Fiche de révision : Biologie cellulaire et moléculaire

📋 Plan du Cours

1. Théorie cellulaire et organisation du vivant
2. Éléments chimiques et réactions biologiques
3. Glucides et classification des oses
4. Lipides et propriétés membranaires
5. Protéines et niveaux de structure
6. Acides nucléiques et information génétique
7. Compartiments et organites cellulaires
8. Cytosquelette et adhésion cellulaire
9. Membrane et communication cellulaire
10. Excitabilité et contraction musculaire

📖 1. Théorie cellulaire et organisation du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité fonctionnelle à l’échelle microscopique et unité de base des organismes vivants.

★ À maîtriser

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

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Constituée, issue, unicellulaire, pluricellulaire : CIUP

📖 2. Éléments chimiques et réactions biologiques

★ À maîtriser

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

• Les principaux éléments chimiques sont:
  • l’hydrogène
  • l’oxygène
  • le carbone
  • l’azote

Compléments

• Les éléments minéraux sont:

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

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

📖 3. Glucides et classification des oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Les glucides sont des composés de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, généralement décrits par la formule $(CH_2O)_n$ avec $n \geq 3$, qui servent de source d’énergie, de matériaux de construction et de médiateurs de 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.

• Les oses possèdent plusieurs groupements hydroxyles et un groupement aldéhyde dans les aldoses ou un groupement cétone dans les cétoses.

Compléments

• Les principaux exemples sont:
  • le saccharose
  • le lactose
  • le maltose
  • l’amidon
  • le glycogène
  • la cellulose

💡 Astuce mémo

Ose → oligosaccharide → polysaccharide

📖 4. Lipides et propriétés membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Molécules où le carbone et l’hydrogène prédominent, insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques, qui participent aux réserves énergétiques, aux membranes et à la signalisation hormonale.
• Triglycérides : Les triglycérides sont des glycérides dans lesquels les trois fonctions alcool du glycérol sont estérifiées par des acides gras et constituent la majorité des lipides de l’organisme ainsi qu’une forme de stockage des acides gras.
• Phosphoglycérides : Les phosphoglycérides sont des lipides complexes composés d’un diglycéride, d’un groupement phosphate et d’une molécule polaire, qui constituent des éléments essentiels des membranes en bicouche.

★ À maîtriser

📌 Un acide gras possède une longue chaîne carbonée hydrophobe et un groupement carboxylique hydrophile, et il est saturé sans double liaison ou insaturé avec une ou plusieurs doubles liaisons.

Compléments

• Les stéroïdes possèdent une charpente formée de quatre cycles carbonés et comprennent notamment les hormones sexuelles, comme les œstrogènes et la testostérone, ainsi que le cholestérol membranaire.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile, queue hydrophobe : amphipathie

📖 5. Protéines et niveaux de structure

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéines : Les protéines sont des polymères d’acides aminés qui représentent plus de 50 % du poids sec et assurent notamment des rôles structuraux, enzymatiques, communicationnels, de transport et d’immunité.
• Configuration native : La configuration native est la conformation tridimensionnelle propre et fonctionnelle d’une protéine, déterminée par sa séquence d’acides aminés.

★ À maîtriser

• Un acide aminé possède une fonction carboxylique, une fonction amine portée par le carbone alpha et une chaîne latérale R, à l’exception de la proline pour la fonction amine.

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

• La polymérisation des acides aminés forme une liaison peptidique par élimination d’une molécule d’eau entre le groupement carboxyle d’un acide aminé et le groupement amine du suivant.

Compléments

📌 La dénaturation provoquée par la chaleur, un pH inadéquat ou une mauvaise concentration en sels minéraux entraîne une perte de la conformation native et de la fonction protéique.

💡 Astuce mémo

Séquence d’acides aminés → repliement 3D → fonction

📖 6. Acides nucléiques et information génétique

📝 Points essentiels

📌 L’ADN stocke l’information génétique dans sa séquence de nucléotides, tandis que les ARN permettent l’expression de cette information, notamment par la synthèse des protéines.

