Introduction à la biologie cellulaire Flashcards
On estime qu’il y a environ combien d’espèces vivantes sur Terre ?
entre 10 millions et 100 millions d’espèces vivantes
L’origine de la vie sur terre est estimée à combien d’années ?
envrion -3,5 ou 4 milliards d’années
Le point commun de tous les organismes est ?
tous les organsimes se reproduisent à partir d’un parent = notion d’hérédité
la plus grande partie des organismes sont ?
unicellulaires
il y a une organisation … des êtres vivants
organisation commune
un fossile c’est quoi ?
c’est le remplacement de la matière organique par de la matière minérale
La disparition des espèces est aujourd’hui accélérée par quoi ?
par les activités humaines qui viennent polluer l’environnement dans plusieurs aspects
Quand une espèces disparaît cela va venir perturber l’écosystème, pourquoi?
car la chaîne alimentaire se retrouve égalemetn impactée de la disparition ‘une espèce et ce, de manière directe
Pourquoi pourrait-on penser que des espèces primitives, ayant vécues bien avant notre ère, pourrait réapparaître?
Dans les calottes glacières se trouvent des espèces piégées depuis des millkions d’années. Et le fait que ces espèces se retrouvent décongeler pourrait nous menet à penser que ces espèces pourrait réapparaitre. Cela inclu donc des virus ainsi que des organismes primitifs
L’ADN est
universel même s’il peut comporter quelques variations dans sa composition chez certaines espèces
Qui utilise le même code héréditaire = l’ADN (le génome) ?
Toutes les formes de vie sans exception !
l’ADN est un code à 4 lettres, lesquelles ?
A T C G
dans le génome humain, on trouve des séquences qui peuvent nous rappeler des
séquences virales
Le premier séquençcage du génome humain a pris combien de temps pour être fait ?
10 ans
Aujourd’hui combien de temps faut-il pour séquencer le génome humain ?
1 semaine
L’ADN peut être
échangé, naturellement ou bien artificiellement, entre des espèces vivantes!
- le virus par exemple va insérer son ADN dans le noyau de la cellmule hôte. La cellule va venir interpréter l’ADN viral et va donc permettre au virus de se reproduire. = Naturellement
- Une bactérie dont on prélève l’ADN plasmidique et qu’on va venir placer (le prélèvement) dans le noyau d’une autre cellule va nous permettre de produire une protéine voulue = artificiellement
l’ADN plasmidique chez les bactéries
est caractéristiques de certaines bactéries et vont être responsables de la résistance aux antibiotiques des bactéries
Qui est plu fragile l’ADN ou l’ARN ?
l’ARN
Peux tu me parler de la réplication de l’ADN?
au départ :
ADN double brin. xes deux brins sont d’ailleurs complémentaires l’un de l’autre = poissèdent la même info
ensuite les deux brins se séparent et chacun va aller de son côté vers la cellule fille.
Pour retrouver un double brin = formation d’un brin complémentaire
Polymérase fait quoi ?
farique l’ADN, elle va prendre des bases puis va venir les placer correctement, de façon à ce que chaque brin correspond ) son opposé. Il y a très peu d’erreur qui surviennent lors de la copie de l’ADN = molécule très stable
quand on passe de l’ADN à l’ARN messager c’est ?
la transcription
quand on passe de l’ARN messager à la protéine c’est ?
la trasnduction
l’ARN messager c’est ?
une copie monorin de l’ADN
Quels sont les constituants niversels utilisés par toutes les cellules ?
- sucres
- nucléotides
- acides aminés
- lipides
- etc
la complexité et la dversité d’une cellule dépend de quoi ?
du nombre de gènes
une bactérie simple c’est combien de gènes et combien de nucléotides ?
480 gènes et envrion 600 000 nucléotides
à travers l’évolution, que se passe-t-il ?
il y a une augmentation du nb de gènes et de nucléotides
grâce à l’évolution, combien de gènes et de nuclétoides contient une cellule humaine ?
