Introduction à la Biologie Flashcards
Origine du mot Biologie
inventé par JB Lamarck en 1815
bios (vie) + logos (sciences)
Définition cellule
unité de base fondamentale et structurale du vivant
> capable de vivre isolée et de se reproduire
Qu’a permis le microscope optique ?
l’élaboration de la théorie cellulaire
Qu’a permis le microscope électronique ?
l’étude de l’ultrastructure (=organites intracellulaires)
Pouvoirs de résolution (oeil, MO, ME)
- oeil : 0,2mm
- MO : 0,2 μm = 200nm
- ME : 2nm (voire 0,2nm en conditions optimales)
Différence de résolution entre MO et ME
facteur 100
Ordres de grandeur (atome, virus, bactérie, mitochondrie, cellule eucaryote)
- atome : 0,2nm = 2Å
- virus : 100nm
- bactérie : 1 μm
- mitochondrie : 1 μm
- cellule eucaryote : 5 à 30 μm
Le cellule peut être …
- isolée = unicellulaire
- associée = pluricellulaire
Définition procaryote
sans noyau délimité par une membrane nucléaire => unicellulaire
Définition eucaryote
avec un noyau délimité par une membrane nucléaire => unicellulaire ou pluricellulaire
Eucaryotes unicellulaires
- protophytes (plantes)
- protozoaires (animaux)
Eucaryotes pluricellulaires
- métaphytes (plantes)
- métazoaires (animaux)
Définition biologie cellulaire
science des lois qui régissent les phénomènes communs aux différentes cellules et différents organisme
A quoi renvoie la biologie cellulaire ?
à l’idée que toutes les cellules dérivent d’une même cellule ancestrale => notion d’organisme modèle
But biologie cellulaire
- étudier les phénomènes communs
- préciser le lien entre structure et fonctions
- comprendre les lésions cellulaires et les anomalies de communication intercellulaires
Pourquoi dit-on que la biologie cellulaire est une discipline carrefour ?
car elle intègre des notions de biochimie, génétique, biologie moléculaire, physiologie, etc
Qu’est-ce qui est à l’origine de la plupart des maladies ?
- les lésions cellulaires
- les anomalies de communication intercellulaire
Que faut-il pour comprendre le pathologique ?
comprendre le normal
A quand remonte la vie ?
-3,5 milliards d’années (1ères cellule)
Comment son apparues les premières cellules ?
formation spontanée de molécules organiques simples (ex. acides aminés, nucléotides, oses) dans l’atmosphère primitive
Expérience de Miller
- reconstitution de l’atmosphère primitive terrestre
- montre la formation spontanée de molécules organiques lors du passage d’une décharge électrique dans un mélange contentant du H2, du NH3 et du CH4 en présence d’eau
- observation de l’apparition de macromolécules par polymérisation des monomères modulaires
Comment était l’atmosphère terrestre primitive ?
très réductrice avec beaucoup d’orage
Quel était le matériel génétique primordial ?
l’ARN car il est capable de service de matrice à sa propre réplication et qu’il peut catalyser cette réplication avec son activité enzymatique
Qu’est-ce qu’un ribozyme
un ARN à activité enzymatique
Comment fut formée la cellule primordiale ?
par emprisonnement d’un ARN autoréplicatif dans une membrane phospholipidique sphérique
Membrane phospholipidique
unité physique capable d’autoréplication
Intérêt compartimentation
avantage sélectif : l’enzyme avantageuse n’est pas partagée avec le monde extérieur
Inconvénient compartimentation
transport nécessaire entre le milieu extracellulaire et la cellule
Qui a pris la place de l’ARN
l’ADN car il est plus stable
RNR
ribonucléotide réductase : catalyse l’ARN pour donner l’ADN
ARN
acide ribonucléique
ADN
acide désoxyribonucléique
Hydroxyurée
inhibiteur du RNR : empêche la réplication des cellules (=cancer)
Quelle est la principale source d’énergie des cellules
l’ATP
Quelles sont les 3 étapes successives de la production d’ATP ?
- glycolyse
- photosynthèse
- métabolisme oxydatif
Glycolyse
- anaérobie
- faible rendement
- rapide
=> C6H12O6 —> 2 C3H6O3
=> 2 ATP
Photosynthèse
- anaérobie
=> 6CO2 + 6H20 —-> C6H12O6 + 6O2
Métabolisme oxydatif
- aérobie
- rendement élevé
- phosphorylation oxydative
=> C6H12O6 + 6O2 –> 6CO2 + 6H2O
=> 36 ATP
Caractéristiques cellules procaryotes
- pas de noyau
- micron (10^-6m)
- cytoplasme limité par une membrane plasmique
- pas de SEM, de mitochondries ou de peroxysomes
- présence de ribosomes (=aspect granuleux)
Comment peut être la membrane plasmique des procaryotes ?
doublée d’une paroi riche en lipopolysaccharides comportant des perméases = porcines
De quoi est constitué le génome des procaryotes ?
d’une molécule d’ADN = nucléoïde
=> qlq millions de pb
A quoi est lié le nucléoïde des procaryotes ?
