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bcm 1501 > Origine de la vie > Flashcards

Origine de la vie Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que la thermodynamique indique concernant l’augmentation de l’organisation d’un système?

A

L’augmentation de l’organisation d’un système est favorisé si l’entropie globale de l’Univers augmente.

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Q

Vrai ou Faux ? Si les conditions sont favorables à l’apparition de la vie, elle apparaîtra probablement.

A

Vrai

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3
Q

Quelle est l’hypothèse de l’impact géant pour la formation de la Lune?

A

La Lune a été créée à partir de la matière éjectée par une collision entre la jeune Terre et un corps planétoïde (protoplanète) de la taille de Mars nommé Théia.

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4
Q

Classe en ordre chornologique les événements importants de l’origine de la vie (20)

A
  1. Formation de la Terre
  2. La lune a été créée suite à un impact majeur avec la Terre
  3. Formation de la croûte terrestre
  4. Apparition de la vie
  5. Oxygénation de l’atmosphère
  6. Formation du premier super-continent
  7. Le plus vieux volcan du monde
  8. Premiers eucaryotes
  9. Apparition des premiers organismes à coquilles. Diversification de la vie animale et végétale.
  10. Apparition des premières plantes terrestres
  11. Apparition des premiers insectes et formation de forêts immenses
  12. Apparition des premiers amphibiens. Les forêts immenses et marécages forment des accumulations importantes de charbon.
  13. Diversification de la vie sur Terre
  14. Ère des reptiles
  15. Ère des dinosaures
  16. Apparition des premières fleurs
  17. Extinction massive des dinosaures
  18. Diversification et croissance majeure des mammifères
  19. Apparition de Homo Erectus
  20. Apparition de l’agriculture et des centres urbains
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5
Q

Quelle hypothèse a été enterrée définitivement au 19è siècle par Louis Pasteur et comment?

A

Pasteur met au point une expérience qui enterre la théorie de la génération spontanée de la vie. Elle démontre que dans un milieu clos, quand il n’y a pas de contamination par l’air ambiant, aucune vie ne peut apparaître. La conclusion est : seule la vie engendre la vie.

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6
Q

Qui a synthétisé l’urée en 1828?

A

Wöhler.

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7
Q

À partir de quelles condition a-t-on commencé à faire des essais pour créer des molécules organiques?

A

À partir de conditions prébiotiques

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8
Q

Quelle est l’idée centrale de la théorie de l’origine de la vie selon Oparin et Haldane?

A

La vie sur Terre est le résultat de l’évolution chimique graduelle de molécules contenant des atomes de carbone à partir de molécules simples de l’atmosphère primitive. Ils pensent que la Terre primitive présente une atmosphère réductrice, c’est-à-dire pauvre en oxygène, dans laquelle les molécules tendent à céder des électron

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9
Q

Comment les molécules ont-elles été formées dans l’atmosphère primitive?

A

Grâce à l’énergie des éclairs et des rayons UV dans une atmosphère réductrice (sans oxygène). La dissolution de ces molécules dans l’océan a formé une ‘soupe primitive’. Formation de structures colloïdales (coacervats) entourées de membranes lipidiques.

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10
Q

Quelle est l’expérience de Miller-Urey?

A

Un appareil reproduisant les conditions physico-chimiques probables de la terre primitive. Ils ont produit un décharge de 60 000 V dans une atmosphère réductrice (gaz : méthane, ammoniac et hydrogène) saturée en eau.

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11
Q

Quels sont les trois acides aminés révélés par l’analyse des produits générés par l’expérience de Miller-Urey?

A

Glycine, alanine et acide aspartique.

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12
Q

À quelle hypothèse l’identification de ces acides aminés apporte-t-elle un puissant support?

A

L’hypothèse d’Oparin/Haldane.

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13
Q

Qu’est-ce que la panspermie?

A

La distribution de germes de vie par le biais de météorites, de comètes ou pression des radiations.

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14
Q

Pourquoi la panspermie est-elle peu probable?

A

Effets du froid, du vide et surtout des radiations au cours d’un long voyage interstellaire.

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15
Q

Qu’est-ce que les tardigrades peuvent survivre?

