Cours 1 : Introduction générale du cours

Question 1

Quelles sont les molécules essentielles au vivant? Leur rôle?

Answer 1

ADN
- contient toute l’information

ARN
- prend l’information de l’ADN et la transporte vers la cellule

Protéines
- sert de fonctionnement
- permet les mécanismes, production d’énergie et la transmission

Glucides (sources d’énergie)
- énergie disponible très rapidement

Lipides
- stocke l’énergie et les molécules de structures, de transport

Question 2

Quelles sont les différences entre l’ADN et l’ARN?

Answer 2

ADN
- Polymères linéaires de désoxyribonucléotides unis par des liaisons phosphodiesters
- Acide désoxyribonucléique (perte d’un oxygène)
- Double brin (liaison H entre les bases azotées)
- Base azotée : A-T(thymine) et C-G

ARN
- Polymères linéaires de ribonucléotides unis par des liaisons phosphodiesters
- Acide ribonucléique
- Simple brin
- Base azotée : A-U(uracil) et C-G

Question 3

Que forme un nucléotide? un nucléoside?

Answer 3

Nucléotide
- base azotée + monosaccharide + groupement phosphate

Nucléoside
- base azotée + monosaccharide

Question 4

Quelle est la différence entre la liaison A-T et C-G?

Answer 4

Adénine - Thymine (A-T) = 2 liens H
Cytosine - Guanine (C-G) = 3 liens H

Question 5

Quelles sont les autres caractéristiques de l’ADN?
- quel type de structure s’agit-il?

Answer 5

ADN
- bicaténaire et stable
- les liaisons H sont faibles, mais leur grand nombre donne beaucoup de stabilité à l’ensemble
- la complémentarité des bases azotées est essentielle à la réplication

Structure secondaire
- double hélice avec des liaisons hydrogène (H) entre les bases azotées des deux chaines complémentaires

Question 6

Quelles sont les autres caractéristiques de l’ARN?

Answer 6

ARN
- souvent monocaténaire et instable
- permet de faire des structures secondaires (boucles, tiges)
- demi-vie courte
- des ARN de même séquence peuvent prendre des formes diverses selon les conditions environnementales (protéines autour)
- nécessite une une température froide pour sa conservation (-40 degré celcius)

Question 7

Qu’est-ce qui détruit l’ARN?

Answer 7

Arénase sur les mains détruit l’ARN

Question 8

De quoi est formé un acide aminé?

Answer 8

Acide aminé
- formé d’un groupement amine (NH2), d’un groupement carboxyle (COOH) et d’un carbone alpha portant une chaîne latérale variable (R)

Question 9

Qu’est-ce qu’une protéine?

Answer 9

Protéine
- un enchaînement d’acides aminés reliés les uns aux autres par des liaisons peptidiques (covalentes)

Il existe des centaines d’acides aminés différents, mais seulement 20 sont retrouvés dans les protéines
- des caractères/propriétés différentes augmentent la diversité des structures

Question 10

Que permet la diversité des acides aminés?

Answer 10

La diversité des acides aminés (polaires, hydrophobes, chargés ou non) permet la création de structures (primaire-secondaire-tertiaire-quaternaire) très différentes

Question 11

Laquelle de ces molécules, entre l’ADN, l’ARN et les protéines, a le plus grand pouvoir de catalyse (et donc le plus diversifié)? Pourquoi?

Answer 11

Les protéines en raison de leurs particularités

Question 12

Qu’est-ce que les lipides?

Answer 12

Lipides
- molécules hydrophobes constituées principalement de carbone et d’hydrogène qui forment de longues chaînes carbonées

Acides gras - chaîne carbonée = entièrement hydrophobe

Groupement phosphate + glycérol = hydrophile (tête d’un phospholipide)

Question 13

Quelles sont les deux formations possibles pour les molécules amphiphiles/amphipates?

Answer 13

Micelle
- tête hydrophile du côté de l’eau (extérieur)
- partie hydrophobe vers l’intérieur

Bicouche
- formation des membranes
- permet une certaine perméabilité (certaines protéines entrent dans les membranes)

Question 14

Qu’est-ce que LUCA?
- avantage?
- indices qui ont permis d’identifier LUCA

Answer 14

LUCA
- The Last Universal Common Ancester

Environnement prébiotique (avant le vivant) avec des centaines de molécules qui se forment et se déforment : les molécules qui ont des propriétés pour le vivant ont un avantage = la prolifération (duplication des molécules)

Indices qui suggèrent un seul ancêtre commun
- code génétique universel (ADN)
- présence des 20 acides aminés
- les mêmes macromolécules dans toutes les cellules

Question 15

Quels les origines de la première cellule?

Answer 15

• Simplicité de l’ARN (simple brin)
• Côté catalytique, avantageux au départ
• Demi-vie courte
• Encore des traces d’ARN dans les virus

Ce sont des aspects qui indiquent que l’ARN est à l’origine et qu’il était le matériel génétique de base des premières cellules (plutôt que l’ADN)

Question 16

Au cours de l’évolution LUCA est de plus en plus complexe, pourquoi?

Answer 16

• ARN n’est plus suffisant, car il est instable et se dégrade facilement
• Pour assurer la transmission de ses gènes et augmenter ses chances de survie, l’ADN devient plus avantageux pour la cellule (plus de gènes et molécules à transmettre)

Question 17

Quelle caractéristique fait en sorte que l’ADN est privilégiée pour le stockage de l’information génétique?

