Module 3 : Biologie cellulaire et moléculaire Flashcards

1
Q

La biologie cellulaire et moléculaire c’est …

A

Déf : étude structure et fonctionnement des cellules

Donc concerne étude mécanismes de fonctionnement cellule au niveau cellulaire
- Expression gène à relation structure-fontion proétines

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2
Q

La relation strucure-fonction des cellules eucaryotes

A

Chaque cellule a fonctions particulières en fontion structure
- Dû composante spécialisé et spécialisation
composantes communes

Composantes communes : noyau, mitochondries, cytosquelette, sytoplasme, RE, complexe Golgi, memerbane plasmique, …
- Parfois certaines perdues lors spécialisation

Composante spécialisées : microvillosité, flagelles, cils, …

Spécialisation : nombre mitochondrie, proportion type RE, taille/forme/rigidité cytosquelette, …

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3
Q

Les mitochondries

A

Responsable chaine respiratoire (chaine transport électrons)
- Synthétise ATP grâce gradient H+ et complexes
- Complexe augmente gradient H+ et capture électrons
- Gradient fournit énergie cinétique ATP synthase

Aussi responsable regénération NAD

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4
Q

Les rôles de la membrane plasmique

A
  1. Barrière physique
    - Délimite cytosol/liquide interstitiel (contrôle milieu)
    - Permet créer milieu avec concentration différente
    - Permet séquestrer molécules
    - Permet maintien structure cellulaire (liaison
    cytosquelette et jonctions cellulaires)
  2. Perméabilité sélective
    - Régule passage ions/métabolites/nutriments
  3. Signalisation cellulaire
    - Reconnait signaux externe et réagit (initie cascade)

Plus possède ouverture/poreuse, moins contrôle milieu

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5
Q

La composition de la membrane plasmique

A

Composantes lipidiques :
- PL forme feuillet coeur hydrophobe/surface hydrophile
- AGI dans feuillet PL favorise fluidité
- Cholestérol favorise maintien flexibilité/intégrité ([]
varie)
- Glycolipides forment glycocalix sur surface externe

Composantes proétiques :
- Transmembranaires traverse membrane (domaine
hydrophobe)
- Périphériques/associées fixé surface externe/interne
via proétines transmembranaires ou liaison lipidique
- De surface forme intéraction transitoire

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6
Q

Les fonctions des proétines membranaires

A
  • Transporteurs
    ‐ Récepteurs de surface
    ‐ Marqueurs d’identité (CD)
    ‐ Enzymes
    ‐ Ancrages (via proétine autre cellules)
    ‐ Jonctions cellulaires (liaison cellules)
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7
Q

Les microvillosités

A

Plus petites, nombreuses et serrées que cils
- Soutenus par microfilaments immobiles

Augmente beaucoup surface exposée environnement

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8
Q

Les types de jonctions cellulaires

A

Jonctions serrées :
- Permettent étanchéité surface apicale
- Empêche passage bacéries/substance/toxine

Desmosomes/hémidesmosomes :
- Points jonction mécaniques -> inséparables
- Hémi : cellules + matrice extracellulaire
- Permettent passage petite quantité liquide interstitiel

Jonctions ouvertes
- Formé par protéines transmembranaires (connexine)
formant canaux (connexons)
- Permettent passage rapide/efficace petites molécules
- Permettent synchronisation cellules

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9
Q

Les modes de transport transmembranaires

A

Passifs (utilise gradient)
- Osmose
- Diffusion simple
- Diffusion facilitée

Actifs (nécessite énergie ATP ou autre)
- Transport actif primaire
- Transport actif secondaire (symport/antiport)
- Transport vésiculaire (exocytose/endocytose)

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10
Q

Osmose

A

Déf : déplacement passid eau milieu moins concentré vers plus concentré

Entre via :
- Diffusion à travers membrane
- Canuax aquaporines

Entré excessive eau cause éclatement cellule
- Si dans milieu hypertonique

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11
Q

Les diffusions

A

Diffusion simple
- Pour petites molécules non polaire
- Aucune régulation (peut poser problème)
- Ex : a.g., gaz, éthanol, urée, hormone stéroidienne np…

