto-assemblage moléculaire, et comment on peut parvenir à une cellule de cette manière Est-ce bien cela ? Grossomodo, une cellule comporte quatre grands types de molécules : les carbohydrates (oses), les lipides, les acides nucléiques et les acides aminés. Ces molécules peuvent se polymériser, se transformer, contenir de l'information, ou former des macromolécules complexes ayant divers fonctions (catalytiques, motrices, etc...)

La cellule est un véritable système thermodynamique qui échange constamment de la matière et de l'énergie avec son environnement extérieur. Elle consomme par ailleurs de l'énergie pour fonctionner, et respecte les grands principes de la thermodynamique. Elle est compartimentée par un système membranaire (une membrane plasmique externe et, dans les cellules des êtres 'évolutionnairement supérieurs', un système endomembranaire). Cette membrane est formée d'une matrice lipidique formée d'une bicouche phospholipidiques contenant d'autres molécules parsemées, notamment des glycoprotéines. Ce rassemblement des phospholipides entre eux en une membrane s'explique par les propriétés physico-chimiques de ces molécules, qui sont amphiphiles, dont les queues hydrophobes s'assemblent entre elles et dont les têtes, hydrophiles, sont en contact avec la solution aqueuse, de manière à diminuer les contraintes.

De fait, les lipides sont une grande famille de molécules qui ont la particularité d'être plus ou moins hydrophobe. Lorsque l'on plonge une solution d'un liquide polaire avec un liquide apolaire, les deux ne sont pas miscibles et forment deux phases : ici, lorsque des lipides sont dans une solution telle que de l'eau, au delà d'une certaine concentration, ils se regroupent entre eux et forment une phase à part. S'il s'agit de lipides amphiphiles, ayant une partie de la molécule qui est hydrophile, alors ils s'assemblent de manière à former des micelles. Une telle organisation est thermodynamiquement favorable et s'observe à partir d'une concentration appelée la concentration micellaire critique : les têtes hydrophiles sont alors au contact de l'eau, et les queues hydrophobes sont au contact les unes des autres, au sein de la micelle.

On peut alors retrouver plusieurs types d'organisation. Le premier, la micelle est le plus courant : il s'agit d'une sphère dont la partie externe contient les têtes hydrophiles, et la partie interne est remplie des queues hydrophobes qui forment une phase à part. Mais on peut retrouver d'autres types, notamment en bicouche, permettant d'avoir une phase aqueuse interne, une phase aqueuse interne, et comme paroi la bicouche, dont les têtes sont situées de part et d'autre de la paroi, à chaque bord, et les queues au centre de la paroi. C'est ce qu'on appelle un liposome.


https://en.wikipedia.org/wiki/Thermo..._micellization

On retrouve de tels auto-assemblages avec les nucléotides. Les molécules qui assurent véritablement des fonctions catalytiques sont, dans les cellules, les protéines et, dans une plus faible mesure, des ARN. On pense que les premiers systèmes catalytiques à être apparus sont des molécules d'ARN qui se sont auto-assemblées. Maintenant, je ne peux pas aller plus loin dans cette discussion puisqu'elle dépasse totalement mon cadre d'expertise (je ne suis pas biologiste). J'espère ne pas avoir dit trop d'erreurs.

Bien à vous.

[Pterygoidien]

Lorsque l'on plonge une solution d'un liquide polaire avec un liquide apolaire, les deux ne sont pas miscibles et forment deux phases : ici, lorsque des lipides sont dans une solution telle que de l'eau, au delà d'une certaine concentration, ils se regroupent entre eux et forment une phase à part. S'il s'agit de lipides amphiphiles, ayant une partie de la molécule qui est hydrophile, alors ils s'assemblent de manière à former des micelles. Une telle organisation est thermodynamiquement favorable et s'observe à partir d'une concentration appelée la concentration micellaire critique : les têtes hydrophiles sont alors au contact de l'eau, et les queues hydrophobes sont au contact les unes des autres, au sein de la micelle.

Je vais juste réagir sur ce passage également pour clarifier. En fait, le fait d'avoir une séparation de phase au sein même du solvant polaire (l'eau) n'est pas, en tant que tel, thermodynamiquement favorable puisqu'il abaisse l'entropie du système. Toutefois, l’agrégation des molécules entre elles au sein de la solution va tendre à minimiser les surfaces de contact eau/lipide, ce qui est plus favorable, et permet donc un tel phénomène de micellation : c'est l'effet hydrophobe.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrophobic_effect

Je pense que vous auriez plus à y apprendre dans le forum chimie pour comprendre de tels phénomènes.

[Phizik]

Merci infiniement ! Votre réponse est juste incroyable merci !

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