Cours 2 Flashcards
Définition Abiogenèse
Processus par lequel la vie est apparue à partir de matière inorganique ou non vivante.
C’est la transition de la chimie non vivante à une biologie simple
Lien entre chimie prébiotique et polymérisation
Avant l’apparition de la vie, la Terre primitive présentait un mélange complexe de composés chimiques, souvent décrit comme une “soupe primordiale”
Les conditions prébiotiques ont favorisé
l’assemblage de petites molécules organiques en polymères plus grands comme les protéines et les
acides nucléiques
Définitions: Protocellules, ARN monde et évolution vers la vie
Protocellules :
* Avant l’apparition de véritables cellules, des structures appelées protocellules auraient pu se former. Ces entités, comme les liposomes, possèdent des membranes mais ne sont pas encore “vivantes” au sens
classique.
ARN monde :
* L’hypothèse de l’ARN monde suggère que l’ARN, qui peut stocker de l’information génétique et catalyser des réactions chimiques, aurait pu être la première molécule à réaliser ces fonctions, avant l’apparition de l’ADN et
des protéines.
Évolution vers la vie :
* Sous l’effet de la sélection naturelle, les protocellules capables de se reproduire et d’utiliser efficacement les
ressources auraient été avantagées, menant à l’émergence des premières formes de vie.
Caractéristiques du vivant (1 à 4)
- Organisation complexe:
* Structures hiérarchisées de molécules aux écosystèmes. - Réponse aux stimuli:
* Capacité à réagir à des changements environnementaux. Cette
capacité est cruciale pour la survie et est médiée par des
systèmes sensoriels complexes.
* Exemples:
* les plantes peuvent se tourner vers la lumière (phototropisme).
* les animaux peuvent fuir en présence de prédateurs. - Homéostasie:
* Régulation dynamique de l’équilibre interne généralement via des
boucles de rétroaction négative.
* Exemples:
* la régulation de la température corporelle chez les mammifères
* l’équilibre acido-basique dans le sang - Métabolisme:
* Transformations biochimiques pour produire ou utiliser de l’énergie.
* Exemples :
* Photosynthèse Énergie lumineuse convertie en énergie chimique
(Glucose)
* Respiration cellulaire Conversion de molécule organique (Glucose) en
énergie chimique (ATP).
* Lithotrophie Conversion de molécule inorganique (Ex: Fer) en énergie
chimique (ATP)
Caractéristiques du vivant (5 à 8)
- Croissance et développement:
* Augmentation de la taille (ou nombre de cellules) et maturation
fonctionnelle (différentiation cellulaire ou acquisition de fonctions
spécialisées). - Reproduction:
* Capacité à donner naissance à une nouvelle génération.
* Peut-être sexué ou asexué - Hérédité:
* Transmission de l’information génétique. - Évolution:
* Adaptation et changement génétique au fil des générations.
* Guidée par la sélection naturelle, où les individus les mieux
adaptés à leur environnement ont une meilleure chance de
survivre et de se reproduire (Fitness ou aptitude biologique).
Théorie cellulaire, point 1 à 3
- Tous les organismes vivants sont composés de cellules :
* Chaque organisme, qu’il soit unicellulaire (comme les bactéries ou certains
protozoaires) ou multicellulaire (comme les plantes et les animaux), est constitué de
cellules. - La cellule est l’unité structurelle et fonctionnelle de base de la vie :
* Chaque cellule est capable d’effectuer toutes les fonctions nécessaires à la vie. Dans
les organismes multicellulaires, bien que les cellules puissent se spécialiser pour
accomplir des fonctions spécifiques, elles conservent généralement toutes les
composantes nécessaires pour être autonomes en termes de fonctions vitales. - Toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes :
* Les cellules ne naissent pas spontanément, mais sont issues de la division d’une autre
cellule.
