1. Introduction

Question 1

Grâce à quelle invention a-t-on pu observer les premières cellules? En quelle année? Par quel inventeur?

Answer 1

L’invention du microscope (1590 par Hans Janssen).

Par contre, les premières cellules ont pu être observées grâce au raffinement du microscope par Robert Hooke en 1665.

Question 2

Quelles ont été les premières cellules à être observées? Par qui? En quelle année?

Answer 2

Robert Hooke a observé les premières cellules en 1665. Il s’agissait de cellules de liège (tissu protecteur des arbres faisant partie de leur écorce). Comme ces cellules étaient mortes, Hooke n’en voyait que la paroi cellulaire et donc la cellule semblait être une case vide et statique. Pour lui, ce n’était pas la base de tous les vivants.

Question 3

Quelles sont les 4 caractéristiques formant la Théorie cellulaire. Grâce à quelles découvertes/conclusions et en quelle année?

Answer 3

1. Tous les être vivants ont des cellules.
   (Les plantes sont faites de cellules : Matthias Schleiden, 1838)
   (Les animaux sont faits de cellules : Theodor Schwann, 1839)
   (Et les cellules ne sont pas des cases vides, elles sont remplies de choses qui bougent)
2. La cellule est la base de la vie
3. Les cellules viennent d’autres cellules
   (Division cellulaire : Robert Remak et Rudolf Virchow, 1855)
4. Tout organisme commence par une cellule
   (Il n’y a pas de génération spontanée : Louis Pasteur, 1859)

Question 4

Quelle est la théorie de la génération spontanée? Est-elle adéquate?

Answer 4

Théorie selon laquelle certains êtres vivants apparaissent spontanément (ex. les petites mouches apparaissent si on a des fruits).
Louis Pasteur (1859) a réfuté cette théorie : si on stérilise le milieu, il n'y a pas d'apparition de nouveaux organismes. Donc l'organisme doit provenir d'une cellule originelle.

Question 5

En parallèle au développement de la Théorie cellulaire, la Théorie de l’évolution a été proposée. En quoi consiste-t-elle?

Answer 5

Charles Darwin (entre 1838 et 1859 : en même temps que Pasteur réfute la génération spontanée) propose sa théorie de l’origine des espèces :

1. Les traits sont héréditaires (passés d’une génération à l’autre)
2. L’évolution est progressive (des organismes et des cellules)
3. L’évolution se fait selon le principe de sélection naturelle (ce qui détermine si les traits sont passés ou non à travers l’évolution)

Question 6

Quelles sont les 2 théories qui mettent les bases de la biologie moderne?

Answer 6

La théorie cellulaire et la théorie de l’évolution

Question 7

Quelle observation a permis de comprendre où est emmagasinée l’information génétique?

Answer 7

La découverte des chromosomes X et Y (Nettie Stevens et Edmund Wilson en parallèle et de façon indépendante, 1905)
Ils observent les chromosomes lors de la mitose et de la méiose. Cette découverte permet de comprendre comment le sexe des individus est déterminé.

Question 8

Quelle innovation technologique a permis d’observer la structure fine des organites (et donc éventuellement de comprendre comment la cellule fonctionne)?

Answer 8

1933 : Invention du 1er microscope électronique à transmission
On peut voir des images avec un grossissement de 500 000x, ce qui permet d’observer les organites (réticulum endoplasmique, mitochondries…).

Question 9

Quelle innovation technologique a permis d’observer les molécules organiques (ex. la structure atomique de la pénicilline)?

Answer 9

La cristallographie à rayons X (Dorothy Hodgkin, 1945) permet donc d’observer de quoi les organites sont formés.

Question 10

Le modèle 3D créé à partir de la cristallographie à rayons X à permis de modéliser une structure, laquelle? Cette modélisation consiste la base de la révolution génétique.

Answer 10

Il s’agit de la modélisation de la double hélice de l’ADN. (Francis Crick et James Watson, 1953)

Question 11

En quoi la génétique est-elle impliquée en agronomie?

Answer 11

La création d’OGM (organismes génétiquement modifiés).
ex. La papaye est ravagée par un virus, on créera un organisme résistant au virus : la culture de la papaye a été sauvée grâce aux modifications génétiques.

