semaine 7: le vivant Flashcards
1
Q
historique de l’origine du vivant: aristote
A
de la grèce à l’antiquité: aristote (-384 à -322)
- il a observé l’apparition de:
= la moisissure sur les aliments
= la mite sur la laine
= les asticots sur la viande
= les souris, anguilles, grenouilles, etc., sur la nourriture en décomposition
- conclusion: le vivant se développe à partir de l’inanimé
= génération spontanée
= aussi appelée hétérogénie
2
Q
historique du vivant: Jean-Baptiste Van Helmont
A
- Pays-Bas
- 1579-1644
- offrait des recettes afin de créer le vivant à partir de l’inanimé
3
Q
historique du vivant: John Needham
A
- Anglais actif en France
- 1713-1783
1. fait chauffer du bouillon de viande pendant 12h
2. laisse refroidir le bouillon sans couvercle
3. recouvre ou non le bouillon de gaze pendant quelques jours
4. observe le bouillon: apperçoit des microbes - mais, bouillon peut être pas assez chaud pour avoir tué les microbes au début
- si tués au début, d’autres microbes auraient pu entrer quand il a refroidit sans couvercle
4
Q
historique du vivant: Félix Archimède Pouchet
A
- 1800-1879
- médecin français
- publie en 1859 le livre Hétérogénie de 700 pages qui défend la théorie de la génération spontanée
5
Q
historique du vivant: Henry Charlton Bastian
A
- 1837-1915
- physiologiste anglais
- publie en 1872 un livre de 1000 pages relatant ses observations sur la génération spontanée et défendant la théorie
6
Q
historique du vivant: Francesco Redi
A
- 1626-1697
- ni la génération spontanée, sauf pour la création biblique
- le prouve en utilisant des contenants très propres et en y déposant de la viande
= s’il laisse le pot sans le recouvrir, asticots se forment dans la viande
= s’il recouvre le pot d’une gaze fine avant et après y avoir déposé la viande, pas d’asticots
7
Q
historique du vivant: Lazzaro Spallanzani
A
- 1729-1799
- répète l’expérience de Needham mais en chauffant mieux le bouillon et en fermant hermétiquement les contenant: pas de contamination
- s’il retire le bouchon hermétique: contamination
- ses adversaires l’accusent d’avoir altérer l’air des contenant et d’avoir ainsi détruit la force végétative
8
Q
historique du vivant: Louis Pasteur
A
- 1822-1895
- met du bouillon de viande dans un ballon, qui est étiré en forme de col de cygne, donc ouvert sur l’extérieur
= la force végétative peut entrer
= les microorganismes ne peuvent pas entrer - le bouillon ne se contamine pas
= ses adversaires ne peuvent pas l’accuser d’avoir altéré l’air ou détruit la force végétative - si le col de cygne est brisé, le bouillon se contamine
= prouve que la génération spontanée n’existe pas
9
Q
théorie alternative à la génération spontanée
A
préformationnisme
10
Q
préformationnisme: Marcello Malpighi
A
- 1628-1694
- croît voir l’embryon d’un poussin dans un oeuf pondu 24h plus tôt mais non couvé par la poule.