Théorie cellulaire, point 4 et 5
- L’information héréditaire est conservée et transmise à travers les cellules :
* Le matériel génétique qui contient les instructions pour le fonctionnement de
l’organisme (ADN) retrouve dans le noyau de chaque cellule. Lorsque les cellules se
reproduisent, elles transmettent cet ADN à leurs cellules filles. - Toutes les cellules ont une composition chimique fondamentalement
similaire :
* Bien que les cellules puissent varier considérablement en termes de taille, de
forme et de fonction, elles partagent de nombreuses caractéristiques
moléculaires et biochimiques similaires.
* CHONPS
* Biomolécules
* Acides nucléiques
* Glucides
* Lipides
* Protéines
Les 3 branches de l’arbre phylogénique de la vie sont :
- Les bactéries
- Les archées
- Les eucaryotes
Bactéries: Caractéristiques générales et importance
Caractéristiques générales :
* Organismes procaryotes : Absence de noyau défini et d’organites membraneux.
* Forte diversité morphologique, métabolique et écologique.
Importance :
* Agents causaux de nombreuses maladies, mais aussi essentielles pour de nombreux processus
physiologiques (Micro-biome).
Exemple :
* Protection contre les pathogènes (compétition par exclusion).
* Aide à la digestion de certaines molécules.
* Production de vitamines essentielles (vitamine K et certaines vitamines B)
Archées : Caractéristiques générales
Caractéristiques:
- Comme les bactéries, ce sont des procaryotes.
- Différences biochimiques et génétiques significatives par
rapport aux bactéries, notamment dans la composition des
membranes et la machinerie de transcription et de traduction. - Souvent associées à des environnements extrêmes, comme
les sources hydrothermales, les milieux salins ou les milieux
anaérobies
Archées :Importance
Importance :
* Modèles pour comprendre les adaptations à des conditions extrêmes.
* Offrent des indices sur les formes de vie qui pourraient exister dans des environnements extraterrestres.
* Jouent un rôle dans le cycle global du méthane.
Caractéristiques des eucaryotes (par rapport aux organites et aux adaptations cytoplasmiques)
Organites:
* Organites à double membrane: Mitochondries et chloroplastes
* Réticulum endoplasmique
* Appareil de Golgi
* Vésicules (Lysosomes, peroxysomes et endosomes)
Permet la compartimentation de la cellule.
Adaptation cytoplasmique :
* Cytosquelette: Les eucaryotes possèdent un cytosquelette complexe composé de microfilaments, microtubules et filaments
intermédiaires.
Permet l’endocytose et l’exocytose.
* Taille des ribosomes: Les ribosomes des eucaryotes (80S) sont
généralement plus gros que ceux des procaryotes (70S).
Permet de produire des protéines plus complexes
Complexité génomique des eucaryotes (3 aspects)
- Noyau délimité: Les cellules eucaryotes possèdent un noyau bien délimité par une double membrane nucléaire où
se trouve l’ADN. - Histones: L’ADN des eucaryotes est associé à des protéines appelées histones, formant la chromatine qui permet de compacter et gérer une grande quantité d’ADN.
- Reproduction sexuée: Les eucaryotes peuvent se reproduire par des mécanismes sexués impliquant la méiose et la fécondation.
Permet le transfert de l’information génétique
Qu’est-ce que la théorie de l’endosymbiose?
La théorie de l’endosymbiose propose que les mitochondries et les chloroplastes des cellules eucaryotes sont le résultat d’une symbiose entre deux organismes procaryotes distincts
Étapes (4) hypothétiques de l’endosymbiose
- Un grand procaryote ancestral engloutit un procaryote plus petit, capable soit de réaliser la respiration oxydative (futur précurseur de la mitochondrie) soit de réaliser la photosynthèse (futur précurseur du chloroplaste).