Question 12

Quel est un exemple d’utilisation de la génétique en médecine?

Answer 12

Les thérapies géniques : on modifie un virus comme vecteur qui vient injecter un bout d’ADN dans les cellules que l’on veut modifier.

Question 13

Quelle technique développée récemment (2012) permet de découper des morceaux d’ADN, d’en ajouter ou d’en retirer du génome de façon très précise?

Answer 13

La technologie CRISPR-Cas9

Question 14

Quels sont les organismes modèles (eucaryotes) à être étudiés?

Answer 14

1. Mus musculus (souris, 4cm)
2. Danio rerio (zebrafish, 5mm)
3. Drosophila melanogaster (drosophile, 1mm)
4. Ceaenorhabditis elegans (nématode, 0.1mm)

Levures

1. S. Cerevisiae (levure à bière, 0.005mm)
2. S. Pombe (levure à fission, 0.004mm)

Plantes
1. Arabidopsis thaliana (mauvaise herbe, 5cm à 1mm)

Cellules humaines en culture
1. souche HeLa (Henrietta Lacks, 0.05mm)

Question 15

Quels sont les organismes procaryotes étudiés?

Answer 15

Cultures de bactéries

1. Escherichia coli (0.001mm)

Question 16

Pourquoi la souris est-elle étudiée?

Answer 16

Elle permet d’étudier ce qui se passe chez tous les mammifères (dont l’humain)

• Grandes similarités avec les humains et autres mammifères
• Petite, donc prend peu de place des les laboratoires
• Se nourrit facilement
• Se reproduit facilement et rapidement
  ex. Permet de tester des médicaments, puis passer à des animaux qui ressemblent encore plus aux humains (cochons, singes), puis tests cliniques

Question 17

Pourquoi le poisson-zèbre est-il étudié?

Answer 17

Il permet de comprendre globalement les vertébrés (pas seulement les mammifères)

• Faciles à maintenir en laboratoire
• Transparents quand ils sont en cours de développement : on peut donc voir le développement embryonnaire alors que l’embryon est vivant dans son oeuf (vs souris qu’il faut sacrifier la mère et les embryons)
• Permet d’extrapoler sur le développement des autres vertébrés

Question 18

Pourquoi la drosophile est-elle étudiée?

Answer 18

Elle permet d’étudier les choses plus fondamentales qui sont également partagées par les invertébrés (et non seulement les vertébrés)
- Facile à garder en laboratoire
- Se reproduit très rapidement
- Très importante en génétique : permet de comprendre beaucoup de mécanismes d’hérédité (ex. drosophiles aux yeux rouges vs noirs)
Elle a permis de grandes découvertes sur la biologie du développement : isoler les gènes conservés dans tout le règne animal (ex. déterminer les gènes qui permettent de déterminer l’ordre dans lequel seront formés certains organes)

Question 19

Pourquoi les vers (nématodes) sont-ils étudiés?

Answer 19

Permettent d’étudier ce qui est partagé par les vertébrés, les invertébrés ET les animaux sans segment
Ils ont permis de découvrir certains mécanismes fondamentaux (ex. comment les organismes réagissent à leur environnement, comment ils établissent une mémoire moléculaire, etc.)

Question 20

Pourquoi les levures sont-elles étudiées?

Answer 20

Elles permettent d’établir les mécanismes de division symétrique/asymétrique ou d’établir les mécanismes qui permettent de maintenir l’horloge moléculaire dans les cellules (comment les cellules mesurent le temps).
* La levure a bière a été le premier génome séquencé complètement : elle est très importante pour la compréhension des mécanismes de division cellulaire.

Question 21

Pourquoi la plante (mauvaise herbe) est-elle étudiée?

Answer 21

Elle est très facile à transformer par des modifications génétiques et permet donc d’étudier la fonction de différents gènes.

Question 22

Pourquoi les cultures de bactéries (notamment e. coli) sont-elles indispensables en laboratoire?

Answer 22

Organisme procaryote (sans noyau)
En laboratoire : souches non pathogènes

Elles sont indispensables pour produire des protéines et modifier les génomes.

