Fiche de révision : Biologie cellulaire et moléculaire

📋 Plan du Cours

1. Objectifs et biologie cellulaire
2. Fondamentaux biochimiques
3. Membrane plasmique et protéines
4. Transports membranaires
5. Organites et matrice extracellulaire
6. Jonctions et types cellulaires
7. Chromosomes et information génétique
8. Cycle cellulaire et divisions
9. Expression des gènes
10. Fibrose kystique et applications

📖 1. Objectifs et biologie cellulaire

📝 Points essentiels

• Le module vise à comprendre la biochimie, l’anatomie cellulaire, les transports membranaires, la synthèse des protéines, la croissance, la transmission des signaux et la cicatrisation.

📌 Le principe « la structure détermine la fonction » relie l’organisation d’une cellule à son rôle biologique et à la compréhension des maladies.

💡 Astuce mémo

Structure → fonction → compréhension des maladies

📖 2. Fondamentaux biochimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Composé organique possédant un groupe amine NH2 et un groupe acide carboxylique, et constituant élémentaire des protéines.
• Protéine : Macromolécule formée de différents acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.

• Enzyme : Macromolécule, généralement une protéine, qui agit comme catalyseur et accélère une réaction biochimique.

• Lipide : Substance hydrophobe qui n’est pas soluble dans l’eau et qui peut constituer la membrane, stocker de l’énergie ou transmettre des signaux.

📝 Points essentiels

• Les protéines de l’organisme sont construites à partir de 20 acides aminés, dont certains sont essentiels et ne peuvent pas être produits par le corps.

📖 3. Membrane plasmique et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmamembrane : Bicouche de phospholipides constituée de têtes hydrophiles orientées vers l’eau et de queues hydrophobes orientées vers l’intérieur.

★ À maîtriser

• Les protéines membranaires intégrales traversent la membrane, tandis que les protéines périphériques y sont fixées de manière lâche.

• Les protéines membranaires assurent notamment: le transport, l’activité enzymatique, la transduction des signaux, la reconnaissance entre cellules, l’adhérence entre cellules, l’ancrage du cytosquelette à la matrice extracellulaire

Compléments

• La membrane cellulaire mesure environ 6 à 10 nm d’épaisseur et est au plus visible comme une ligne vague au microscope optique.

💡 Astuce mémo

Intégrale traverse, périphérique s’attache

📖 4. Transports membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Transport passif : Déplace une substance dans le sens du gradient de concentration sans dépense d’énergie.
• Transport actif : Déplace une substance contre le gradient de concentration et nécessite de l’énergie sous forme d’ATP.

📝 Points essentiels

📌 La diffusion concerne le déplacement de particules, tandis que l’osmose concerne le déplacement de l’eau à travers une membrane.

• Dans une solution hypertonique, la concentration de solutés est supérieure à celle de la cellule et l’eau sort de la cellule; dans une solution hypotonique, elle est inférieure et l’eau entre dans la cellule; dans une solution isotonique, les concentrations sont égales.

• La pompe sodium-potassium exporte trois ions sodium et importe deux ions potassium, ce qui contribue au maintien du potentiel membranaire.

💡 Astuce mémo

Passif suit le gradient, actif le remonte

📖 5. Organites et matrice extracellulaire

★ À maîtriser

• Le noyau possède une double enveloppe percée de pores; sa chromatine contient l’ADN associé à des protéines et son nucléole synthétise l’ARN ribosomal destiné aux ribosomes.

• Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes et synthétise des protéines, tandis que le réticulum lisse, dépourvu de ribosomes, participe à la synthèse lipidique et au métabolisme des glucides.

• L’appareil de Golgi modifie les protéines provenant du réticulum endoplasmique, notamment en leur ajoutant des sucres, puis les trie dans des vésicules de transport.

• Les mitochondries possèdent une membrane externe lisse, une membrane interne fortement plissée et une matrice contenant des enzymes de la respiration cellulaire ainsi qu’un petit chromosome circulaire.

Compléments

• Le cytosquelette assure la solidité mécanique, la forme, la mobilité cellulaire, le déplacement des composants et la régulation d’activités biochimiques provoquées par des stimuli mécaniques.

• La matrice extracellulaire est une masse située hors de la cellule, composée d’une substance fondamentale et de fibres, produite notamment par les fibroblastes, chondroblastes ou ostéoblastes.

💡 Astuce mémo

Noyau → réticulum → Golgi → vésicule

📖 6. Jonctions et types cellulaires

★ À maîtriser

📌 Les desmosomes assurent une liaison mécanique, les jonctions serrées forment une barrière à la diffusion et les jonctions communicantes permettent le passage de substances par des canaux protéiques.