Answer 17

La grande stabilité de l’ADN en fait une molécule de choix pour stocker l’information génétique de la cellule

Question 18

Quel est le rôle de l’ARN?

Answer 18

Le dogme central de la biologie moléculaire

• L’ARNm sert d’intermédiaire entre l’ADN (information) et les protéines (fonction). Elle fait la traduction.
• C’est une molécule qui remplit parfaitement ce rôle, car elle est simple, sa demi-vie est courte, etc.

Question 19

Pourquoi les protéines sont plus efficaces que l’ARN dans l’activité de catalyse?

Answer 19

• plus de diversité des résidus (20 acides aminés VS 4 nucléotides)
• plus de diversité de formes et de fonctions
• plus de possibilités de liaisons avec d’autres molécules

Question 20

Que constitue les procaryotes? les eucaryotes?

Answer 20

Procaryotes (pas de noyau)
- bactéries
- archées

Eucaryotes (noyau)
- animaux
- champignons
- végétaux

Question 21

Depuis combien de temps les bactéries sont-elles présentes?

Answer 21

• premières cellules (non éteints)
• apparues il y a environ 3,5 milliard d’années

Question 22

Quels sont les aspects obligatoires chez les bactéries?

Answer 22

• paroi (gram + ou -)
• ADN circulaire, libre dans le cytoplasme
• ribosomes
• membrane plasmique

Question 23

Quels sont les aspects optionnels chez les bactéries?

Answer 23

• flagelle
• glycocalix
• pili et fimbrae
• plasmide

Question 24

Quelles sont les caractéristiques des archées?

Answer 24

Archées
- avant placées près des bactéries ou comme sous catégories des bactéries

• pas de noyau et peu d’organites (comme les bactéries)
• paroi différente des bactéries
• éléments protéiques et génétiques différents des bactéries : ribosomes différents
• vivent dans des milieux extrêmes (+100 à -60 degré celcius) (dans les océans aussi)

Question 25

Quels sont les adaptations des procaryotes? leur description?

Answer 25

Phosphorylation oxydative (respiration cellulaire)
- résultat d’une adaptation de certains procaryotes anaérobiques pour devenir aérobiques (respirent)
- bactéries utilisent l’azote ou le souffre pour respirer

Photosynthèse (production de son propre carbone)
- résultat d’une adaptation de certains procaryotes hétérotrophes pour devenir autotrophes (production de leur propre carbone organique)
- utilisation de l’énergie solaire pour produire du carbone

Question 26

Quelle est la particularité d’une cyanobactérie?
Qu’est-ce qu’un thylakoïde?

Answer 26

Cyanobactérie
- capacité de faire de la photosythèse

Thylakoïde
- sac qui permet de produire du carbone

Question 27

Depuis combien de temps les eucaryotes sont-ils présents?

Answer 27

• forme cellulaire récente
• entre 1,6 et 2,1 milliards d’années

Question 28

Quelles sont les caractéristiques des eucaryotes?

Answer 28

• présence d’un noyau qui enveloppe l’ADN (distinction des procaryotes) qui assure une protection additionnelle pour l’ADN
• multitude d’organites

Question 29

La cellule végétale
- rôle de la paroi cellulosique?
- rôle des chloroplastes et mitochondries?

Answer 29

Paroi cellulosique
- dicte la forme de la cellule en raison de sa rigidité

Chloroplastes et mitochondries
- assure la photosynthèse
- chacun ont leur propre ADN

Question 30

Qu’est-ce que l’endosymbiose?

Answer 30

1. L’invagination de la membrane plasmique permet d’abord d’augmenter le ratio surface/volume (permet plus de surface d’échange avec l’environnement)
2. Ceci mène à la formation des organites membraneux et le nucléoïde est entouré de cette membrane
   - début du noyau
3. Première endosymbiose
   Parmi ces eucaryotes ancestraux, une cellule a incorporé une bactérie aérobie et, plutôt que de la dégrader, a développé une relation de symbiose avec celle-ci
4. Cet endosymbionte permet de créer de l’énergie via l’oxygène, ce qui devient un avantage pour la cellule hôte
   - formation d’une mitochondrie
5. Deuxième endoxymbiose
   Certains de ces eucaryotes ont ensuite incorporé de manière similaire une 2e bactérie, cette fois-ci photosynthétique
   - formation d’un chloroplaste

Question 31

Il existe des évidences génétiques et microscopiques de l’endosymbiose. Quelles sont les évidences microscopiques?

Answer 31

• Les mitochondries ont une double membrane et les chloroplastes une triple membrane : la membrane externe résulterait de l’endocytose
• Les mitochondries et les chloroplastes ont leur propre ADN, qui est circulaire et est compacté de manière similaire aux procaryotes (bactéries)
• Ils ont leur propre machinerie de transcription et traduction (semi-autonome) qui implique des protéines homologues aux procaryotes (ribosomes 70S)
• Se divisent par “fission” indépendamment de la cellule hôte (multiplication)
• Ont tous des chaînes de transport d’électrons membranaires (donc produit leur propre énergie)

Question 32

Qu’est-ce que la cristallographie aux rayons X?

Answer 32

Diffraction des rayons X lorsqu’ils entrent en contact avec l’objet
- fonctionne bien avec les cristaux

Question 33

Qu’est-ce que la microscopie électronique à transmission (MET)?

Answer 33

Faisceau d’électrons qui diffracte lorsqu’il touche un objet