Fiche de révision : Biologie cellulaire et moléculaire

📋 Plan du Cours

1. Cellule et théorie cellulaire
2. Éléments chimiques du vivant
3. Glucides et transformations
4. Lipides et membranes
5. Protéines et acides aminés
6. Acides nucléiques et information
7. Compartiments et organites cellulaires
8. Cytosquelette et adhésion
9. Membrane et communication cellulaire
10. Excitabilité et contraction musculaire

📖 1. Cellule et théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité fonctionnelle vivante à l’échelle microscopique.

★ À maîtriser

📌 La théorie cellulaire affirme que tout organisme vivant est constitué de cellules et que toute cellule est issue d’une autre cellule.

Compléments

• Schleiden affirme que tout végétal est formé de cellules, Schwann que tout animal est formé de cellules et Virchow que toute cellule est issue d’une cellule.

• L’eau est le principal constituant des êtres vivants.

💡 Astuce mémo

Toute cellule vient d’une cellule : organisme, unité, origine

📖 2. Éléments chimiques du vivant

★ À maîtriser

• Les principaux éléments chimiques représentent 99,3 % de la totalité des atomes et comprennent l’hydrogène H (63 %), l’oxygène O (26 %), le carbone C (9 %) et l’azote N (1 %).

• Les éléments minéraux sont:

  • calcium
  • phosphore
  • potassium
  • soufre
  • sodium
  • chlore
  • magnésium

Compléments

• Les oligo-éléments comprennent notamment:

  • fer
  • iode
  • cuivre
  • zinc
  • manganèse
  • cobalt
  • chrome
  • sélénium
  • molybdène
  • fluor

• La polymérisation assemble des monomères, tandis que la dépolymérisation les sépare notamment par hydrolyse.

📖 3. Glucides et transformations

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Composés de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, généralement de formule $(CH_2O)^n$ avec $n \geq 3$, qui fournissent de l’énergie, servent de matériaux de construction et participent à la reconnaissance cellulaire.

★ À maîtriser

📌 Les monosaccharides sont des oses, les oligosaccharides contiennent de 2 à 10 monosaccharides et les polysaccharides en contiennent plus de 10.

📌 Un ose possède plusieurs groupements hydroxyles et un groupement aldéhyde dans le cas d’un aldose ou un groupement cétone dans le cas d’un cétose.

Compléments

• Les oses comportent de 3 à 7 atomes de carbone : les trioses en ont 3, les tétroses 4, les pentoses 5, les hexoses 6 et les heptoses 7.

💡 Astuce mémo

Oses → oligosaccharides → polysaccharides

📖 4. Lipides et membranes

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Molécules où le carbone et l’hydrogène prédominent, insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques.
• Phosphoglycéride : Lipide complexe composé d’un diglycéride, d’un groupement phosphate et d’une molécule polaire, constituant essentiel des membranes en bicouche.

★ À maîtriser

📌 Un acide gras possède une longue chaîne carbonée hydrophobe et un groupement carboxylique hydrophile, ce qui le rend amphipathique.

📌 Un acide gras saturé ne possède pas de double liaison, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons.

Compléments

• Les triglycérides résultent de l’estérification des trois fonctions alcool du glycérol par des acides gras et constituent la majorité des lipides de l’organisme ainsi qu’une forme de stockage des acides gras.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile, queue hydrophobe

📖 5. Protéines et acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Un acide aminé possède une fonction acide carboxylique, une fonction amine portée par le carbone α et une chaîne latérale R, à l’exception de la proline qui ne possède pas une fonction amine classique.

★ À maîtriser

• Il existe 20 acides aminés, dont 9 sont essentiels et doivent être apportés par l’alimentation.

• La polymérisation des acides aminés forme une liaison peptidique entre le groupement carboxylique d’un acide aminé et le groupement amine d’un autre, avec élimination d’une molécule d’eau.

Compléments

📌 Une chaîne de 2 à 50 acides aminés est un peptide, tandis qu’une chaîne de plus de 50 acides aminés est une protéine.

💡 Astuce mémo

Acide aminé → peptide → protéine → configuration native

📖 6. Acides nucléiques et information

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’une base azotée, d’un pentose et d’un ou plusieurs groupements phosphate.

