Fiche de révision : Biologie cellulaire et moléculaire

📋 Plan du Cours

1. Cellule et théorie cellulaire
2. Éléments chimiques du vivant
3. Glucides et molécules énergétiques
4. Lipides et membranes
5. Protéines et acides aminés
6. Acides nucléiques et information
7. Compartiments de la cellule eucaryote
8. Cytosquelette et organites
9. Membrane et excitabilité cellulaire
10. Synapses et contraction musculaire

📖 1. Cellule et théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie cellulaire : Affirme que tout organisme vivant est constitué de cellules et que toute cellule est issue d’une autre cellule.

📝 Points essentiels

• Un organisme unicellulaire est composé d’une seule cellule, tandis qu’un organisme pluricellulaire est composé de plus d’une cellule.

• 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. - Scwhann, 1810-1882

💡 Astuce mémo

Organisme → cellules → cellule

📖 2. Éléments chimiques du vivant

★ À maîtriser

• Les principaux éléments chimiques du vivant sont:
  • l’hydrogène à 63 %
  • l’oxygène à 26 %
  • le carbone à 9 %
  • l’azote à 1 %

Compléments

• Les éléments minéraux sont:

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

• Les oligo-éléments comprennent notamment:

  • le fer
  • l’iode
  • le cuivre
  • le zinc
  • le manganèse
  • le cobalt
  • le chrome
  • le sélénium
  • le molybdène
  • le fluor

💡 Astuce mémo

CHON : carbone, hydrogène, oxygène, azote

📖 3. Glucides et molécules énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Composés de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, généralement décrits par la formule $\left(CH_2O\right)^n$ avec $n \geq 3$, qui servent de source d’énergie, de matériaux de construction et de médiateurs de la reconnaissance cellulaire.
• Monosaccharides : Possèdent plusieurs groupements hydroxyles et un groupement aldéhyde pour les aldoses ou cétone pour les cétoses.

📝 Points essentiels

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

💡 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 mais solubles dans les solvants organiques, qui participent au stockage énergétique, aux membranes et à la signalisation hormonale.
• Phosphoglycérides : Lipides complexes constitués d’un diglycéride, d’un groupement phosphate et d’une molécule polaire, et ils forment la bicouche des membranes cellulaires.

📝 Points essentiels

📌 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.

💡 Astuce mémo

Une tête hydrophile et une queue hydrophobe forment une micelle

📖 5. Protéines et acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés : Possède une fonction acide carboxylique, une fonction amine portée par le carbone alpha et une chaîne latérale R, à l’exception de la proline pour la fonction amine.

📝 Points essentiels

• 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 carboxyle d’un acide aminé et le groupement amine du suivant, avec élimination d’une molécule d’eau.

📌 La structure primaire correspond au nombre et à la séquence des acides aminés, tandis que les structures secondaire, tertiaire et quaternaire décrivent des niveaux croissants d’organisation spatiale.

💡 Astuce mémo

Acides aminés → peptide → protéine repliée

📖 6. Acides nucléiques et information

★ À maîtriser

📌 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.

• Les nucléotides sont constitués d’une base azotée, d’un pentose et d’un groupement phosphate, tandis qu’une base associée au pentose forme un nucléoside.

• Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine par 2 ponts hydrogène et la guanine avec la cytosine par 3 ponts hydrogène.

📐 Formule - Le code génétique comporte $4^3=64$ codons, dont 1 codon d’initiation AUG et 3 codons stop UAA, UAG et UGA ; 61 codons désignent 20 acides aminés.

Compléments

• Les bases puriques sont l’adénine et la guanine, tandis que les bases pyrimidiques sont la cytosine, la thymine uniquement dans l’ADN et l’uracile uniquement dans les ARN.

💡 Astuce mémo

ADN : stocke ; ARN : exprime

📖 7. Compartiments de la cellule eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule eucaryote : Est compartimentée en cytosol, noyau et organites, séparés ou délimités par des membranes.

★ À maîtriser

• 🔄 L’expression d’un gène comprend:
  1. la transcription de l’ADN en ARN
  2. la maturation de l’ARN
  3. la traduction de l’ARN en protéine

Compléments

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

📖 8. Cytosquelette et organites

★ 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 alpha et bêta, tandis que les filaments intermédiaires mesurent 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 mouvements et transports internes
  • la division cellulaire
  • le travail mécanique
  • l’adhésion et la cohésion
  • le contrôle de l’expression génétique

Compléments

• Les ribosomes eucaryotes possèdent une petite sous-unité 40S et une grande sous-unité 60S, et plusieurs ribosomes peuvent lire un même ARNm pour former un polysome.

📖 9. Membrane et excitabilité cellulaire

📝 Points essentiels

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

• La pompe Na-K ATPase expulse 3 ions sodium et fait entrer 2 ions potassium.

• 🔄 Le potentiel d’action comprend: l’ouverture des canaux sodiques voltage-dépendants et l’entrée de sodium, la dépolarisation de la membrane, l’ouverture des canaux potassiques voltage-dépendants, la repolarisation de la membrane

💡 Astuce mémo

Gradient ionique → potentiel de repos → potentiel d’action

📖 10. Synapses et contraction musculaire

★ À maîtriser

📌 Une synapse électrique transmet rapidement un signal peu modulable par couplage direct, tandis qu’une synapse chimique utilise un neurotransmetteur et permet une modulation du message.

📌 Les muscles lisses ont une contraction spontanée modulée par le système nerveux, les muscles cardiaques ont une activité spontanée de type pacemaker modulée par le système nerveux, et les muscles squelettiques sont contrôlés par le système nerveux.

• Lors du couplage excitation-contraction, le potentiel d’action musculaire modifie le récepteur à la dihydropyridine, qui déclenche l’ouverture du récepteur à la ryanodine et la libération de calcium depuis le réticulum sarcoplasmique.

Compléments

• La structure quaternaire de l’hémoglobine associe quatre monomères, deux chaînes alpha et deux chaînes bêta, dont le fonctionnement est coopératif.

💡 Astuce mémo

Excitation → calcium → interaction actine-myosine → raccourcissement

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des acides nucléiques

Types de muscles