à une invagination de la membrane plasmique = mésosome
A quoi sont accrochés les chromosomes des procaryotes ?
à la membrane plasmique grâce aux mésosomes
Plasmides
petit ADN circulaire (qlq milliers de pb) qu’on retrouve chez les procaryotes
ils ne contiennent que quelques gènes et sont souvent responsables de résistance (ex. antibiotiques)
Comment se fait la division des procaryotes ?
très rapidement (environ 20mn)
Métabolisme des procaryotes
aérobie ou anaérobie
Où vivent les procaryotes
dans des habitats très variés
Archaebactéries
3e unité du vivant
Caractéristiques virus
- frontière de la vie (ne se reproduisent pas isolés + pas de métabolisme propre)
- un seul type d’a.nucléique (ADN ou ARN)
- transfèrent le génome viral d’une cellule à l’autre
- responsables de maladie
Exemples de virus à ARN
- VIH
- COVID
Définition cellule eucaryote
entité séparée du milieu extracellulaire par une membrane plasmique et comportant deux compartiments : noyau + cytoplasme
Noyau eucaryote
- délimité par une enveloppe nucléaire
- renferme l’ADN (=info génétique)
- communique avec le cytoplasme via les pores nucléaires
Cytoplasme eucaryote
contient :
- le SEM
- des organites (mitochondries, peroxysomes)
SEM
comporte :
- le réticulum endoplasmique
- l’appareil de Golgi
- les lysosomes
- les endosomes
- l’enveloppe nucléaire
- vésicules de sécrétion
Comment est l’intérieur du SEM
topologiquement identique à l’extérieur de la cellule
Dans quoi baignent les éléments du cytoplasme ?
cytosol (=gel aqueux)
Composition cytosquelette
- microfilaments d’actine
- filaments intermédiaires
- microtubules
- centrioles
Exemple d’éléments externes mobiles
- cils
- flagelles
Rapport entre fonction et structure
les deux sont liés : toute anomalie de l’une compromet l’autre
Exemple cause anomalie de cils
surdité
Exemple cause anomalie de flagelle
infertilité
Quelle est la taille du génome humaine ?
- 3 000 pb
- 20 000 à 30 000 gènes
Nucléole
- comprend les gènes de l’ARNr
- permet l’assemblage des ribosomes
Pores nucléaires
permettent es échangent nucléo-cytoplasmiques
Quand le noyau disparait-il ?
Lors de la mitose
Que peuvent faire les protéines?
- rentrer dans le SEM
- atteindre le cytoplasme
- atteindre le milieu extracellulaire
- rejoindre le noyau (=participer à la transcription de l’ADN)
Dans quel sens se déplace l’ARN
du noyau vers le cytoplasme (grâce aux pores nucléaires)
RE
- en continuité avec l’enveloppe nucléaire
- REG = collecte les protéines
- REL = synthétise les lipides
Appareil de Golgi
- ensemble des accules en pile d’assiettes (=dictyosomes)
- site de maturation des protéines
Dictyosome
- un ou plusieurs par cellule
- 3 régions : cis (noyau), médiane, trans (périphérie)
Lysosome
- vésicule entourée d’une membrane contenant des enzymes hydrologiques
- ensemble polymorphe de vacuoles contenant des enzymes lytiques
- fonctionnent à pH acide (5)
- digestion et recyclage intracellulaire
- 0,2 à 0,5 μm
Mitochondries
- double membrane
- ensemble de mitochondries = chondriome
- ne font pas partie du SEM
- site de la phosphorylation oxydative
- propre génome et reproduction
- rôle dans l’apoptose
origine mitochondries
bactérie aérobie incorporée dans une cellule ancestrale => association endosymbiotique puis transfert des gènes
Peroxysomes
- organites ovalaires ou sphériques délimités par UNE membrane (0,2 à 0,5 um)
- contiennent des inclusions pseudo-cristalline (avec enzymes oxydatives)
- ne font pas partie du SEM
- siège des réactions d’oxydo-réduction et de détoxification des métabolites cellulaires
Avec quoi les peroxysomes font-ils les réactions d’oxydo-réduction et la détoxification des métabolites ?
- oxydases peroxysomales
- catalases
Rôle oxydases peroxysomales
- dégradation des métabolites avec production d’eau oxygénée
> les chaînes longues sont dégradées en chaînes courtes qui rejoignent ensuite la mitochondrie
Qu’est-ce que le cytosol ?
gel aqueux de pH neutre (7) et de viscosité variable dans lequel baignent les organites, les mitochondries, le cytosquelette
Quel est le rôle du cytosol ?
> siège de nombreuses réactions biochimiques
lieu du début de toutes les synthèses protéiques (sauf pour les protéines mitochondriales)
carrefour métabolique entre anabolisme et catabolisme
Qu’est-ce que le cytosquelette ?