20 000 à 30 000 gènes et environ 3,2 milliards de nucléotides
les procaryotes et les eucaryotes sot classés
en 3 domaines :
- EUCARYOTES
- BACTERIES
- ARCHEBACTERIES (archées)
les eucaryotes : caractéristiques
c’est environ 10 micromètres de diamètre
l’information génétique = ADN
capacité d’auto(reproduction : oui
les procaryotes : caractéristiques
envrion 1 micromètre de diamètre
information génétique = ADN
capacité d’auto-reproduction = oui
Les virus : caractéristiques
envrion 100 nanomètres de diamètre
information génétique = ADN ou ARN
Capacité d’auto-reproduction = non = pas des êtres vivants
les prions : caractéristiques
envrion 1 nanomètre de diamètre
information génétique = protéine
Capacité d’auto-reproduction = non = pas des êtres vivants
sont constitués de protéines
–> vache folle
quels sont donc les vivants ?
eucaryotes et procaryotes
échelle microscopie optique =
jusqu’au micromètre
échelle microscopie électronique
jusqu’au nanomètre environ
rayons X échelle
jusqu’à l’angström
Procaryotes VS Eucaryotes
Pro = pas enveloppe nucléaire
Euc = il en a
pro = pas de nucléole
euc = en a
pro = pas d’épissage de l’ARN
euc = y en a
pro = pas d’histones
euc = en a
pro = 1 seul chromosome
euc = plusieurs
pro = pas de système de membranes internes
euc = oui
pro = pas de cytosquelette
euc= oui
pro = pas de choléstérol
euc = y en a
noyau ?
renferme l’ADN et est délimité par une enveloppe nucléaire constituée de deux membranes
mitochondries
production d’énergie
chloroplastes
photosynthèses = cellule végétale
réticulum endoplasmique
synthèse des lipides et de protéines
appareil de golgi
modification des protéines
lysosomes
compartiments de dégradation = Déchèterie
peroxysomes
dégradation d’acides gras + production de chaleur
La fonction du système de membrane interne :
c’est super important !
= compartementalisation structure/fonction !!!
permet :
* Isolement les différentes fonctions de la cellule
» compartimentalisation structure / fonction
» isoler / séparer les réactions biochimiques de la cellule (ex : synthèse protéique <> dégradation protéique)
- Augmentation de la surface de membrane :
» de nombreuses enzymes cellulaires ont besoin d’un ancrage sur une membrane - Création de gradients électrochimiques au sein des membranes
(mitochondries)
Quel est le point faible de la compartementalisation structure/fonction ?
cela réduit la communication entre différents les différents éléments séparés par des compartiments.
=> la cellule a donc développé des systèmes de transports complexes entre compartiments pour permettre cette communication
les mutations :
peuvent être au sein d’un gène :
- neutre = sans effet
- à effet positif = sélectionnée = favorise la survie
- ) effet négatif = non sélectionnée = mort plus rapide
La plupart du temps les mutations sont
défavorables à la survie de l’organisme
une mutation en dehors du gène ?
des mutations il y en a dans des gènes mais aussi en dehors des gènes et peuvent être tout aussi négatives (comme les zones de réguation de l’ARN ou bien les zones d’interactions avec les protéines) et qui participent au foctionnement de la cellule.
lorsque la mutation est en dehors du gène, l’effet est variable
Duplication
c’est une erreur lors de la réplication qui a mené ) une duplication = 2 copies du gènes et cela s’est reproduit plusieurs fois pour ce même gène = il y en a donc plusieurs !
en sachant que chaque copie à un rôle est n’est pas tout à fait 100% identique aux autres.
Cela s’est produit pour l’actine à titre d’exemple.
la mutation d’un gène ou d’une protéine
peu d’évolution = gène ou protéines essentiels (ex: gènes histones)
forte évolution = gène ou protéine tolérant
La mesure de l’évolution
certaines séqences se sont très conservées au cours de l’évolution alors que d’autres non.
Si on compare l’évolution de la levure par exemple, qui est un eucaryote très primitif qui possèdent donc des gènes ancestraux = peu évolué, avec le gène humain = on pourra savoir si telle séquence est conservée ou non. Cela nous permet d’évaluer l’évolution de la séquence d’un gène
des gènes dupliqués et leur évolution
l’évolution de gènes dupliqués est indépendante. On obtient ainsi une famille de gènes (ex: actine)
date microscopie optique
18 ème
biochimie date
fin 19ème
microscopie électronique
début 20 ème
biologie moléculaire date
fin 20 ème
ensemble des gènes
génome
ensemble des ARNs messagers
Trasncriptome
ensemble des protéines
protéome
la biologie moléculaire étudie
différents types de molécules mais surtout :
ADN ARN protéines
En 1960 on étudiait 1 gène ou bien une protéine à la fois, aujourd’hui
on peut étudier tous les gènes, les protéines d’un coup
a quoi sert le séquençage de l’ADN ?
pour savoir l’ordre des bases dans chacun des gènes pour trouver d’éventuelles mutations (ne donne pas bcp d’info car l’ADN n’est simplement qu’une molécule de stockage).