A

Des conditions extrêmes et même l’exposition dans l’espace. Température de -272 °C à +150 °C. Pression de 6000 atm. Peuvent survivre en crypotobiose (état de vie suspendue) pendant des milliers d’années !

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16
Q

Quel est le constituant principal du noyau des comètes?

A

De la glace enrobée de particules de poussière (constituées de matériel organique et/ou minéral).

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17
Q

D’où provient une grande partie du matériel organique (carbone) et de l’eau sur Terre suite à sa formation ?

A

Des particules de poussière relâchées par les comètes ou d’impacts avec la Terre.

Les micrométéorites/comètes contiennent une très grande diversité de structures (acides aminés) et ont apporté à la Terre ~10^16 kg de matériel organique un peu après sa formation.

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18
Q

Qu’a-t-on découvert récemment dans du gaz solaire ?

A

Découverte d’un sucre (glycoaldéhyde, précurseur de sucres complexes) dans gaz chauds d’une étoile de type solaire

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19
Q

Quelle point prouve que l’hypothèse de la ‘soupe primitive’ de l’océan pour l’apparition de molécules organiques sur Terre ne tient plus?

A

Conditions atmosphériques de la Terre primitive et apport insuffisant de carbone extraterrestre.

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20
Q

Quels sont les critères utilisés en astrobiologie pour formuler des hypothèses sur le site d’origine de la vie sur Terre?

A

La vie aurait commencé dans l’eau et dans un endroit ni trop froid, ni trop chaud (-5 à 110°C).

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21
Q

Pourquoi l’apparition de la vie sous l’eau est-elle favorisée selon les critères en astrobiologie?

A

Pour la protection contre les UV (pas de couche d’ozone protectrice sur Terre primitive).Les molécules emportées par les pluies accumulent dans les zones de marées: sites favorables à l’évolution prébiotique

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22
Q

Qu’est-ce que l’argile, quels sont ses propriétés et quelle est sa structure?

A

Des minéraux négativement chargés. L’argile a un grand pouvoir d’absorption et des propriétés catalytiques élevées. Il a une structure cristalline parfaitement ordonnée.

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23
Q

Quel processus se produit dans les sources hydrothermales? Quel changement subit l’eau lorsqu’elle sort des sources hydrothermales?

A

L’eau de mer est aspirée par le système hydrothermique, chauffée par un volcan et devient réductrice, concentrée en H2S et en minéraux, puis elle est éjectée.

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24
Q

Que se passe-t-il lorsque l’eau refroidit à sa sortie des sources hydrothermales?

A

Les minéraux précipitent pour former une cheminée.

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25
Q

Qu’est-ce que les sources hydrothermales fournissent comme source d’énergie?

A

H2S qui aurait pu être utilisé par les premiers organismes

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26
Q

Quels sont les sites de chimiosynthèse? Quel type de synthèse se produit dans les sites de chimiosynthèse?

A

Sources thermales (volcans). Synthèse abiotique de biomolécules

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27
Q

Vrai ou Faux? Les sources hydrothermales fournissent un environnement idéal pour l’apparition de la vie sur Terre.

A

Vrai

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28
Q

Dans les fonds des océans où la lumière ne se réant pas, quels sont les organismes essentiels qui se développent?

A

Les organismes chimiotrophes (ex: ver tubicole géant qui vit en symbiose avec des bactéries chimiosynthétiques)

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29
Q

Qu’est-ce qui facilite certaines réactions lorsqu’il y a des étangs glacés?

A

L’eau refroidie. Facilite des réactions telle la polymérisation d’ARN à partir d’une matrice.

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30
Q

Quel type de bassin est favorable pour les réacteurs composites (combinaison de différents types de réactions ou de processus biologiques/physicochimiques)?

A

Un bassin subissant l’influence des marées, dans une région froide mais volcanique, près de sources hydrothermales.

31
Q

Est ce que la réplication d’ARN primitif aurait été possible sans catalyse enzymatique (oui ou non et pourquoi) ?

A

Sans catalyseurs, les molécules nécessaires à la vie n’auraient pas pu se maintenir ni se répliquer efficacement. Leur réplication aurait pris énormément de temps et le génome se serait dégradé pendant ce temps là.