Diffusion facilité
- Via canaux passifs (ouvert) ou actifs (ouverture régulé)
- Pour petites molécules polaires

Toujours selon gradient

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12
Q

Le transport actif primaire

A

Nécessite énergie sous forme ATP
- Permet transport molécuel contre gradient
- Permet entretien/formation gradient
- Nécessite transporteur

Ex : pompe à sodium

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13
Q

Le transport actif secondaire

A

Nécessite énergie sous forme énergie cinétique
- Utilise gradient une molécule pour transport autre
- Souvent Na+
- Permet économiser ATP

2 types transport :
- Symport : molécule déplacent dans même sens
- Antiport : molécule déplacent sens inverse

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14
Q

Le transport vésiculaire

A

Exocytose : pour libération grosses molécules ou grande quantité molécules dans milieu externe
- Permet stocker molécule avant libération
- Parfois utilisé transport substance toxiques

Endocytose : pour capture macromolécules et régulation composition protéique membrane
- 3 types : phagocytose, pinocytose, endocytose à
récepteur

Nécessite ATP pour formation/déplacement/fusion

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15
Q

Les lysosomes et les peroxysomes

A

Lysosomes : contiennent enzymes digestives puissantes
- Formés par complexe golgien
- Permettent destruction molécules organiques (ex:
phagocytose, autophagie, autolyse)
- Nombreuses maladies associées disfonction dû
accumulation produits indégradable

Peroysomes : contiennent enzyme oxidative (ex : H2O2)
- Formé par REL (plus petits)
- Permettent détoxification alcool/autre molécules
- Responsable β-oxydation a.g.

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16
Q

La mucoviscidose (fibrose kystique)

A

Affectent tous tissus épithéliaux des glandes exocrines
- Augmente viscosité mucus
- Touche nombreux organes

Étiologie : mutation CFTR
- Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator
- Cause disfonction canal ionique perméable Cl-

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17
Q

L’ADN c’est

A

Déf : macromolécule trouve dans toutes cellules
- Rassemble infromation génétique organisme
- Encode toutes fonction biologique (via ARN)
- Permet transmission patrimoine génétique

Propriétés importantes :
- Stable
- Compactable/décompactable
- Malléable
- Reproductible (avec peu/correction erreurs)

Formé de : désoxyribose + base azoté + phosphate
- Base azoté : guanine, cytosine, adénine, thymine

Double brins en hélices anti-parallèle

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18
Q

Le caryotype c’est …

A

Déf : arrangement standardisé chromosome cellules
- 23 paires homologuqe (22 autosomes + 1 sexuel)
- Paire possède essentiel même matériel génétique
- Chromosomes 1 identiques

Distingue paires par :
- Longueur bras
- Empalcemtn centromère
- Made transverslae
- Différence matériel génétique (gène)

Utilise pour :
- Détecter abération chromosomique (# ou structure)
- Identifier sexe (XY)

Permet pas distinguer anomalies gènes (mutations)

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19
Q

L’orientation des brins d’ADN

A

2 types extrémités :
- 5’ -> phosphate sur carbone 5’ du sucre
- 3’ -> OH sur carbone 3’ du sucre

Sens de lecture : 5’ -> 3’ (du brin utilisé)

ADN : 2 brins antiparallèles (bicaténaire)
ARN : 1 brin (monocaténaire)

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20
Q

La brève histoire de l’ADN

A

1863 : Mendel découvre allèle et transmission gène
1940-50 : découvre composition ADN, pas structure
1952-53 : photo diffraction -> découverte structure
1977 : début séquençage
1983 : début PCR
1984 : création projet séquençage ADN humain
1990 : début séquençage ADN humian (dure 13 ans)
2003 : publication séquençage (pas complet/erreurs)

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21
Q

Le projet génome humain

A

Objectif : déterminer séquence nuclétidique génome nucléaire humain en moins 15 ans
- Conçu 84 -> commencé 90 -> fini 03
- Nécessite collaboration internationale multiples labos