Après ce séquençage on regarde au niveau du trasncriptome pour voir si la mutation a eu une répercussion sur l’ARN puis au niveau du protéome pour voir si ça impacte des protéines
la PCR
- polymérase chain reaction
- permet de prendre un tout petit fragment de l’ADN et via une enzyme qui recopie les bases A C T G, de la multiplier pour en avoir dans de grandes quantités (pouvant être infinies)
- comme une photocopieuse
L’analyse qualitative de l’ADN
- PCR
- Séquençage
- détermination de la séquence + analyses bioinformatiques
on utilise des bases un peu modifiées qui contiennent un petit groupement fluorescent propre à chaque base
comment s’appellent les gènes pouvant entrainer un cancer ?
proto-oncogènes
quels sont les trois types de mutations ?
- silencieuse = aucune incidence sur la protéine
- Faux-sens = peut changer le fonctionnement de la protéine (la plupart du temps donne un effetngatif)
- Non-sens = introduit un codon stop = toujours délétère pour la cellule!
PCR qualitative ?
recherche qualitativement la composition de l’ADN
PCR quantitative
détermine un nb de molécules d’ADN (c’est bcp plus utilisé aujourd’hui)
à chaque réaction PCR on
on double la quantité de la petite séquence génétique ce qui nous donne un graphique exponentiel
comment quantifier unecourbe exponentielle ?
on utilise des molécules fluorescentes qui ne fluorescent que lorsqu’il y a un double brin de l’ADN et elles vont faire fluorescer l’ADN
ainsi on peut mesurer avec une intensité de fluorescence = plus il y a de gènes formés = plusc’est fluorescent
la charge virale c’est quoi ?
le nombre de virus par ml de sang
hépatite B
peut devenir chronique sans vaccin et débouché par un cancer (une chance sur 10)
pour un bébé le chopant c’est bien plus = 50% de chance de développer un cancer par la suite.
Q PCR ?
c’est quantitative PCR
ex: permet de déduire le nb de génomes virlaes présents dans le tube de sang et ainsi le nb de virus=détermine la charge virale
1980 ?
découverte d’un rétrovirus qui trasnforme l’ARN en ADN
ce qui est super comme ça à partir de l’ADN que le rétrovirus donne on peut faire un test PCR
RT-PCR ?
“RT” = reverse transcriptase
cela veut dire qu’il y a amplification d’un ADN complémentaire à un ARN.
La microscopie optique :
- 1600 par deux scientifiques : Hooke & Van Leeuwenhoek
- Hooke avec les coupes de lièges dans lesquels il peut voir des “petits carrés” => pense à l’existence des cellules
- Van Leeuwenhoek avec la description des spermatozoïdes
1839 ?
La théorie cellulaire
Scheinden et Schwann
“ tous les êtres vivants sont constitués de cellules”
Peux tu me parler de la microscopie optique ?
- utilisation de la lumière qui est une onde possédant une longueur d’onde déterminant une couleur.
- La lumière visible va de 400 à 760 nm.
- en dessous = les UV
- au dessus = les IR (la chaleur)
- permet une vision en couleurs
- la microscopie optique présente quelques limites comme le phénomoène de difraction
c’est quoi le phénomène de diffraction en microscopie optique ?
Un point lumineux devient une tâhe de diffraction.
Cela donne un point lumineux central avec des ondes concentriques autour (qu’on ne voit pas bien sûr), et ces ondes viennent contaminer les points autour.
C’est pour cela qu’il y a une limite de résolution : 0,2 micromètres pour observer les éléments.
On ne pourra donc pas observer avec la microscopie optique les particules virales
Quels types de microscopie optique ?
- microscopie optique classique/ histologie
- microscopie à ciontraste de phase
- microscopie à fluorescence et confocale
PEux tu me parler de la microscopie à contraste de phase ?
- est adaptée pour observer des cellules vivantes (il n’y a pas besoin de colorant)
- Il y a une lumière incidente dont tous les rayons sont en phase !
- Une partie de la lumière incidente est dite “de référence” car elle ne traverse pas d’objt
- les autres rayons traversent la cellule mais il y aune décalage de phase, la lumière se décale un peu
- Mais grâce à la partie de la lumière incidente de référence, on peut mesurer les décalage en réassociant la lumière de référence avec les différents rayons lumineux
- décalage de phase = gris
- opposition de phase = gris foncé / noir
Peux tu me parler de l’utilisation d’anticorps ?