📌 Une cellule eucaryote possède un noyau, de grands ribosomes et des chromosomes dans le noyau, tandis qu’une cellule procaryote n’a pas de noyau et possède de petits ribosomes.

Compléments

• Les procaryotes possèdent une paroi contenant du peptidoglycane et un ADN libre dans le cytoplasme, souvent sous forme circulaire.

💡 Astuce mémo

Eucaryote avec noyau, procaryote sans noyau

📖 7. Chromosomes et information génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromosome : Long filament d’ADN enroulé autour de protéines qui stocke l’information héréditaire.
• Gène : Portion d’ADN qui code pour une protéine.

★ À maîtriser

• Un nucléotide d’ADN comprend:

  • un phosphate
  • un sucre
  • l’adénine
  • la cytosine
  • la thymine
  • la guanine

• La double hélice d’ADN est formée de deux brins reliés par des liaisons hydrogène entre l’adénine et la thymine ainsi qu’entre la guanine et la cytosine.

• Le caryogramme humain présente 46 chromosomes, dont 44 autosomes et 2 gonosomes.

Compléments

• Un nucléosome contient huit molécules d’histones autour desquelles s’enroule deux fois la double hélice d’ADN, puis les nucléosomes se condensent en fibre de chromatine.

💡 Astuce mémo

Nucleotide → ADN → nucléosome → chromatine → chromosome

📖 8. Cycle cellulaire et divisions

★ À maîtriser

• 🔄 Le cycle cellulaire comprend:

  1. la phase G1
  2. la phase S
  3. la phase G2
  4. la mitose

• Pendant la phase S, l’ADN est répliqué et chaque chromosome passe d’un chromatide à deux chromatides.

• 🔄 Les étapes de la mitose sont:

  1. prophase
  2. métaphase
  3. anaphase
  4. télophase

• La mitose produit deux cellules filles possédant un patrimoine génétique identique et un nombre diploïde de 46 chromosomes, soit 23 paires.

• La méiose est une division de maturation en deux étapes qui réduit le nombre de chromosomes à 23 et produit des cellules haploïdes.

Compléments

• Lors du crossing-over de la prophase I, des segments d’ADN sont échangés entre chromosomes homologues, ce qui contribue à la diversité génétique.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → prophase → métaphase → anaphase → télophase

📖 9. Expression des gènes

★ À maîtriser

• 🔄 L’expression génétique suit le trajet:

  1. ADN
  2. ARNm
  3. polypeptide
  4. protéine

• 🔄 La transcription comprend:

  1. l’initiation au promoteur
  2. l’élongation du brin d’ARN
  3. la terminaison à la séquence terminatrice

📌 L’ADN contient de la thymine et du désoxyribose, tandis que l’ARNm contient de l’uracile et du ribose.

• Le code génétique est un code en triplets dans lequel trois nucléotides codent pour une seule acide aminé; les codons de départ sont AUG et GUG, tandis que les codons stop sont UAG, UAA et UGA.

• Lors de la traduction, l’ARNm sert de matrice au ribosome, les ARNt apportent les acides aminés par leur anticodon, puis le ribosome relie ces acides aminés en polypeptide jusqu’au codon stop.

Compléments

• L’épissage retire les introns et relie les exons de l’ARN précurseur, ce qui peut contribuer à la variabilité génétique.

💡 Astuce mémo

ADN → ARNm → polypeptide → protéine

📖 10. Fibrose kystique et applications

🔑 Notions clés & Définitions

• Fibrose kystique : Maladie métabolique chronique héréditaire dans laquelle un mucus épais s’accumule dans les cellules et obstrue progressivement des organes vitaux.

★ À maîtriser

• Dans la fibrose kystique, un canal CFTR défectueux entraîne une faible concentration extracellulaire de sel, puis moins d’eau extracellulaire par osmose et finalement un mucus épais.

• Dans les poumons, le mucus épais obstrue les bronches, favorise la multiplication des bactéries et des virus, provoque une inflammation chronique et diminue progressivement la fonction pulmonaire.

• La fibrose kystique se transmet selon un mode autosomique récessif et, en Suisse, une personne sur 25 est porteuse du gène responsable.

Compléments

• Dans l’intestin, les sécrétions épaisses du pancréas et de la bile contiennent trop peu d’enzymes digestives, ce qui réduit la dégradation et l’absorption des nutriments et empêche la prise de poids.

💡 Astuce mémo

Canal CFTR défectueux → moins de sel → moins d’eau → mucus épais

📊 Tableaux de synthèse

Mitose et méiose

Transports membranaires