> ensemble d’édifices macromoléculaires
structure stable et dynamique
Composition cytosquelette
3 famille de protéines :
> actine : microfilaments MF
> tubuline : microtubles MT (tubes creux)
> protéines diverses : filaments intermédiaires FI
Composition centrosome (=centre cellulaire)
2 centrioles formées d’une association stable de microtubules
Rôle du centrosome
intervient durant la mitose : formation du fuseau, déplacement des chromosomes
Rôle cils
sentir l’environnement, les flux
Rôle flagelle
se déplacer
Qu’est-ce que les cils et les flagelles ?
des structures stables de microtubules (pour certains)
Que forment les microfilaments ?
le cytosquelette des microvillosités
Composition membrane plasmique
> bicouche lipidique
protéines
glycocalyx
Qu’est-ce que le glycocalyx ?
une couche de polysaccharides liées de façon covalente aux lipides et aux protéines sur la face externe
Qu’est-ce que la membrane plasmique ?
la frontière qui sépare les milieux intra et extracellulaire
Rôle membrane plasmique
lieu d’interaction :
- adhérence aux cellules voisines, à la MEC
- transduction des signaux
- phénomènes de transport du matériel
Diamètre microtubules (tubuline)
25nm
Diamètre microfilament (actine)
5 à 8nm
Diamètre filaments intermédiaires
8 à 10nm
Définition cycle cellulaire
mode cyclique de la vie des cellules
Que permet le cycle cellulaire ?
> la genèse de nouvelles cellules
le développement et la propagation de la vie
Phases du cycles cellulaires
Interphase
> G1
> S
> G2
Mitose
> M
Caractéristiques de la phase G1
> pas de synthèse d’ADN nucléaire
transcription et traduction très actives
phase de croissance et de différenciation cellulaire
réparation des anomalies de l’ADN
Caractéristiques de la phase S
> réplication de l’ADN nucléaire
correction “sur épreuves” de l’ADN pour corriger les erreurs de copie
transcription (ailleurs que dans les zones en cours de réplication) et traduction actives (formation d’ARNm pour les ribosomes)
Caractéristiques de la phase G2
> quantité d’ADN nucléaire constante (double par rapport à celle de G1)
transcription et traduction actives
Caractéristiques de la phase M
> division cellulaire aboutissant à 2 cellules-filles
condensation et séparation des chromosomes
division du noyau suivie d’une division du cytoplasme (=cytodiérèse/cytokinèse)
pas de transcription
traduction très peu active
Principe apoptose
> programme interne de suicide cellulaire contrôle par des gènes
Déclenchement de l’apoptose
> signaux intracellulaire (ex.lésion ADN) = suicide volontaire
signaux extracellulaire (ex.déficit en facteurs de croissance ) = suicide proposé
cascade protéolytique intracellulaire : capsases (=enzymes) dégradent les autres protéines pour que la cellule se digère
Modifications cellulaires de l’apoptose
> rupture de l’ADN, condensation de la chromatine, noyau tombe en pièce
rapetissement et fragmentation de la cellule en corps apoptotiques
phagocytose des corps apoptotiques par des macrophages
Dans quel phénomène physiologique normal l’apoptose peut avoir lieu ?
> développement embryonnaire
renouvellement tissulaire
Dérégulation de l’apoptose
> inhibition (malformation, cancer)
suractivation ( maladies nerodégénératives, infarctus)
Principe nécrose cellulaire
mort cellulaire accidentelle, brutale, qui se fait suite à une agression extérieure sévère
Etapes de la nécrose cellulaire
> gonflement cellulaire
lyse avec rupture des membranes cellulaire
libération du contenu du cytosol dans le milieu extracellulaire
=> réaction inflammatoire au niveau des tissus
Exemples de systèmes cellulaires modèles p&-ar les biologistes moléculaire ?
> bactérie E.Coli
levure de bière (Saccharomyces cerevisiae)
Exemple de systèmes cellulaires modèles pour le monde animal
> le nématode
la mouche drosophile
la grenouille xénope
la souris
l’homme
Escherchia coli
> bactérie Gram négative (paroi)
3.10^-13 grammes
intestin Homme (1 à 3kg, 10^16)
se reproduit très vite
4,6 millions de pb
étude des mécanismes de base (métabolisme, réplication ADN)
Caenorhabditis elegans
> nématodes (origine connue pour les 959 cellules)
génome de 100 millions de pb
modèle pour les différenciations cellulaires et le développement embryonnaire
apoptose découverte avec lui
Saccharomyces cerevisiae
> champignon eucaryote unicellulaire
se reproduit facilement (2h) par bourgeonnement
génome de 13 millions de pb
étude des mécanismes de base (cycles cellulaire, cancer, autophagie, trafic vésiculaire)
Drosophilia melanogaster
> pluricellulaire, se reproduit en 2 semaines
génome de 170 millions de pb (1/20 humain)
modèle pour la génétique moléculaire du développement
étude des gènes de l’organisation des parties du corps + immunité innée
Xenopus laevis
> oeufs volumineux et translucides
étude de l’embryogenèse précoce des vertébrés
étude de la différenciation et de la division des cellules embryonnaires
Mus Musculus
> souris
étude du SNC, du système immunitaire, de certains cancer
étude de maladies humaines et mise au point de thérapies innovantes (génique, cellulaire)