Permis améliorer méthodes séquençage
- Aujourd’hui : moins cher/plus vite

Conclusion
- ~20 000 gènes (au début pensait 6 700 000 gènes)
- Beaucoup duplication
- 7% gènes spécifiques vertébrés

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22
Q

La définition structurelle d’un gènes

A

Déf : petite portion (locus) déterminée ADN inclue information génétique individu
- Même position chromosome individus même espèce
- Ensemblage gènes = génome

Chaque cellule possède 2 versions chaque gène
- Gènes “identiques” dans toutes cellules -> allèle
- Pas toujours tous exprimé -> varie selon cellules

Gène inclu : intron, exon, promoteur, …

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23
Q

La définition structurelle d’un gène

A

Déf : petite portion (locus) déterminée ADN inclue information génétique individu
- Même position chromosome individus même espèce
- Ensemblage gènes = génome

Chaque cellule possède 2 versions chaque gène
- Gènes “identiques” dans toutes cellules -> allèle
- Pas toujours tous exprimé -> varie selon cellules

24
Q

La définition fonctionnel d’un gène

A

Déf : unité fonctionnelle ADN transcrite en ARN fonctionnel
- Pas tous ARN fonctionnels -> difficile définir fonction
- Connait fonction majorité gènes

Majorité gènes code pour protéines -> certains ARN
- Contient toute information expression ARN/fonction

Donc, gène :
- Séquences bases nuclétidique
- Exprimé différement selon cellule/tissu/organe
- Expression régulé par contexte milieu interne/externe
- G^race différent mécanisme (ex : épissage alternatif)