32
Q

Vrai ou Faux ? Les sources d’énergie ont dû être très importantes pour le développement de la vie.

A

Vrai, car pour produire un un organisme pré‐biotique de stade avancé, il faut énormément de molécules d’ATP.

33
Q

Quelle est l’importance de la barrière des membranes pour les systèmes vivants?

A

Elle est essentielle pour la formation d’hétérogénéité dans la distribution de l’entropie et la création d’ordre. *Elle permet le confinement et l’émergence d’un métabolisme (sans confinement, les substrats et les produits sont libres de diffuser: pas de métabolisme). Toutefois: probable qu’une partie de l’évolution prébiotique ait procédé sans barrières, en solution liquide ou sur des surfaces comme l’argile

34
Q

De quoi les premières vésicules étaient-elles probablement constituées?

A

D’acide gras.

35
Q

Où est-il probable que certaines parties de l’évolution prébiotique aient procédé?

A

En solution liquide ou sur des surfaces comme l’argile.

36
Q

Qu’est-ce qui se forme lors de la déshydratation du milieu aqueux et qu’est ce que cela favorise?

A

Le milieu aqueux contenant des molécules organiques se déshydrate pour former une matrice multi-lamellaire qui favorise la polymérisation.

37
Q

Que se passe-t-il lorsque le milieu se réhydrate?

A

Il peut capturer des molécules organiques à l’intérieur de vésicules, qui sont de petites poches entourées d’une membrane. Ces vésicules peuvent agir comme des compartiments primitifs, similaires à ceux trouvés dans les cellules vivantes.

38
Q

Quels systèmes sont sélectionnés lors du cycle de déshydratation et réhydratation?

A

Ce processus de formation et de rupture de vésicules pourrait conduire à une sorte de sélection naturelle, où les systèmes moléculaires capables de réplication et plus stables seraient conservés et accumulés au fil du temps. Le cycle est répété, conduisant potentiellement à l’évolution et à l’amélioration des protocellules (émergence de la vie cellulaire).

39
Q

Quelles sont les deux besoins que les scénarios de formation des premières biomolécules doivent concilier?

A

1- Métabolisme,
2- Réplication (propagation de l’information).

40
Q

Quel est le lieu d’origine présumé de la première forme de vie sur terre?

A

Les sources hydrothermales.

41
Q

Sur quoi est basé le centre catalytique de la première forme de vie sur terre (espèce extrêmophile)?

A

Les métaux de transition (Fe, Ni, Co, Mn, Zn). Formation de petites molécules à partir des gaz volcaniques à la surface : lieu de métabolisme primitif

42
Q

Quelle est la source d’énergie présumée dans la théorie de la formation de la première vie sur terre?

A

Le soufre.

Les éléments chimiques présents dans les environnements hydrothermaux, tels que le fer et le soufre, ont pu jouer un rôle essentiel dans l’émergence de la vie en facilitant les réactions chimiques nécessaires au métabolisme des premiers organismes, comme en témoignent les microfossiles découverts.

43
Q

Vrai ou Faux ? Les ribozymes n’existent pas
naturellement

A

Faux. Les ARN sont les premières molécules:
peuvent stocker l’information génétique et peuvent agir comme enzymes (ribozymes), donc supporter un métabolisme.

44
Q

Quel est le rôle de l’enzyme peptidyl transférase du ribosome ?

A

ARN qui catalyse réaction critique dans synthèse des protéines

45
Q

Par quoi est catalysée la formation du lien peptide dans le ribosome ?

A

l’ARN

46
Q

Avec le développement du métabolisme, il y a eu une nécessité d’augmenter la complexité des réactions catalytiques. Quel est le problème qui survient avec la complexification de l’ARN? Quelle est la solution?

A

Les ARN, avec seulement quatre types de ribonucléotides (ACGU), avaient des limites en termes de variété de chaînes latérales et donc de fonctionnalité catalytique. L’augmentation du nombre de ribonucléotides aurait pu nuire à la fidélité de la réplication.

47
Q

Quelle est la solution au problème qui survient avec la complexification de l’ARN?

