Fiche de révision : Biologie et biotechnologies

Plan du Cours

  1. Biologie cellulaire
  2. Biologie moléculaire
  3. Génétique et génie génétique
  4. Biochimie structurale et fonctionnelle
  5. Biochimie métabolique
  6. Microbiologie et virologie
  7. Physiologie et développement
  8. Immunologie et biotechnologies cellulaires
  9. Chimie générale et organique
  10. Mathématiques, statistiques et physique
  11. Méthodes expérimentales et informatique
  12. Anglais et culture scientifique

1. Biologie cellulaire

★ À maîtriser

  • La fiche sur l’organisation du vivant aborde : les niveaux d’organisation : molécule, organite, cellule, tissu, organe et organisme, les caractéristiques du vivant, les différences entre cellules procaryotes et eucaryotes, les différences entre cellules animales, végétales et bactériennes, la théorie cellulaire

  • La fiche sur la structure de la cellule présente : la membrane plasmique, le cytoplasme et le cytosol, le noyau et le nucléole, les mitochondries, les ribosomes, les réticulums endoplasmiques rugueux et lisses, l’appareil de Golgi, les lysosomes et peroxysomes, le cytosquelette, les chloroplastes, vacuoles et paroi des cellules végétales

  • La fiche sur la membrane plasmique et les transports couvre : le modèle de la mosaïque fluide, les phospholipides, le cholestérol et les protéines membranaires, la diffusion simple et facilitée, l’osmose, le transport actif et les pompes membranaires, l’endocytose et l’exocytose, les gradients de concentration et électrochimiques

  • La fiche sur le cycle cellulaire et la division traite : des phases G1, S, G2 et M, de la réplication de l’ADN avant la division, de la mitose et de ses différentes étapes, de la cytocinèse, des points de contrôle du cycle cellulaire, de l’apoptose, des notions de base sur la méiose et la diversité génétique

Compléments

  • La fiche sur la communication cellulaire couvre : les récepteurs membranaires et intracellulaires, les ligands et molécules de signalisation, la signalisation intracellulaire, la phosphorylation des protéines, la communication entre les cellules, les notions d’homéostasie

2. Biologie moléculaire

★ À maîtriser

  • La fiche sur la structure de l’ADN et de l’ARN aborde : les nucléotides et bases azotées, les liaisons phosphodiester et les liaisons hydrogène, la structure en double hélice de l’ADN, les brins antiparallèles et la complémentarité des bases, les différences entre ADN et ARN, l’ADN nucléaire, mitochondrial et plasmidique

  • La fiche sur la réplication de l’ADN couvre : la réplication semi-conservative, les origines de réplication, l’hélicase, la primase et l’ADN polymérase, le brin directeur et le brin retardé, les fragments d’Okazaki et l’ADN ligase, la correction des erreurs et la fidélité de la réplication

  • La fiche sur la transcription et la maturation de l’ARN traite : la fonction de l’ARN polymérase, l’initiation, l’élongation et la terminaison, la synthèse de l’ARN à partir de l’ADN, le pré-ARN messager et l’ARN messager, l’épissage, la coiffe et la queue poly-A chez les eucaryotes, les différences entre transcription procaryote et eucaryote

  • La fiche sur la traduction et la synthèse des protéines aborde : le code génétique et les codons, les rôles de l’ARN messager, de l’ARN de transfert et des ribosomes, l’initiation, l’élongation et la terminaison de la traduction, les acides aminés et la formation des liaisons peptidiques, le repliement des protéines, les modifications post-traductionnelles, la relation entre séquence, structure et fonction d’une protéine

Compléments

  • La fiche sur la régulation de l’expression génétique couvre : les gènes et les éléments régulateurs, les promoteurs et les facteurs de transcription, les opérons bactériens du lactose et du tryptophane, la régulation de l’expression des gènes chez les eucaryotes, l’épigénétique et la méthylation de l’ADN, la différenciation cellulaire et l’expression différentielle des gènes

  • La fiche sur les mutations et la réparation de l’ADN aborde : les substitutions, insertions et délétions, les mutations silencieuses, faux-sens et non-sens, les mutations spontanées et induites, les agents mutagènes, les mécanismes de réparation de l’ADN, les conséquences sur les protéines et le phénotype

