Fiche de révision : Biochimie et biologie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Réactions chimiques et stœchiométrie
2. Acides, bases et pH
3. Équilibre acido-basique
4. Oxydo-réduction et enzymes
5. Organisation de la cellule eucaryote
6. Membrane et cytosquelette
7. Organites et fonctions cellulaires
8. Division et matrice extracellulaire
9. Transports et communication cellulaire
10. Expression des gènes et synthèse protéique

📖 1. Réactions chimiques et stœchiométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction chimique : Transformation d’espèces chimiques, appelées réactifs, en autres espèces chimiques, appelées produits.

★ À maîtriser

📐 Formule — La réaction de combustion du méthane s’écrit $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.

📌 Une réaction totale consomme la totalité d’au moins un réactif et se déroule dans un seul sens, tandis qu’un équilibre chimique fait coexister réactifs et produits dans les deux sens.

📌 La loi de conservation de la matière, associée à Lavoisier, affirme que rien ne se perd, rien ne se crée et que tout se transforme.

Compléments

• Une réaction chimique peut impliquer:
  • une rupture et une formation de liaisons
  • un transfert d’électrons
  • des interactions entre cations et anions

💡 Astuce mémo

Réaction totale : un réactif disparaît ; équilibre : réactifs et produits coexistent

📖 2. Acides, bases et pH

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Espèce chimique qui libère au moins un ion H+.
• Base : Espèce chimique qui capte au moins un ion H+.
• Amphotère : Espèce qui peut être la base d’un couple acide-base et l’acide d’un autre couple.

📝 Points essentiels

📌 Dans le couple acide-base AH/A−, AH libère H+ selon $AH \rightarrow A^- + H^+$ et A− est sa base conjuguée.

📐 Formule — Le pH d’une solution vérifie $pH=-\log[H_3O^+]$.

💡 Astuce mémo

Acide : donne H+ ; base : capte H+

📖 3. Équilibre acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution tampon : Solution dont le pH varie peu après l’ajout d’une petite quantité d’acide ou de base ou après dilution.

★ À maîtriser

• Le pH du sang est compris entre 7,38 et 7,42.

• L’organisme élimine les excès d’acides grâce principalement aux reins et aux poumons, tandis que la peau peut participer à l’élimination des surplus.

Compléments

• Un excès d’acidité peut provoquer une acidose toxique et, lorsque les minéraux sont mobilisés, une déminéralisation.

💡 Astuce mémo

Excès d’acidité → tampons, reins et poumons → maintien du pH

📖 4. Oxydo-réduction et enzymes

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction d’oxydo-réduction : Transfert d’électrons d’un réducteur vers un oxydant.
• Radical libre : Substance possédant un électron non apparié et très réactive avec les molécules des tissus.

★ À maîtriser

• Dans l’organisme, les réactions d’oxydo-réduction permettent la synthèse d’ATP mais peuvent aussi créer des radicaux libres agressifs.

• Une enzyme catalyse une réaction en formant successivement un complexe enzyme-substrat puis en libérant l’enzyme et le produit.

Compléments

📌 L’apoenzyme devient une enzyme active, ou holoenzyme, après association avec un cofacteur qui génère le site actif.

💡 Astuce mémo

Réducteur : cède des électrons ; oxydant : les capte

📖 5. Organisation de la cellule eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau : Organite limité par une enveloppe qui renferme le matériel génétique sous forme d’ADN double brin linéaire.

★ À maîtriser

• La théorie cellulaire repose sur quatre principes:
  • tout être vivant est constitué de cellules
  • toute cellule est issue d’une autre cellule
  • le matériel génétique se transmet d’une génération à l’autre
  • le métabolisme se déroule dans la cellule

Compléments

• Les cellules eucaryotes sont apparues il y a 1,5 milliard d’années et sont compartimentées en organites spécialisés.

• Les principaux organites comprennent:

  • les mitochondries
  • l’appareil de Golgi
  • le réticulum endoplasmique
  • les endosomes
  • les lysosomes
  • les péroxysomes

💡 Astuce mémo

Une cellule compartimentée comme une ville : noyau central et organites spécialisés

📖 6. Membrane et cytosquelette

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Bicouche lipidique de 7 à 10 nm contenant des phospholipides, du cholestérol et des protéines enchâssées.
• Mosaïque fluide : Capacité des protéines enchâssées dans la bicouche lipidique à se déplacer au sein de celle-ci.

★ À maîtriser

• Le cytosquelette positionne les organites et permet le déplacement des organites et de la cellule.