25
L'organisation des gènes
Gènes disposé sur un/autre brins ADN - Transcription : 5' -> 3' - Brin matrive complémentaire transcrit ARN Décodage/lecture très complexe : - Connait pas début/fin - Pas séparation entre gènes - Connait pas d'avance brin matrice - Beaucoup ADN non-condant
26
La partie codante de ADN
Reprèsente ~2% toute séquence ADN - Longue séquences intergéniques/régions fonctionnelles (ex : télomère, centromère) - Plusieurs séquences intergéniques répétées Proportion ADN - 45% : ADN répétitif long - 15% : ADN non-codan tunique - 15% : ADN répétitif tandem - 23% : introns - 2% exons
27
Les régions intergéniques
Autres fonctions que codage gènes - Importantes régulation expression gènes (aval/amont) Taille/nombre associé évolution génome - Plus évolué = plus ADNinterégnique/intron - Permet régulation plus grande/fine
28
Les principaux éléments d'un gènes
1. Promoteur (5') - Région régulation permet initier transciption controlée - Séquence nucléotidique permet liaison protéines - Ex : polymérase, facteurs transcription 2. Terminateur (3') 3. Exons (région codante) 4. Introns (région non-codante)
29
La transcription et la traduction
Essentielles fonctionnement cellules Dogme central : gène codent pour protéines - Pas tous gènes 2 grands processus (similaires) 1. Transcription : ADN -> ARN 2. Traduction : ARN -> protéines
30
Les grande étapes de la transcription/traduction
1. Initiation - Rend matrice disponible - Fixation polymérase/ribosome - Ajout 1ère unité polymère 2. Élongation - Progression par polymérase/ribosome - Ajout unité 3. Terminaison - Arrêt synthèse polymère - Libération polymèreL
30
Les grande étapes de la transcription/traduction
1. Initiation - Rend matrice disponible - Fixation polymérase/ribosome - Ajout 1ère unité polymère 2. Élongation - Progression par polymérase/ribosome - Ajout unité 3. Terminaison - Arrêt synthèse polymère - Libération polymèreL
31
La transcription
Déroule dans noyau - ADN reste toujours dans noyau Formation multiples transcrits ARN en même temps - Processus dynamique -> vitesse variable Ajout ribonucléotide complémentaire: ATP/TTP/GTP/CTP
32
La traduction
Déroule dans cytoplasme - ARN exporté hors noyau Formation multiples protéines en même temps - Plusieurs ribosomes sur même transcrit ARN Ajout aa selon codons ARN
33
Les codons
Permet identifier aa - ARN contient toute information production protéine Codon initiation : AUG - Code pour méthionine (parfois éliminé après synthèse) Codon arrêt : UAG, UAA, UGA - Indique fin traduction Codons internes correspondent séquence aa - 3 bases = 1 codon = 1 protéine - Redondance dans codond
34
Le lieu de synthèse des protéines
Ribosome toujours dans cytoplasme mais production faite dans compartiment différent 1. Cytoplasme : protéine hydrophile/intercellulaire 2. RER : protéine sécrétée/hydrophobe/besoins modif. Destination finale déterminée présence peptide signal - Au début protéine - Bloque élongation jusqu'à arrimage RER - Libération protéine dans RER - Éliminé après synthèse
35
L'ARN
Synthétisé pas transcription ADN dans noyau 2 groupes : - Codant (ARNm) - Non-codant (pas info génétique, mais essentiel)
36
Les ARN non-codants
1. ARNt 2. ARNr 3. Petit ARN nucléolaire (snoRNA/pARNnu) 4. Petit ARN nucléaire (snRNApARNn) 5. Petit ARN interférent (siRNA/pARNi)/micro ARN (miARN)
37
Les ARN de transferts (ARNt)
Rôle : transport aa aux ribosome pour protéines Composé : 70-100 nucléotide Possède domain anticodon -> lie codon ARNm - Aminoacyl-ARNt transférase lie ARNt + protéines Existe >500 gènes code ARNt
38
Les ARN ribosomiques (ARNr)
Principaux composants ribosomes, essentiel fonction - 2 ARNr majeur (5070/1969nt) + 2 ARNr mineur (<200nt) - Protéines <40% masse (>70aa) Très conservé (ex : ARNr 16S)
39
Les petit ARN nucléolaire (snoRNA/pARNnu) et nucléaire (snRAN/pARNn)
ARN nucléolaire : dans nucléole - POur maturation ARNr ARN nucléaire : dans noyau - Forme spliceosome avec protéines - Permet reconnaissance intron ARNprém pour épissage « House-keeping » ARN - Toujours même fonction toutes espèces
40
Les petits ARN interférents (siRNA/pARNi) et micro ARN (miARN)
Permettent extinction expression gènes - « Interférence ARN » 2 types (rôle similaire, origine différente) - miARN : origine génomique - pARNi : origine externe (microbe/artificiel)
41
L'interférence à l'ARN
miARN permet inhibation très précise expression gène/s - > 1800 gène miARN - Hautement conservée Différents mécanismes possibles : 1. Favorise dégradation ARNm 2. Bloquage initiation/élongation 3. Inhiber transcription (plus rare) Maturation/assemblage miARN au complexe RISC nécessaire (machinerie très complexe/conservée) 1. Clivage par complexe Dorsch et Dicer 2. Assemblage complexe RISC 3. Appariement ARNm cible pARNi utilise machinerie miARN - Outil puissant biologie cellulaire - Utilisé developpemnt thérapies