3. Génétique et génie génétique

★ À maîtriser

  • La fiche sur les bases de la génétique traite : le gène, l’allèle, le locus, le génotype et le phénotype, les chromosomes, les chromatides et la ploïdie, l’homozygotie et l’hétérozygotie, la dominance et la récessivité, les lois de Mendel, les croisements génétiques et les probabilités, l’hérédité liée au sexe, la liaison génétique et la recombinaison

  • La fiche sur les techniques de génie génétique couvre : l’extraction et la purification des acides nucléiques, la PCR et la PCR quantitative (qPCR), l’électrophorèse sur gel, les enzymes de restriction et la ligase, les plasmides et les vecteurs, le clonage moléculaire, la transformation bactérienne, le séquençage de l’ADN, la transfection et l’expression de protéines recombinantes

  • La fiche sur CRISPR-Cas9 aborde : l’origine du système CRISPR chez les bactéries, le rôle de l’ARN guide et de la protéine Cas9, la reconnaissance de la séquence cible et du motif PAM, la coupure de l’ADN, la réparation par NHEJ et HDR, la modification, l’inactivation ou la correction d’un gène, les applications en recherche, en santé, en agriculture et en biotechnologies, les limites : effets hors cible, efficacité, délivrance et questions éthiques, la comparaison avec d’autres méthodes de modification génétique

Compléments

  • La fiche sur la génétique moléculaire couvre : l’organisation des génomes, les gènes codants et les séquences non codantes, la variabilité génétique, les polymorphismes et les mutations, le génotypage, la relation entre variation génétique et caractère biologique

4. Biochimie structurale et fonctionnelle

★ À maîtriser

  • La fiche de chimie indispensable à la biochimie aborde : les atomes, ions et isotopes, les protons, neutrons et électrons, les configurations électroniques et les électrons de valence, les liaisons covalentes, ioniques et les interactions faibles, la polarité et l’électronégativité, l’eau, le pH et les solutions aqueuses, les acides, bases et solutions tampons, les concentrations molaires et les dilutions

  • La fiche sur les acides aminés et les protéines couvre : la structure générale d’un acide aminé, les propriétés des chaînes latérales, la liaison peptidique, les structures primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire, le repliement et la dénaturation, les interactions stabilisant les protéines, les méthodes d’analyse des protéines

  • La fiche d’enzymologie aborde : les enzymes et l’énergie d’activation, les sites actifs et la spécificité enzymatique, le complexe enzyme-substrat, la cinétique de Michaelis-Menten et les paramètres Kₘ et Vₘₐₓ, les effets du pH, de la température et de la concentration en substrat, les inhibitions compétitive et non compétitive, les cofacteurs, coenzymes et la régulation enzymatique

Compléments

  • La fiche sur les glucides traite : les monosaccharides, disaccharides et polysaccharides, le glucose, le fructose et le galactose, les liaisons glycosidiques, l’amidon, le glycogène et la cellulose, les fonctions énergétiques et structurales

  • La fiche sur les lipides aborde : les acides gras saturés et insaturés, les triglycérides, les phospholipides et les membranes, le cholestérol et les stéroïdes, les réserves énergétiques et la signalisation cellulaire

  • La fiche de biochimie analytique couvre :

    • la spectrophotométrie UV-visible
    • la loi de Beer-Lambert
    • le dosage des protéines
    • les courbes d’étalonnage
    • la chromatographie
    • l’électrophorèse des protéines
    • la purification et le contrôle de pureté

5. Biochimie métabolique

★ À maîtriser

  • La fiche sur le métabolisme et l’énergie aborde : l’anabolisme et le catabolisme, l’ATP et les transferts d’énergie, les réactions d’oxydoréduction, les transporteurs NAD⁺/NADH et FAD/FADH₂, les principes de thermodynamique appliqués aux réactions biologiques

  • La fiche sur la glycolyse et la respiration cellulaire traite : les étapes et le bilan de la glycolyse, la transformation du pyruvate en acétyl-CoA, le cycle de Krebs, la chaîne respiratoire mitochondriale, la phosphorylation oxydative, le gradient de protons et l’ATP synthase, le bilan énergétique et le rendement de la respiration