A

L’intégration des acides aminés dans les sites actifs des ARN et la formation de peptides (protéines), qui ont des chaînes latérales diverses permettant une plus grande spécificité catalytique. Les protéines, en raison de leur vaste supériorité comme catalyseurs, progressivement remplacé les ARN dans leur rôle enzymatique.

48
Q

Donne quelques arguments contre l’hypothèse du monde à ARN (hypothèse qui continue à se renforcer)

A
  • Leurs polymères sont des structures complexes
  • Ils sont instables (ainsi que le ribose) aux chaleurs moyennement
    élevées
  • Suppose que le matériel génétique est plus important que métabolisme dans le vivant?
  • Les nucléotides ne sont pas faciles à synthétiser dans des conditions prébiotiques?
49
Q

Combien de temps aurait duré le monde à l’ARN avant l’apparition de l’ADN?

A

Moins de 1 milliard d’années.

50
Q

Quel le problème avec la réplication d’ARN content chaînes latérales complexes?

A

Le recrutement de chaînes latérales plus élaborées (ex: contenant des acides aminés) pour la catalyse par l’ARN pouvait créer des conflits avec sa réplication, car les bases modifiées sont susceptibles d’induire des mutations.

51
Q

Pourquoi l’ADN est-il meilleur que l’ARN pour l’encodage génétique?

A

En raison de sa plus grande stabilité. Apparition du désoxyribonucléotide comme une modification rare mais stabilisante de la structure de l’ARN qui devient ADN ainsi.

52
Q

Quelle réaction peut se produire spontanément avec l’ARN mais pas avec l’ADN et qui est responsable de l’instabilité de l’ARN comparé à l’ADN?

A

L’hydrolyse (absence du groupe hydroxyle sur le 2’ carbone du désoxyribose dans l’ADN)

53
Q

Quel est le paradoxe apparent du développement de la vie avec le second principe de la thermodynamique?

A

Ce principe énonce que dans un système isolé, l’entropie, ou le désordre, augmente toujours avec le temps. La vie, caractérisée par un haut degré d’organisation et de complexité, semble aller à l’encontre de cette tendance naturelle vers le désordre.

54
Q

Comment est-ce que la vie contribue au désordre de l’univers ?

A

Les êtres vivants utilisent et dissipent l’énergie, ce qui accroît l’entropie globale. La vie intensifie la conversion d’énergie, de la photosynthèse à la prédation, favorisant l’augmentation de l’entropie, en accord avec la thermodynamique. En présence de conditions adéquates, la vie émerge naturellement comme un moyen efficace d’accroître le désordre universel.

55
Q

Comment la complexité des formes vivantes a-t-elle pu apparaître?

A

Théorie de l’évolution par sélection naturelle de Charles Darwin et Alfred R. Wallace : Les individus les plus aptes à survivre et à se reproduire transmettent les caractères qui en sont responsables à leur descendance, ce qui conduit à l’évolution de l’espèce. Des variations dans les génomes apparaissent constamment par des mutations spontanées dans l’ADN.

56
Q

Qu’est-ce que la mutation dans son sens le plus large inclut-elle?

A

Des changements majeurs tels que des acquisitions ou des pertes de parties de génomes ou de génomes entiers.

57
Q

Comment le noyau aurait-il pu être acquis selon l’hypothèse?

A

Par le biais d’une ‘symbiose’ entre un organisme à ADN et un organisme à ARN.

58
Q

Quel ce qui a initié la photosynthèse?

A

Microorganisme ancêtre des cyanobactéries.

59
Q

Qu’est-ce qui devient catastrophique pour la plupart des formes de vie à l’apparition de la photosynthèse? Qu’est-ce que certains organismes acquièrent pour contrer ce problème?

A

• L’atmosphère de la Terre passe d’anoxique à oxygénée → catastrophique pour plupart des formes de vies d’alors (production de l’ion superoxyde (O2−) et du radical hydroxyle (.OH))
• Certains organismes acquirent possibilité d’utiliser O2 comme accepteur d’électron → extraient plus d’énergie par biais de l’oxydation des composés organiques que les organismes anaérobiques

60
Q

Qu’est-ce qui est favorisée par la formation d’une couche d’ozone?