• Un nucléotide est constitué d’une base azotée, d’un pentose et d’un groupement phosphate, tandis qu’une base associée au pentose seul forme un nucléoside.

• Le ribose est le sucre des nucléotides de l’ARN, tandis que le désoxyribose est celui des nucléotides de l’ADN.

• Les bases sont:

  • l’adénine
  • la guanine
  • la cytosine
  • la thymine
  • l’uracile

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

• Le code génétique comprend 64 codons, dont un codon d’initiation AUG codant la méthionine, trois codons stop UAA, UAG et UGA, et 61 codons pour 20 acides aminés.

💡 Astuce mémo

ADN stocke, ARN exprime

📖 7. Compartiments et organites cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule eucaryote : La cellule eucaryote est compartimentée en cytosol, noyau et organites délimités par des membranes, séparant le compartiment intracellulaire du compartiment extracellulaire.

★ À maîtriser

• Le réticulum endoplasmique rugueux participe à la synthèse des protéines, l’appareil de Golgi à leur maturation et leur tri, et les lysosomes à la digestion intracellulaire.

• Les mitochondries sont associées à la respiration cellulaire, tandis que les ribosomes assurent la synthèse protéique.

Compléments

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

📖 8. Cytosquelette et adhésion cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Le cytosquelette est un réseau cellulaire qui assure la charpente, l’organisation interne, les mouvements, la division, l’adhésion et le travail mécanique de la cellule.

★ À maîtriser

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

Compléments

• Les microtubules interviennent dans la division cellulaire, le transport axonal et le déplacement des cils, tandis que l’actine et les myosines participent aux déplacements cellulaires et au travail mécanique musculaire.

📖 9. Membrane et communication cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : La membrane plasmique est une bicouche lipidique contenant des protéines membranaires mobiles qui sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire.

★ À maîtriser

📐 Formule - Selon la loi de diffusion, le flux net du soluté M vérifie $M_{net}=p \cdot S \cdot ([M]_1-[M]_2)$.

📌 Les déplacements passifs suivent le gradient électrochimique sans dépense directe d’énergie, alors que les déplacements actifs utilisent de l’énergie pour déplacer des solutés contre ce gradient.

• La pompe Na-K ATPase expulse trois ions sodium et fait entrer deux ions potassium par cycle, contribuant au maintien du potentiel de repos.

Compléments

📌 L’endocytose fait entrer du matériel dans la cellule, notamment par phagocytose ou pinocytose, tandis que l’exocytose en fait sortir par fusion de vésicules avec la membrane.

💡 Astuce mémo

Transport passif contre transport actif

📖 10. Excitabilité et contraction musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Le sarcomère est l’unité contractile de la cellule musculaire striée dont le raccourcissement résulte du glissement des filaments fins et épais.

📝 Points essentiels

📌 Le muscle lisse possède une contraction spontanée modulée par le système nerveux, le muscle cardiaque une activité spontanée de type pacemaker modulée par le système nerveux, et le muscle squelettique une contraction contrôlée uniquement par le système nerveux.

• 🔄 Le potentiel d’action suit les étapes suivantes:
  1. dépolarisation
  2. inversion de polarité
  3. repolarisation
  4. hyperpolarisation

📌 Une synapse électrique transmet rapidement et est peu modulable, tandis qu’une synapse chimique utilise un neurotransmetteur, est plus lente et permet une forte modulation.

• Lors du couplage excitation-contraction, le potentiel d’action musculaire modifie le récepteur à la dihydropyridine, ce qui ouvre le récepteur à la ryanodine et libère les ions calcium du réticulum sarcoplasmique selon leur gradient électrochimique.

💡 Astuce mémo

Dépolarisation → repolarisation → contraction

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des acides nucléiques

Types de filaments du cytosquelette