Compléments

• Les glucides membranaires sont uniquement présents sur la face externe, où ils sont attachés aux lipides et aux protéines pour former le glycocalyx ou cell coat.

• Les trois catégories sont:

  • les filaments d’actine de 7 nm
  • les filaments intermédiaires de 10 nm
  • les microtubules de 25 nm

💡 Astuce mémo

Membrane : échanges et signaux ; cytosquelette : forme et déplacements

📖 7. Organites et fonctions cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : Complexe ribonucléoprotéique qui synthétise les protéines en décodant l’information de l’ARN messager.

★ À maîtriser

• La mitochondrie produit de l’ATP grâce à une concentration de H+ dans sa membrane et constitue aussi une réserve de Ca2+ et d’hormones stéroïdes.

📌 Le REL synthétise les phospholipides, tandis que le REG synthétise et transloque les protéines membranaires et sécrétoires.

• L’appareil de Golgi reçoit les protéines du REG, les modifie, les trie et les expédie dans des vésicules vers leur destination.

Compléments

• Les lysosomes contiennent des hydrolases actives à pH 5 et digèrent les déchets provenant de l’endocytose, de la phagocytose ou de l’autophagie.

💡 Astuce mémo

REG → Golgi → vésicules : synthèse, maturation, expédition

📖 8. Division et matrice extracellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Matrice extracellulaire : Substance située entre les cellules et les tissus, constituée de substance fondamentale et de fibres, qui participe à la constitution, au maintien et à la réparation des tissus.

★ À maîtriser

• La phase S permet la réplication semi-conservative de l’ADN, chaque copie comprenant un brin ancien et un brin néoformé.

• Les phases de la mitose sont:
  • la prophase
  • la métaphase
  • l’anaphase
  • la télophase

📌 La méiose concerne les cellules de la lignée germinale et transforme une cellule 2N en quatre cellules N.

Compléments

• La lame basale assure notamment l’ancrage, la barrière, le filtrage, la détermination de la polarité et la réparation tissulaire.

💡 Astuce mémo

Mitose : 2 cellules 2N ; méiose : 4 cellules N

📖 9. Transports et communication cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Jonction communicante : Jonction qui unit deux cellules adjacentes par des canaux formés par l’aboutement de deux connexons, chacun constitué de six connexines.

★ À maîtriser

• Les principaux transports membranaires sont:

  • la diffusion simple
  • la diffusion facilitée
  • l’osmose
  • le transport actif
  • la pompe Na+-K+ ATPase
  • les transporteurs ABC
  • l’endocytose
  • l’exocytose

• À la plaque motrice, la dépolarisation du motoneurone libère l’acétylcholine, provoque une entrée massive de Na+ et déclenche un potentiel d’action musculaire si le potentiel de plaque dépasse 50 mV.

📌 Une hormone protéique agit via un récepteur membranaire et une cascade intracellulaire, tandis qu’une hormone lipidique peut entrer dans la cellule et rejoindre un récepteur nucléaire.

Compléments

• Les jonctions communicantes permettent le passage direct d’électrolytes, de seconds messagers comme Ca2+ et l’AMP cyclique, et de métabolites entre cellules voisines.

💡 Astuce mémo

Réception → signal → réponse

📖 10. Expression des gènes et synthèse protéique

★ À maîtriser

• La transcription comprend l’initiation, l’élongation de la chaîne d’ARN et la terminaison, sous l’action de l’ARN polymérase.

• La maturation de l’ARN pré-messager ajoute une coiffe 5’, une queue poly-A de 50 à 250 nucléotides, puis retire les introns et assemble les exons pour former l’ARNm mature.

• Le code génétique utilise des triplets de nucléotides pour coder 20 acides aminés ; parmi les 64 triplets possibles, 61 codent un acide aminé et trois sont des codons stop.

• Lors de la traduction, le ribosome lit l’ARNm à partir du codon d’initiation AUG, assemble les acides aminés puis libère le polypeptide lorsqu’il rencontre UAG, UAA ou UGA.

Compléments

• L’ARN polymérase II transcrit les gènes produisant les ARNm et les snRNA, tandis que les ARN polymérases I et III transcrivent respectivement certains ARNr et les ARNr 5S, ARNt et scRNA.

• Après la traduction, une protéine peut subir un repliement, une association de sous-unités, un découpage de séquences d’acides aminés et un ciblage vers son lieu d’utilisation.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription → maturation → traduction → protéine

📊 Tableaux de synthèse

Réactions totales et équilibres chimiques