42
La réaction de polymérisation en chaine (PCR)
Permet copier séquence ADN manière spécifique - Utilise ADN purifié ou complémentaire - Polymérase produit in vitro - Utilise amorce délimite région à amplifier Permet : - Détection ARN rare - Quantification/détection ARN (viral/bactérien/humain) - Quantification expression génique (avec ARNm) Avantages : - Méthode exponentiele (double ADN à chque cycle)
43
Le fonctionnement de la PCR
1. Dénaturation ARN -> simple brin 2. Appariement amorces (hydrobation) et polymérase 3. Élongation jusqu'à fin séquence 4. Lecture fluorescence -> bases fluorescentes Fait plusieurs cycles, controle par variation T°
44
Le séquençage
Permet obtenir séquence nucléotidique complète fragment ADN - Vs PCR (amplifie/détecte/quantifie région ciblée) Méthode de Sanger - Cycles répétés - Base par base - ADNc défectueux/fluorescent -> pour identifie base Méthode haut débit/NGS - Séquençage en parallèle échantilons ARN/ADN hétérogènes
45
Les protéines se sont ...
Grands polymères constitués 1ou+ chaines résidus aa - Remplissent fonctions diverses Diffère principaleemnt dû chaine aa - Dicte forme 3D et fonctions spécifiques - Lien structure-fonction très important
46
La classification des aa
1. Non polaire (H ou CH) 2. Polaire (O, N ou S) - Intéragissent avec autres aa polaires et eau 3. Chargée (chaine R chargée + ou -) - Liaisons ioniques avec autre aa chargées (hydrophile) 4. Fonction spéciale (ex : cycle, pont disulfure) Certains aa sont : - Essentiel (pas enzyme pour synthèse)/non-essentiel - Protéinogène (20/500 aa) Association mèse fonction
47
La structure des protéines
Structure primaire : séquence aa Structure secondaire : 1er repliment - Intéraction aa proche Structure tertiaire : 2e repliment - Intéractions aa loins Structure quaternaire : assemblage polypeptides - Intéractions entre polypeptides
48
L'épissage et l'épissage différentiel
Épissage : élimination introns pré-ARNm - Replace exons bout à bou tpour former ARNm Épissage alternatif : élimination alternative exons - Permet avoir différentes versions proétines/gène - Augmente diversité protéique - Réguler et précise, pas aléatoire
49
Les intéractions moléculaires
Définissent forme 3D/stabilité proétines - Entre aa ou protéines - Ex : régions hydrophobes replient sur elles-même + Convalente/permanente -> - Non-covalente/transitiore - Pont S (-SH) - Liens/ponts H (polaire) - Liaison ionique (chargé) - Interactions hydrophobes (n-p)
50
Les groupement prosthétique
Déf : structure non protéqiue lie covalente protéine - Pas échangeable/dégradable - Ajouté lors synthèse Plusieurs familles, ex : - ADN/ARN - FAD (riboflavine) - TPP (thiamine) - Hème (Fe) - Métaux/sels/
51
Les groupement prosthétique
Déf : structure non protéqiue lie covalente protéine - Pas échangeable/dégradable - Ajouté lors synthèse Plusieurs familles, ex : - ADN/ARN - FAD (riboflavine) - TPP (thiamine) - Hème (Fe) - Métaux/sels/
52
La dénaturation de protéines
Déf : altération conformarion 3D dû destruction interactions moléculaires - Dû T°, pH, détergent/solvant, agent réducteur, ions Perturbe activité protéines -> brise lien forme-fonction - Peut être résersible - Pas toujours totale -> modification fonction
53
Les modifications post-traductionnelles
Déf : ensemble de mécanisme de régulation de la structure des proétines après traduaction - Essentielles fonctions Ex : phosphorylation, glycosylation, acétylation, méthylation, lipidation, ubiquitination, ... - Existe au moins 40-50
54
Le rôle de protéines
Protéines principaux effecteurs cellule - Assure fonctions cellules/tissus/circulation - Propriétés intrinsèques structure - Dépendante aussi modifications Propriété possible : - Enzymatique - Liaison - Structurelle Fonction : - Soutien/structure (ex : collagène, cytosquelette, ...) - Mouvement (ex : contraction, déplacement cellulaire) - Défense/identité (ex : anticorps, antigène de surface) - Transport/entreposage (ex : protéine transport sang) - Régulation/homéostasie (ex : prot osmotique, horm.) - Catalyse (ex : lactase, kinases, ...)
55
Un cofacteur c'est ...
Déf : une molécule/ion facilite réactions - Transitoire/intéractions faibles Nature : - Inorganiques - Organiques (coenzyme)
56
La nomenclature EC c'est ...
Déf : organisation hiérarchique principaux réactions chimiques catalysées par enzymes - Permet classidier enzymes 1 reaction/#EC ≠ 1 substrat ≠ 1 enzyme Nom commun : sustrat + ine/ase + adj. pour isoenzyme Nom systématique : nomenclature EC - Utilisé par chimiste Enzyme avec même activité : isoenzyme/isozyme