Compléments

  • La fiche sur le métabolisme des lipides et des autres nutriments couvre :

    • la bêta-oxydation des acides gras
    • la synthèse des acides gras
    • le métabolisme du glycogène
    • la néoglucogenèse
    • le métabolisme des acides aminés
    • la fermentation lactique et alcoolique
    • la régulation des voies métaboliques
  • La fiche sur le métabolisme intégré aborde :

    • les interactions entre les voies métaboliques
    • le rôle du foie et des tissus
    • la régulation par l’insuline et le glucagon
    • l’adaptation à l’effort et au jeûne
    • l’interprétation de données métaboliques

6. Microbiologie et virologie

★ À maîtriser

  • La bactériologie aborde la morphologie et la structure bactériennes, la paroi et la coloration de Gram, la membrane, le cytoplasme, le matériel génétique et les plasmides.

  • La croissance bactérienne comprend les phases de latence, de croissance exponentielle, stationnaire et de déclin, ainsi que les conditions de culture et les besoins nutritifs.

  • La culture et l’identification microbiennes couvrent les milieux de culture, les techniques d’ensemencement, l’isolement de colonies, le dénombrement, les dilutions successives, le calcul d’UFC, l’identification phénotypique et biochimique, les méthodes moléculaires et les contrôles positifs et négatifs.

  • La génétique bactérienne et les antibiotiques comprennent les mutations, le transfert horizontal par transformation, conjugaison et transduction, les résistances aux antibiotiques, l’antibiogramme, les mécanismes d’action des antibiotiques et la sélection et propagation des résistances.

  • La virologie traite de la structure et de la diversité des virus, des génomes viraux à ADN ou à ARN, du cycle viral, de la réplication et de l’assemblage, des virus enveloppés et non enveloppés, des différences entre virus et bactéries et des méthodes générales de détection virale.

Compléments

  • La microbiologie appliquée aborde la stérilisation, la désinfection, l’asepsie, la prévention des contaminations, les contrôles microbiologiques, la microbiologie de l’eau et de l’environnement, les microorganismes d’intérêt industriel, la fermentation et la production biologique.

7. Physiologie et développement

Points essentiels

  • La physiologie animale aborde l’organisation des tissus et des organes, l’homéostasie, le système nerveux, la communication hormonale, la respiration, la circulation, la digestion, l’absorption des nutriments et le fonctionnement général du système immunitaire.

  • La physiologie végétale traite de la cellule et des tissus végétaux, de la photosynthèse, des chloroplastes et des pigments photosynthétiques, de l’absorption de l’eau et des minéraux, du transport de la sève, de la respiration végétale, des hormones végétales et de la croissance.

  • Le développement biologique couvre la fécondation, le développement embryonnaire, la différenciation cellulaire, la spécialisation des tissus, le rôle de l’expression des gènes, l’apoptose et la morphogenèse.

8. Immunologie et biotechnologies cellulaires

Points essentiels

  • Les bases d’immunologie comprennent l’immunité innée et adaptative, les barrières physiques et chimiques, les cellules immunitaires, les antigènes et anticorps, les lymphocytes B et T, les réponses humorale et cellulaire, la mémoire immunitaire et les principes fondamentaux de la vaccination.

  • La culture cellulaire in vitro porte sur les différences entre cellules primaires et lignées cellulaires, les milieux et conditions d’incubation, l’asepsie, la prévention des contaminations, le passage et le suivi des cultures, la viabilité cellulaire, les contrôles et la reproductibilité expérimentale.

  • Les applications biotechnologiques comprennent la production de protéines recombinantes, les anticorps monoclonaux, les vaccins et biomédicaments, les biotechnologies des cellules souches, les thérapies cellulaires et géniques, la bio-ingénierie, l’ingénierie tissulaire et des applications en cosmétique et en environnement.

9. Chimie générale et organique

Points essentiels

  • Les solutions et calculs de laboratoire couvrent la masse molaire, la quantité de matière, les concentrations molaire et massique, les dilutions et leur facteur, la préparation de solutions à partir d’un solide ou d’une solution mère, le rendement d’une réaction, les chiffres significatifs, les unités et les incertitudes de mesure.