• Elles sont très facilement modifiables génétiquement, donc on peut y insérer des gènes pour produire certaines protéines
• Elle permet de multiplier certains gènes et bouts du génome pour ensuite les introduire dans d’autres organismes

Donc : elle est étudie en elle-même + elle est utilisée comme outils pour produire des protéines et des morceaux de génome

Question 23

Les modèles utilisés en biologie sont ils représentatifs du vivant?

Answer 23

Non. Nous étudions les organismes qui nous ressemblent ou qui nous sont utiles.

• On peut passer à côté des exceptions (on ne comprend donc pas forcément toutes les espèces)
• On peut passer à côté de phénomènes fondamentaux (on ne comprend pas forcément comment fonctionnait l’ancêtre commun des procaryotes, des archées et des eucaryotes)

Question 24

Que peut nous apprendre l’utilisation de modèles non-traditionnels en biologie?

Answer 24

Ils peuvent nous permettre de faire des découvertes fondamentales.
Par exemple, la découverte des thélomères (1978) : des séquences protègent les bouts des chromosomes lors de la division cellulaire (font que le chromosome ne rapetisse pas) –>grâce à l’observation de Tetrahymena (un cilié) –> nous est utile pour comprendre les mécanismes du vieillissement

Question 25

Comprendre la génétique ou la structure de la cellule permet-il de comprendre comment elle fonctionne?

Answer 25

Non, on doit regarder la structure, mais également la dynamique de la cellule.
Besoin de comprendre les interactions entre différents gènes, protéines qui régulent leur propre expression et l’expression des gènes… : l’étude de toutes ces interactions = biologie des systèmes

Question 26

Nommer 7 fonctions de la cellule.

Answer 26

• Ingérer (la “nourriture”)
• Digérer / produire de l’énergie
• Éliminer les déchets
• Défense / fuite
• Se multiplier
• Communiquer avec d’autres cellules
• “Voir”

Question 27

Quels sont les 4 éléments atomiques qui composent 99% de notre masse?

Answer 27

Hydrogène (H), Carbone (C), Azote (N) et Oxygène (O)

Question 28

Qu’est-ce qu’une molécule organique?

Answer 28

Une molécule qui contient du carbone (sa structure de base).

Question 29

De quoi est faite une cellule?

Answer 29

70% eau

30% éléments chimiques –> dont 99% sont des molécules organiques (et 1% ions)

Question 30

Le CO2 est une molécule très stable qu’on retrouve dans l’atmosphère. Comment cette concentration dans l’atmosphère est-elle diminuée?

Answer 30

Grâce aux organismes photosynthétiques (plantes et certaines bactéries) qui le transforment en sucre pour qu’il puisse ensuite être utilisé par d’autres organismes

Question 31

Quel est l’élément le plus abondant dans l’Univers? Et pourquoi on ne le trouve presque pas sur Terre sous forme de gaz?

Answer 31

L’hydrogène. Sous forme de gaz, il est trop léger pour être retenu par la gravitation terrestre. Par contre, il est très présent sur Terre sous forme d’eau (H2O).

Question 32

On peut dire de l’hydrogène qu’il est “généreux”, pourquoi?

Answer 32

Il partage facilement son seul électron avec d’autres atomes. Lorsqu’il fait des liaisons avec des atomes aussi généreux (ex. lui-même ou le carbone), le partage de l’électron sera équitable et la liaison sera non-polaire. Par contre, s’il partage son électron avec un atome moins généreux (comme l’oxygène), l’électron sera plus attiré par O que H, résultant en une liaisons polaire et donc une “charge” O négative et H positive.

Question 33

Qu’est-ce que l’oxydation?

Answer 33

C’est lorsqu’une molécule perd un électron (contre l’oxygène).

Question 34

Pourquoi, sans les plantes pour produire de l’oxygène, celui-ci disparaitrait de l’atmosphère?

Answer 34

Car il est très réactif. Il vole les électrons des autres atomes.

Question 35

Quelle est la formule de la réaction de respiration aérobie? Que permet-elle?

Answer 35

Sucres + O2 –> H2O + CO2
Il y a transfert d’électrons entre O et C
Au départ : O2 = liaison non-polaire
Ensuite : O-C-O = liaisons C=O polaires

L’oxygène (et cette combustion qu’il entraine) est essentiel, car il permet de dynamiser l’énergie contenue dans les sucres.