= le poussin était déjà formé dans l’oeuf
= préformation - le poussin était initialement trop petit et transparent pour être visible
- devient visible en croissant
11
Q
préformationnisme implique que
A
- l’organisme provient de l’oeuf produit par la mère
- sans qu’il y ait eu fécondation
MAIS, on doit tenir compte du mâle suite à l’observation de l’accouplement - le mâle n’interviendrait que par une vapeur émise par le sperme
- on ne connaissait pas la composition du sperme
12
Q
préformationnisme: découverte spermatozoïdes
A
- Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) et Nicolaas Hartsoeker (1656-1725) ont découvert en 1678 l’existence des spermatozoïdes dans le sperme
- le sperme n’est pas juste un élément liquide inanimé, mais contient des petits animaux
- on soupçonne la participation des spermatozoïdes dans la formation de l’embryon
13
Q
préformationnisme: 2 écoles
A
- l’ovisme
- l’animalculisme
14
Q
préformationnisme: 2 écoles: l’ovisme
A
- l’embryon est préformé dans l’oeuf
- le spermatozoïde est superflu, il est un parasite du sperme comme son nom l’indique
15
Q
préformationnisme: 2 écoles: animalculisme
A
- l’embryon est préformé dans le spermatozoïde, aussi appelé animalcule
- l’oeuf ne sert qu’à le nourrir
16
Q
parthénogenèse
A
- découvert par Charles Bonnet (1720-1793) en 1745
- développement d’un oeuf de puceron en embryon sans l’intervention d’un mâle
- l’inverse n’a jamais été observé: le développement de spermatozoïdes en embryons
- les ovistes l’emportent
17
Q
préformationnisme: détracteurs
A
n’explique pas:
- les malformations
- les métis
- l’emboîtement d’embryons
= comme si Ève (bible) avait porté toute l’humanité dans ses ovaires
18
Q
alternative au préformationnisme
A
épigenèse
19
Q
Épigenèse: Caspar Friedrich Wolff
A
- 1734-1794
- observe au microscope le développement de l’oeuf de la poule
= ne voit pas de poulet préformé
= voit des régions granulaires qui s’organisent en couches et se réorganisent pour construire l’animal
== l’embryion et la forme apparaîssent de la complexification de structures simples
==le développement embryonnaire aussi
== la force vitale est l’architecte du développement
20
Q
vers la preuve de la fécondation: Spallanzani
A
a fait les premières expériences de fécondation in vitro sur les amphibiens
- ex 1: il a pris deux verres de montre, un avec des oeufs et un avec du sperme et placé près l’un de l’autre
= pas de développement d’embryon
- ex 2: il a mis des culotte à un crapaud mâle en présence d’une femelle
= pas de bébé crapaux
- ex 3: a prelevé du sperme et l’a placé sur des oeufs
= développement d’embryon
CONCLUSION:
- besoin d’un contact entre les oeufs et le sperme
- réfute la théorie de la valeur spermatique
21
Q
vers la preuve de la fécondation: J-B Dumas et J-L Prévost
A
en 1824, filtrent du sperme et déposent le filtrat, dépourvu de spermatozoïdes, sur les oeufs
- pas de développement embryonnaire
= les spermatozoïdes sont les agents de la fécondation
22
Q
spermatozoïdes: qui en possède
A
- tous les mâles sexuellement mûrs
- absents chez les individus immatures et très âgés
- absent chez le mulet (stérile)
23
Q
vers la preuve de la fécondation: Rudolf Albert von Kölliker
A
- 1817-1905
- décrit la formation des spermatozoïdes en 1840
= les spermatozoïdes ne sont pas des petits animaux qui vivent dans le sperme mais des cellules très modifiées
= nie le contact entre le spermatozoïde et l’oeuf: le spermatozoïde ne fait qu’exciter l’oeuf
24
Q
preuve de la fécondation: Oscar Hertwig et Herman Fol
A
en 1876, indépendamment, ont décrit la pénétration de l’oeuf par le spermatozoïde et la fusion de deux noyaux chez un ver
- la fusion de noyaux est la clé de la fécondation
- la fécondation donne une nouvelle cellule (zygote) qui se développe
25
théorie cellulaire du vivant: Matthias Schleiden et Theodor Schwann
- tous les organismes vivants sont composés de cellules
- la cellule est la base de la vie
- évident pour l'oeuf, mais pas pour le spermatozoïde avant Kölliker
26
théorie cellulaire du vivant: Rudolf Virchow
en 1855, énonce la théorie de la continuité cellulaire