A

L’explosion de la diversification des espèces (registre fossile) a causé la présence accrue d’oxygène qui a mené à la formation de la couche d’ozone, protégeant la vie sur Terre des rayonnements UV nocifs et favorisant ainsi la poursuite de l’évolution.

61
Q

Comment la mitochondrie a-t-elle été acquise?

A

Par le biais d’une endosymbiose avec une bactérie aérobie. La bactérie fournit l’énergie en échange d’un environnement protégé. Presque tous les gènes de cette bactérie ont maintenant été transférés au génome nucléaire. Elle devient le mitochondrie.

62
Q

Comment le chloroplaste est-il acquis?

A

Par endosymbiose d’une bactérie capable de photosynthèse (cyanobactérie). Presque tous les gènes de cette bactérie ont maintenant été transférés au génome nucléaire.

63
Q

Qu’est-ce que la phylogénie?

A

La reconstruction de l’histoire évolutive des êtres vivants.

64
Q

Combien de domaines regroupent tous les êtres vivants selon la phylogénie?

A

Trois domaines : Eucarya, Archaea et Bacteria.

65
Q

Qu’est-ce que LUCA dans le contexte de la phylogénie?

A

LUCA (Last Universal Common Ancestor) est l’ancêtre commun de toutes les formes de vie sur terre.

66
Q

Comment on détermine les relations évolutives à la base de cet arbre de l’origine de toutes les formes de vie sur Terre ?

A

On se sert des séquences génétiques ou protéiques comme des horloges évolutives.

Plus le temps depuis la divergence entre deux espèces est long, plus on s’attend à ce que leurs séquences génétiques respectives présentent des différences dues aux mutations.

On compare des molécules qui sont des équivalents fonctionnels et qui existent chez toutes les espèces examinées, comme les gènes de l’ARN ribosomique ou les globines.

67
Q

Quelle technique est utilisée pour amplifier le gène?

A

PCR (Polymerase Chain Reaction).

68
Q

Quelle est la méthode de la PCR?

A
  • Isoler ADN des cellules
  • Amplifier gène par technique PCR (Polymerase Chain Reaction)
  • Séquencer le gène
  • Répéter l’opération avec ADN de différentes espèces
  • Aligner séquences des gènes (avec algorithme à l’ordinateur) et déterminer l’arbre phylogénétique
69
Q

Méthode des distances évolutives :

A

Pour mesurer à quel point deux séquences génétiques ou protéiques sont similaires ou différentes, les scientifiques utilisent des alignements de séquences. Cela consiste à mettre les séquences côte à côte et à comparer les acides nucléiques ou les acides aminés correspondants. Les différences peuvent être des mutations qui se sont accumulées au fil du temps. La distance évolutive est alors un nombre qui reflète le nombre total de changements survenus entre deux séquences. Plus la distance est grande, plus les deux séquences (et donc les espèces) sont considérées comme étant éloignées sur l’arbre évolutif.

2 / 2

70
Q

Quel est un exemple de méthode de correction de distance utilisée en statistique?

A

Jukes-Cantor.

71
Q

La similarité des séquences est exprimée comment ? Pour quantifier quoi?

A

La similarité de séquence est une mesure quantitative de la ressemblance entre deux séquences d’acides nucléiques ou de protéines. Elle est souvent exprimée en pourcentage, indiquant la proportion de nucléotides ou d’acides aminés identiques dans les séquences alignées. Une similarité élevée suggère une relation étroite et une divergence évolutivement récente, tandis qu’une faible similarité indique une divergence plus ancienne.

72
Q

Les homologies de gènes décrivent la relation entre deux séquences d’ADN qui partagent une origine commune. Il existe deux sous-types principaux :

A

Orthologues et paralogues

73
Q

Gènes orthologues

A

Gènes chez différentes espèces qui proviennent d’un ancêtre commun et ont divergé suite à un événement de spéciation. Ils occupent souvent des fonctions similaires dans différentes espèces.

74
Q

Gènes paralogues

A

Gènes au sein d’une même espèce qui proviennent d’une duplication de gène et ont pu diverger pour assumer des fonctions différentes.

bcm 1501 (11 decks)

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