📝 Points essentiels

📌 L’ADN stocke l’information génétique dans le noyau, tandis que les ARN participent à l’expression de cette information dans le noyau et le cytoplasme.

📌 L’ADN contient du désoxyribose et les bases adénine, thymine, guanine et cytosine, tandis que l’ARN contient du ribose et les bases adénine, uracile, guanine et cytosine.

• Dans l’ADN bicaténaire, l’adénine s’apparie avec la thymine par deux ponts hydrogène et la guanine avec la cytosine par trois ponts hydrogène.

💡 Astuce mémo

ADN stocke, ARN exprime

📖 7. Compartiments et organites cellulaires

★ À maîtriser

📌 La cellule eucaryote sépare un compartiment intracellulaire, comprenant le cytosol et les organites, d’un compartiment extracellulaire grâce à la membrane plasmique.

Compléments

• Les pores nucléaires assurent les transports entre le noyau et le cytosol.

• Le réticulum endoplasmique rugueux est associé à la synthèse des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse correspond à une autre forme de réticulum dépourvue de ribosomes.

• Les lysosomes participent à l’autophagie et à la digestion des éléments phagocytés dans une vacuole digestive.

📖 8. Cytosquelette et adhésion

★ À maîtriser

📌 Les microfilaments ont un diamètre de 7 nm et sont constitués d’actine, les microtubules ont un diamètre de 25 nm et sont constitués de tubulines α et β, tandis que les filaments intermédiaires ont un diamètre de 8 à 12 nm et sont constitués notamment de kératines, vimentine, desmine, neurofilaments et lamines.

• Le cytosquelette assure:
  • la charpente de la cellule
  • l’organisation interne de la cellule
  • les transports et mouvements cellulaires
  • la division cellulaire
  • l’adhésion
  • le contrôle de l’expression génétique

Compléments

• Les filaments intermédiaires comprennent:

  • groupes I et II : kératines
  • groupe III : vimentine et desmine
  • groupe IV : neurofilaments
  • groupe V : lamines

• Les microtubules participent à la division cellulaire, au transport axonal et au déplacement des cils, tandis que les microfilaments participent notamment à la migration cellulaire, à la division, à l’adhésion et au travail mécanique musculaire.

📖 9. Membrane et communication cellulaire

📝 Points essentiels

📐 Formule - Selon la loi de diffusion, le flux net d’un soluté vérifie $M_{net}=p\cdot S\cdot([M]_1-[M]_2)$, où p est la perméabilité, S la surface membranaire et [M] les concentrations.

📌 Les déplacements passifs suivent le gradient sans dépense directe d’énergie, tandis que les déplacements actifs utilisent une source d’énergie et peuvent s’effectuer contre le gradient.

📌 L’endocytose fait entrer du matériel dans la cellule, tandis que l’exocytose fait sortir du matériel vers le milieu extracellulaire.

• La pompe Na-K ATPase transporte 3 ions sodium vers l’extérieur de la cellule et 2 ions potassium vers l’intérieur.

💡 Astuce mémo

Gradient → flux membranaire → signal cellulaire

📖 10. Excitabilité et contraction musculaire

★ À maîtriser

• Le potentiel d’action comprend une dépolarisation due à l’ouverture des canaux sodiques voltage-dépendants puis une repolarisation due à l’ouverture des canaux potassiques voltage-dépendants.

• Une synapse électrique transmet rapidement le signal et est peu modulable, tandis qu’une synapse chimique utilise un neurotransmetteur, est plus lente et permet une modulation du message.

• Les muscles lisses et cardiaques se contractent spontanément avec un contrôle du système nerveux, tandis que le muscle squelettique est contrôlé par le système nerveux uniquement.

• 🔄 Le couplage excitation-contraction suit ces étapes: le potentiel d’action musculaire modifie le récepteur à la dihydropyridine, le récepteur à la ryanodine s’ouvre, les ions Ca²⁺ sortent du réticulum sarcoplasmique selon leur gradient électrochimique

Compléments

• Le raccourcissement des sarcomères correspond au mécanisme moléculaire de la contraction de la cellule musculaire squelettique.

💡 Astuce mémo

Dépolarisation → repolarisation → Ca²⁺ → raccourcissement

📊 Tableaux de synthèse

Principales familles de molécules biologiques