- toute cellule provient d'une cellule antérieure à elle-même
27
formation de l'univers et abiogenège: 4 phases
1. phase cosmique
2. phase stellaire
3. phase interstellaire
4. phase planétaire
28
formation de l'univers: phase cosmique
- température élevée
- quarks en nucléons
= protons, neutrons, etc
- nucléons en noyaux atomiques
29
formation de l'univers: phase stellaire
1ère partie:
- nucléons en noyaux atomiques
- creusets des étoiles = température élevée
2e partie:
- noyaux atomiques en atomes, molécules simples
- surface des étoiles, température moins élevée
30
formation de l'univers: phase interstellaire
de noyaux à atomes à molécules simples
31
formation de l'univers: phase planétaire
- molécules simples à molécules organiques
= océan primitif
- molécules organiques à cellules
= océan primitif
- cellules à organismes pluricellulaires
= océans, continents
32
nom d'évolution selon les phases de formation de l'univers
1. évolution nucléaire: phase cosmique et phase stellaire
= des particules aux atomes
2. évolution chimique: phase interstellaire et phase planétaire (molécules simples à molécules organiques)
= des atomes aux molécules
3. évolution biologique: phase planétaire (molécules organiques à cellules à organismes pluricellulaires)
= des molécules aux cellules
== tout au long, la température baisse empêchant les liaisons entre les particules
33
abiogenèse
formation du vivant à partir de matière non vivante
- terme réservé à l'apparition de la vie sur terre
= pas la génération spontanée
34
apparition de la terre: années
- 4.54 milliards d'années +/- 50 millions
- océans: 4.41 milliards d'années
- continents: 3 milliards d'années
35
atmosphère terrestre primitive caractéristiques
- pas d'O2 gazeux
- pas d'ozone O3
- température plus élevée
- très transparente aux U.V.
- pluies torrentielles
- décharges électriques
- éruptions volcaniques
- composition chimique
36
hypothèse de la soupe primordiale
par Oparin et Haldane en 1928
- composition chiimique de l'océan prébiotique
= H2O: eau
= CH4: méthane
= NH3: ammoniac
= CO2: dioxyde de carbone
= H2: dihydrogène
= H2S: sulfure d'hydrogène
37
hypothèse de la soupe primordiale: stanley miller
il recrée les conditions primitives en labo et prouve qu'avec les molécules simples, sous diverses conditions atmosphériques, il est possible de créer des molécules organiques plus complexes
= ex: acides aminés protéiques
38
enchaînement de monomères sans enzymes
possible de polymériser des acides aminés en polypeptides et des nucléotides en polynucléotides sans enzymes
- par polymérisation à sec
= condensation extrême: toute l’eau s’évapore
= liaison covalente entre les résidus
- en faisant chauffer de l’argile
= le fer et le zinc à la surface de l’argile agissent comme catalyseur
39
hypothèse de la mer à la plage
- les vagues et les marées déposaient des monomères sur les plages et la pluie en déposaient sur la lave chaude ou sur des roches (argiles) chauffées par le soleil
= permet polymérisation à sec et avec argile chauffée
- avec le temps, des petits peptides sont devenus des polypeptides, qui sont devenus des nucléotides, qui sont devenus des polynucléotides, sur des centaines de millions d’années
= hypothèse peu probable, parce qu’on pense que la vie est apparu dans les océans avant la formation des continents
40
hypothèse des sources hydrothermales
on croit de plus en plus que la vie est apparue dans des micro-alvéoles de la paroi de cheminées hydrothermales (ou autour) avant la formation des continents
- conditions favorables
= polymérisation de monomères
= plus de N et de P que dans les océans
41
premiers polynucléotides
les premiers polynucléotides apparus étaient très probablement de l’ARN car il est beaucoup plus simple que l’ADN
42
ARN vs ADN
ARN:
- monocaténaire
- court: 10aine à 100aine nucléotides
- uracile + simple
- synthétisé et défait rapidement
ADN:
- bicaténaire: double hélice torsadée
- long: milliers à millions nucléotides
- thymine + complexe
- synthétisé une seule fois et très stable
43
monomères -> petits ARN -> réplication