- Formation d’une relation symbiotique avec l’hôte, offrant une capacité métabolique avantageuse en échange d’un environnement stable et d’un approvisionnement constant en
nutriments. - Avec le temps, cette relation est devenue si étroitement intégrée que le procaryote englouti a perdu une partie de son indépendance génomique, transférant de nombreux gènes
essentiels au noyau de la cellule hôte. - Cette intégration a finalement donné naissance à des
organites intracellulaires permanents : les mitochondries et
les chloroplastes
5 preuves qui soutiennent la théorie de l’endosymbiose
- ADN propre : Les mitochondries et les chloroplastes ont leur propre ADN, similaire à l’ADN circulaire des bactéries.
- Double membrane : Ces organites sont entourés d’une double membrane.
- Taille et forme : Les ribosomes des mitochondries ressemblent davantage aux ribosomes bactériens qu’aux ribosomes
eucaryotes. - Reproduction indépendante : Les mitochondries et les chloroplastes se reproduisent indépendamment du cycle cellulaire de la cellule hôte.
- Analyses phylogénétiques : Les séquences d’ARN et d’ADN de
ces organites montrent des similitudes étroites avec certaines
bactéries
Qu’est-ce que ca signifie si la théorie de l’endosymbiose est vraie?
que les cellules eucaryotes, et donc tout le règne des eucaryotes, ont évolué
grâce à une série d’incorporations et d’interactions symbiotiques entre différents organismes procaryotes.
4 principaux groupes d’eucaryote et leurs caractéristiques
- Protistes :
* Groupe extrêmement diversifié. Par exemple, les algues vertes
ont des chloroplastes, tandis que les amibes sont dépourvues
de paroi cellulaire standard. - Cellules fongiques :
* Elles ont également une paroi cellulaire, mais elle est souvent composée de chitine. Elles peuvent être unicellulaires (comme
les levures) ou multicellulaires (comme les champignons). - Cellules végétales :
* Elles possèdent une paroi cellulaire rigide faite de cellulose, des chloroplastes pour la photosynthèse, et une vacuole centrale
dominante. - Cellules animales :
* Ces cellules sont dépourvues de paroi cellulaire et de chloroplastes. Elles contiennent des lysosomes et des
centrosomes
3 facteurs de diversité cellulaire chez l’eucaryote animal
- Spécialisation cellulaire dans les organismes multicellulaires :
* Spécialisation pour effectuer des fonctions précises, menant à la formation
de tissus, d’organes et de systèmes.
* Exemples : neurones (transmission de signaux électriques), myocytes
(contraction musculaire), cellules épithéliales (revêtement et barrière) … - Adaptations cellulaires :
* Adaptations spécifiques à leur fonction.
* Exemple : microvillosités sur les cellules absorbantes dans l’intestin pour
augmenter la surface d’absorption. - Communication et interaction cellulaire :
* La diversité cellulaire n’est pas seulement une question d’individualité,
mais aussi d’interaction. Les cellules dans un organisme multicellulaire
doivent communiquer entre elles, souvent à travers des molécules de
signalisation, pour coordonner leurs actions
Définition: Membranes cellulaires
Barrières physiques fluides qui permet
la régulation sélective des échanges entre les compartiments intracellulaires, ainsi qu’entre l’environnement extracellulaire et la cellule.
Membranes cellulaires: Composition
Lipides membranaires, Protéines membranaires et Glycocalyx
Sont organisés en une bicouche lipidique flexible, dans laquelle sont insérées des protéines variées, évoquant une mosaïque en mouvement constant (Modèle de la mosaïque fluide).
Les proportions des différents constituants vari selon le type membranaire
La membrane cellulaire est une bicouche lipidique de …. et de ….
phospholipides et de spingolipides
Bicouche lipidique: Caractéristiques des têtes hydrophiles
-Les têtes hydrophiles se retrouvent vers l’extérieur et l’intérieur de la cellule.