Question 36

Comment est formée la molécule d’eau

Answer 36

H2O est neutre, mais c’est un dipôle électrique. Elle est formée de deux liaisons fortement polaires. Donc les charges partielles (O- et 2 H+) forment un dipôle électrique.

Question 37

Qu’est-ce que la tension de surface et que permet-elle?

Answer 37

Les charges partielles de la molécule d’eau (O- et H+) s’attirent entre-elle, formant des liaisons non covalentes : les liaisons hydrogènes (= entre molécules polaires).
Celles-ci créent ce qu’on appelle la “tension de surface”, ce qui permet aux molécules de former un tout assez cohérent, c’est pourquoi l’eau sous forme liquide prend la forme de gouttelettes et c’est aussi grâce à cette tension de surface que les insectes peuvent marcher sur l’eau.

Question 38

Pourquoi certaines molécules sont-elles solubles dans l’eau, alors que d’autres non?

Answer 38

Les molécules polaires peuvent former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau. On dit donc qu’elles sont hydrophiles ; elles sont solubles.

Les molécules non polaires ne peuvent pas former de liaison hydrogène avec les molécules d’eau. Elles sont donc hydrophobes et ne sont pas soluble dans l’eau. Elles se rassembleront les unes avec les autres pour minimiser leur contact avec l’eau. Elles permettent de former des compartiments dans la cellules, en s’organisant de façon spontanée pour former des vésicules.

Question 39

Qu’est-ce qui définit si une molécule est polaire ou apolaire? Qu’est-ce que cela dit sur son hydrophilie/hydrophobie?

Answer 39

C’est la différence d’électronégativité des atomes et la géométrie de la molécule qui déterminent si la molécule est polaire ou non.

• Si un atome est plus électronégatif, il attirera davantage les électrons créant une charge électrique partielle
• Si la géométrie de la molécule fait que les charges partielles (moments dipolaires) s’annulent, la molécule sera apolaire

Une molécule polaire est hydrophile, alors qu’une molécule apolaire est hydrophobe puisqu’elle ne peut former de pont hydrogène avec l’eau.

Question 40

Qu’est-ce qu’une petite molécule organique? Représentent-elles une grande partie de la masse des cellules?

Answer 40

Une petite molécule organique est une molécule qui comporte moins de 30 carbones.
Ce sont les phospholipides et les petites molécules, qui ne représentent que 5% de la masse de la cellule.

Question 41

Quelles sont les 4 familles de petites molécules organiques qui sont les plus abondantes?

Answer 41

• Sucres
• Acides gras
• Acides aminés
• Nucléotides

Question 42

À quoi servent les petites molécules organiques?

Answer 42

• Elles servent de source d’énergie

- Elles servent de monomères : élément de base pour former une molécule plus grande (les polymères : des macromolécules)

Question 43

Quelles sont les 4 familles de macro-molécules organiques?

Answer 43

• Polysaccharides : formés à partir des sucres, ils servent de réserve d’énergie (ex. sous forme d’amidon)
• Lipides : formés à partir des acides gras, ils servent à former les membranes et les réserves de graisse dans la cellule
• Protéines : formés à partir des acides aminés, elles forment elles-même d’autres macromolécules comme les filaments du cytosquelette
• Acides nucléiques : formés à partir des nucléotides, ils forment des molécules comme l’ADN ou l’ARN (dans les chromosomes)

Question 44

Quelles sont les fonctions des macromolécules dans la cellule? (5)

Answer 44

• Réserves d’énergie (polysaccharides, lipides)
• Former les membranes des compartiments (lipides)
• Stabiliser les structures (protéines, polysaccharides) ex. cytosquelette
• Copier l’information génétique (ADN, ARN)
• Faciliter les réactions chimiques (protéines) ex. enzymes qui permettent certaines réactions chimiques

Question 45

Pourquoi peut-on dire que les nucléotides et les acides aminés sont les alphabets de deux langages linéaires?

Answer 45

Parce que l’ADN, l’ARN et les protéines ont un sens de lecture bien spécifique (5’ vers 3’), ce qui a une importance dans la façon dont on va effectuer la réplication, la transcription et la traduction.