à partir des monomères A, C, G, U, de courts polymères d’ARN sont formés
- ces polymères se répliquent
= la molécule fille possède des monomères complémentaires à ceux de la molécule initiale
= une molécule d’ARN donnée peut se reproduire en millions d’exemplaires via les copies complémentaires
- les erreurs de réplication sont inévitables
= la sélection favorise les polymères + stables et + aptes à se répliquer: ils sont donc + nombreux
== les enzymes ne sont pas encore formés ou sont formés parallèlement
44
ARN comme catalyseur
sans enzymes, une réaction chimique est éventuellement possible, surtout après des millions d'années
- on pense qu'une forme de catalyse à partir de minéraux (Fe, Zn) soit possible, bien que peu efficace
- en 1981: découverte d'enzymes d'ARN: ribozymes
= possible que l'ARN ait formé des enzymes qui ont catalysé leur propre réplication
45
ARN comme catalyseur aujourd'hui
les propriétés catalytiques des ARN sont très limitées par rapport aux besoins des cellules qui existent aujourd'hui
- les ribozymes sont très rares par rapport aux enzymes protéiques
46
enzymes protéiques vs ARN
les protéines sont des meilleurs catalyseurs que les ARN parce qu'elles:
- peuvent prendre des formes plus complexes et plus spécifiques
- sont plus polyvalentes chimiquement
47
soupe prébiotique: polypeptides activité catalytique
possible que les polypeptides aient eu une activité catalytique
- ils auraient catalysé la réplication de ribonucléotides (ARN)
- se seraient avérés de meilleurs catalyseurs que les ARN catalytiques
48
début de la traduction
un ARN pouvant aider la synthèse d'un polypeptide lui étant utile était avantagé en terme de sélection car:
- plusieurs copies du polypeptide pouvaient être catalysées
= ce qui accélère d'autant plus la catalyse de polyribonucléotides par ces polypeptides
== les ARN en seraient venus à contrôler la synthèse des polypeptides en sélectionnant les acides aminés qui les composent: TRADUCTION
49
stade atteint après des millions d'années
- polypeptides (dont les enzymes primitives)
- polyribonucléotides (ARN)
- d'autres macromolécules biologiques
= lipides et glucides
- réplication de polypeptides (ARN)
- traduction: synthèse protéique codée dans l'ARN
- mais PAS le stade de l'ADN ou de la cellule
50
meilleure protéine que peut coder un ARN
l'ARN est avantagé de coder une protéine qui catalyse plus efficacement son autoréplication que la réplication d'ARN concurrents
- on restreint l'accès de la protéine à cet ARN en érigeant un mur autour d'eux
= de même pour d'autres ARN et leurs protéines
51
mur entourant l'ARN et sa protéine
membrane de phosphoglycérolipides qui auraient pu s'associer spontanément en milieu aqueux
- vu leur propriété amphipathique
52
naissance de la première cellule
les membranes de phosphoglycérolipides, en se formant, ont emprisonné les ARN autoréplicants et leurs protéines catalytiques associées
- en devenant de plus en plus complexes, les cellules ont de plus en plus besoin d'information génétique (ADN)
53
ADN avantages
1. perte de O sur C2' du pentose
2. T plus stable que U
3. bicaténaire et hélicoïdale
54
ADN avantages: perte de O sur C2' du pentose
- l'ADN risque moins l'hydrolyse
= molécule plus stable
- l'ADN devient moins susceptible à l'oxydation par les U.V., qui sont abondants dans l'atmosphère de la Terre primitive
55
ADN avantages: T plus stable que U
- U est facile à produire mais susceptible aux mutations
= conséquences sur la synthèse protéique
- U est opportuniste dans son appariement avec les autres bases azotées
= U-A est un appariement moins fiable que T-A
56
ADN avantages: bicaténaire et hélicoïdale
- liens H nombreux
= ADN plus long et plus stable
- mécanisme de réparation
= si mutation, le brin intact sert de matrice pour réparer le brin mutant
57
l'arrivée de l'ADN
l'ADN a inévitablement évolué à partir de l'ARN
1. l'ADN était initialement monocaténaire
2. il a perdu le O du OH du C2'
3. il a transformé le U en T
4. il est devenu bicaténaire et hélicoïdal