-Composition asymétrique :
*Feuillet externe : Phosphotidylcholine (PC) et Sphingomyeline
*Feuillet interne (cytosolique) : Phosphatidylserine (PS) et Phosphatidylethanolamine (PE)
-Charge négative (Groupement phosphate ou sphingosine) = Interagis avec l’eau
Bicouche lipidique: Caractéristiques des queues hydrophobes
-Les queues hydrophobes se retrouvent au centre de la membrane
*Composé par le glycérol et les acides gras ou insaturé
*Apolaire = Évite l’eau
***On retrouve principalement dans la portion hydrophobe du cholestérol
Quelle est l’importance de la dynamique membranaire?
Essentiel dans de nombreuses fonctions cellulaires, les réponses adaptatives à des changements environnementaux et lors de la biogenèse membranaire
Les deux types de diffusion qui caractérise la dynamique membranaire
Diffusion latérale :
* Mouvement le plus courant.
* Les lipides se déplacent rapidement dans le plan de leur propre
feuillet de la bicouche, parcourant plusieurs micromètres par seconde.
Ce type de diffusion est responsable de la fluidité de la membrane.
Flip-flop (transverse diffusion) :
* Passage d’un lipide d’un feuillet de la bicouche à l’autre. Ce mouvement est thermodynamiquement défavorisé car la tête polaire du lipide doit traverser la région hydrophobe centrale de la bicouche.
* Naturellement, le flip-flop est un événement rare, se produisant peut-être une fois par mois pour un lipide donné
Certaines enzymes spécialisées facilitent le flip-flop de manière active permettant
une distribution asymétrique des lipides entre les deux feuillets:
Quelles sont ces enzymes (3)
Flippase :
* Facilite le transfert sélectif des phospholipides (consomme ATP).
* Feuillet externe le feuillet interne (cytosolique).
Floppase :
* Facilite le transfert sélectif des phospholipides (consomme ATP).
* Feuillet interne (cytosolique) le feuillet externe.
Scramblase :
* Mouvement non sélectif.
* Indépendance de l’ATP, activée par une augmentation de la concentration de
calcium cytosolique
Définition: Fluidité membranaire
Capacité des molécules (lipides et protéines), à se déplacer latéralement dans la bicouche lipidique. La membrane a donc une nature dynamique, permettant une distribution inégale et une
mobilité des molécules
Les 2 facteurs influençant la fluidité membranaire sont :
- La température
* La fluidité change proportionnellement à la température. - La composition lipidique
a) Présence de cholestérol
* Effet indirect, il agit comme un tampon fluidité, empêchant les changements extrêmes de
fluidité lié aux variations de température.
b) Type d’acides gras utilisé
* La fluidité change inverse proportionnellement
à la quantité de saturation
Importance biologique de la fluidité membranaire (5)
- La mobilité des protéines membranaires, qui jouent
un rôle dans les fonctions comme le transport, la
signalisation et la reconnaissance. - Lors de la fusion membranaire, comme lors de
l’exocytose et de l’endocytose. - La perméabilité membranaire.
( Trop fluide Augmentation de la perméabilité
Trop serré Diminution de la perméabilité) - La formation de microdomaines fonctionnels, tels que
les radeaux lipidiques. - La division et la fusion des cellules.
Les 3 principaux types de protéines membranaires
*Protéines intrinsèques :
*Traversent la bicouche lipidique et communiquent avec
l’environnement intracellulaire et extracellulaire
(Transmembranaires).
*Liaisons covalentes avec les lipides membranaires (Liaison
forte).
*Protéines périphériques :
*Se retrouve accrochées à la portion externe ou interne de la
membrane cellulaire.
*Pont hydrogène avec les lipides membranaires (Liaison faible).
*Protéines ancrées aux lipides (GPI)
*Se retrouve accrochées à la portion externe ou interne de la
membrane cellulaire.
*Liaisons covalentes avec les lipides membranaires,
généralement un glycophosphatidylinositol (Liaison forte).