(immuno-marquages)
Permet de détecter des trucs précis comme : des protéines, des acides nucléiques…
Pour cela:
Si on veut observer une protéine par exemple :
- Utilisation d’un anticorps primaire (qui permet de reconnaître la protéine dans la cellule)
- Utilisation d’un anticorps secondaire ensuite (permet la détection par le microscope car il vient reconnaître l’anticorps primaire). Sur l’anticorps secondaire il y a un marqueur qui constitue ce quon oberve au microscope !
- En réalité on n’observe pas directement une protéine au microscope, mais on observe la molécule marqueur
La molécule “marqueur” dans la méthode immuno-marqueur, elle peut être :
- Une peroxydase ! On parle alors de “Immuno-peroxydase”. Cette peroxydase trasnforme un substrat incolore en une molécule colorée.
- On peut également utiliser une molécule fluorescente excitable par une certaine lumière comme marqueur. On parle alors de “Immunofluorescence”.
- Ou, on peut utiliser comme marqueur une bille d’or sur laquelle on projette un faisceau d’électrons. Cette bille d’or va venir arrête le faisceau d’électron. On obtiendra une imùage en noir, sur laquelle on pourra observer l’ombre de la bille d’or. Utilisation du microscope électronique pour cela (on pourra voir l’anticoprs II couplé avec la bille d’or) ! Et on parlera de “Immunogold”.
L’observation d’un co-marquage en immunofluorescence :
- permet de caractériser la localisation d’un truc cellulaire par rapport à un autre. Permet de savoir où pevent aller des protéines dans une cellule par exemple.
- si on utilise des UV, l’ADN devient fluorescent avec une certaine molécule DAPI.
- Si on utilise une lumière bleue (488 nm) il en ressort du vert à l’observation soit plus petit)
- On obtient plusieurs images (ADN, cytoplsame…) qu’on regroupe pour former qu’une seule image
La microscopie confocale :
- avec cette microscopie on essaie de combattre le phénomène de diffraction
- on obtient plusieurs images qui sont à différents niveaux de la cellule
- on combine toutes ces images pour en sortir une image 3D
La microscopie électronique :
- utilise un faisceau d’électrons incidents qui interragit avec les cellules qu’on veut observer
- se fait sous vide !
- Pas de problème de diffraction
Les rayons X dans la microscopie électronique servent à quoi ?
ils servent à connaître la strucure chimique d’une cellule
Quels types de microscopies életroniques ?
- Microscopie électronique à balayage MEB / SEM
- Microscopie électronique à transmission MET/ TEM
Peux tu me parler de la microscopie électronique à transmission ?
- Il y a un faisceau d’électrons incident qui interragit avec un échantillon.
- De cet échantillon on récupère des électrons transmis que l’on va observer avec une caméra et un écran.
Le microscope électronique est constitué d’une longue colonne permettant le voyage des électrons du faisceau incident
Microscopie optique VS microscopie électronique à transmission :
- la microscopie électronique à transmission n’utilise pas de lentilles optiques mais des lentilles électroiques.
- M.électronique n’utilise pas de colorant mais des métaux lourds (Uranium, plomb…) qui se fixent sur la structure cellulaire, cela va donner un contraste que ‘lo pourra observer
- M. électronique utilise des coupes ultra-fines (100-200 nm) alors que la microscopie optique utilise des coupes semi-fines (2-6 micromètres)
L’observation d’une coupe ultrafine :
- la préparation peut durer 1 semaine ce qui est plus complexe que pour la microscopie optique
- Les métaux lourds se fixent sur la structure. Ainsi les électrons ne traverserotn pas les métaux lourds mais traverseront les endroits où il n’y en a pas.
- Une coupe ultrafie ne représente pas toute la cellule. On n’observe en réalité qu’une tout petite partie de la cellule.
- Il faut faire attention à l’incidence de la coupe !
En effet, si on veut faire une observation d’un noyau, au lieu d’en voir qu’un on en verra deux = oyau polylobé. Or cela est faux, il faut donc faire attention à cela.
Lorsqu’on fait une observation et que l’on veut partager dans des revues scientifiques, il est important de préciser quoi ?
l’échelle !
Peux tu me parler de la microscopie à balayage ?
- outil prend bcp de place donc ne peut être déplacé
- le faisceau d’électrons incident balaie l’échantillon
après l’impact avec l’échantillon, des électrons secondaires sont émis.
Ainsi les électrons générés à la srface de l’échantillon sont observables (on ne peut pas voir l’interieur).
La caméra recceuillit les électrons après chaque impact/blayage