- ces transformations graduelles se seraient produites en parallèle à l'évolution des polypeptides ayant de meilleures fonctions enzymatiques et des fonctions plus spécialisées
58
l'arrivée de l'ADN: virus
il existe des virus d'ARN monocaténaire
- certains de ces virus sont des rétrovirus
1. dans la cellule infectée, l'ARN est transcrit en court ADN
= rétrotranscription
2. ce court ADN est incorporé à la cellule hôte de l'ADN
3. la cellule hôte transcrit l'ADN en ARN (processus normal) pour les virions
- la rétrotranscription ADN-ARN aurait pu se produire même dans les cellules primitives
- certains pensent que l'ADN est d'abord apparu dans les virus et a ensuite été transmis aux cellules
59
ARN production
puisque l'ARN est monocaténaire, U, court, il est facile à produire
- la cellule en produit beaucoup
- mais, ne la conserve pas:
= sera dégradée ou synthétisée au besoin
- le faible coût de la production prime sur la stabilité de l'information
60
ADN production
puisque l'ADN est un hélice bicaténaire, T, très long, il est coûteux à produire
- mais, la cellule n'en produit qu'une seule fois avant la division cellulaire et la conserve toute sa vie
= la stabilité de l'information prime sur le coût élevé de production
== l'ADN est venu à former le matériel génétique de toutes les cellules
61
LUCA acronyme
Last Universal Common Ancestor
62
LUCA
de tous les organismes cellulaires qui se sont formés sur terre, LUCA est l'unique ancêtre à toutes les formes de vie
- l'universalité du code génétique et les études sur la génétique moléculaire plaide en cette faveur
= les autres lignées cellulaires formées avant, pendant ou après LUCA sont éteintes
63
apparition de l'oxygène
l'oxygène est apparu dans l'atmosphère terrestre il y a environ 2.5 milliards d'années à la suite de:
- l'apparition de bactéries qui utilisaient du CO2 et relâchaient du O2
- le mouvement de la croûte terrestre ce qui a relâché du O2 profond dans l'atmosphère
= la vie est apparue avant l'apparition du O2 atmosphérique mais a explosé grâce à l'O2 atmosphérique
64
composition fondamentale de la cellule (5)
1. membrane plasmique
2. cytoplasme
3. ADN
4. ribosomes
5. ATP
65
composition fondamentale de la cellule: membrane plasmique
- délimite physiquement la cellule
- frontière entre le milieu intracellulaire (cytoplasme) et extracellulaire
- contrôle les entrées et les sorties des substances
- maintient le milieu intracellulaire mieux organisé que le milieu extracellulaire
66
composition fondamentale de la cellule: cytoplasme
solution (cytosol) dans laquelle se déroulent les réactions chimiques qui transforment l'énergie et les matériaux nécessaires à la vie et à la reproduction de la cellule
- plusieurs macromolécules et particules baignent dans le cytosol
67
composition fondamentale de la cellule: ADN
molécule qui contient toute l'information nécessaire au fonctionnement de la cellule et qui est transmise d'une génération à l'autre lors de la division cellulaire
68
composition fondamentale de la cellule: ribosomes
assemblages d'ARNr et de protéines où sont synthétisées les protéines par la traduction de l'ARNm, lui-même un transcrit d'un segment de l'ADN (un gène)
69
composition fondamentale de la cellule: ATP
adénosine triphosphate
- provient de la conversion métabolique de l'énergie contenue dans les nutriments ou le soleil (animaux vs plantes)
- utilisée par toutes les cellules comme source d'énergie nécessaire aux les réactions chimiques
70
2 scénarios les plus invoqués pour la vie
1. à base de Si, qui est important sur terre mais moins ailleurs
2. à base de NH3, ammoniac
71
scénario Si
puisque les doubles liaisons O=Si=O sont impossible, ce n'est pas idéal pour la respiration, donc le scénario est rejeté
72
scénario NH3
comme toutes les autres substances, sauf l'eau, le NH3 est plus dense à l'état solide que liquide
- le NH3 solide ne flotte pas à la surface
= l'hiver, les lacs gèleraient du fond à la surface, rendant la vie impossible durant l'hiver
== mais, on peut imaginer une planète sans hiver (avec une température constante toute l'année)
== scénario NH3 improbable, mais commence à se réaliser