  • L’étude des réactions chimiques comprend l’équilibrage des équations, les réactifs limitant et en excès, la stœchiométrie, les équilibres chimiques, la cinétique chimique, les acides et les bases, l’oxydoréduction et l’électrochimie.

  • La chimie organique aborde le squelette carboné, les groupes fonctionnels, les alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, esters, amines et amides, l’isomérie, la stéréochimie, la polarité, la solubilité, les réactions organiques et les liens entre structure moléculaire et propriétés.

10. Mathématiques, statistiques et physique

★ À maîtriser

  • Les mathématiques fondamentales couvrent les fractions, les puissances, la notation scientifique, les pourcentages, les proportions, les équations et systèmes simples, les fonctions et leurs représentations graphiques, les logarithmes, les exponentielles, les conversions d’unités et la résolution de problèmes scientifiques.

  • Les statistiques et probabilités abordent la moyenne, la médiane, l’écart-type, la variance, la dispersion, les probabilités élémentaires, les distributions, la loi normale, les intervalles de confiance, la corrélation, la régression linéaire, la lecture critique de graphiques et la variabilité expérimentale, notamment répétabilité et reproductibilité.

Compléments

  • La physique appliquée couvre les grandeurs, les unités, l’analyse dimensionnelle, la pression, la mécanique des fluides, la température, les transferts thermiques, la tension, l’intensité, la résistance, les lois électriques fondamentales, les bases des ondes et phénomènes électromagnétiques et le fonctionnement des instruments scientifiques.

11. Méthodes expérimentales et informatique

★ À maîtriser

  • La méthodologie expérimentale comprend la formulation d’une question scientifique, l’émission d’une hypothèse, l’identification des variables, la conception d’une expérience et de ses témoins, la distinction entre résultats, interprétation et conclusion, l’évaluation des biais et limites, ainsi que la reproductibilité et la traçabilité.

  • Les techniques instrumentales comprennent la spectrophotométrie, la microscopie, la chromatographie, l’électrophorèse, la centrifugation, les techniques de séparation et de purification, les principes de la spectrométrie de masse et le contrôle et l’interprétation de résultats analytiques.

  • L’informatique scientifique porte sur l’organisation et l’exploitation des données, les tableurs et graphiques, les notions de programmation Python, les variables, conditions, boucles et fonctions, l’automatisation de calculs simples et la lecture de fichiers de données biologiques.

Compléments

  • La qualité et la sécurité au laboratoire couvrent les bonnes pratiques, la traçabilité et le cahier de laboratoire, la gestion des réactifs et des déchets, les risques biologiques et chimiques, le contrôle qualité, la validation et la vérification des méthodes et la fiabilité des résultats.

  • La bio-informatique aborde les bases de données biologiques, la recherche de séquences d’ADN et de protéines, la comparaison et l’alignement de séquences, le principe de l’analyse génomique et les liens entre données expérimentales et analyses informatiques.

12. Anglais et culture scientifique

★ À maîtriser

  • Les applications des biotechnologies comprennent les domaines médical et pharmaceutique, les thérapies géniques et cellulaires, les vaccins et biomédicaments, les biotechnologies industrielles, environnementales, agricoles et alimentaires, la cosmétique et la biologie de la peau, ainsi que la bio-informatique et l’intelligence artificielle appliquées au vivant.

  • Les enjeux d’éthique, de réglementation et de société comprennent la modification du génome humain, les questions éthiques liées à CRISPR-Cas9, la sécurité biologique, la protection des données génétiques, la propriété intellectuelle, la responsabilité scientifique et les limites et risques des nouvelles biotechnologies.

Compléments

  • Le vocabulaire scientifique en anglais comprend la biologie cellulaire et moléculaire, la génétique et le génie génétique, la biochimie et le métabolisme, la microbiologie et la virologie, le matériel et les techniques de laboratoire, ainsi que les résultats expérimentaux et les données scientifiques.

  • La compréhension scientifique en anglais implique de lire un résumé d’article, de comprendre un protocole expérimental, d’interpréter des figures et graphiques, de décrire une expérience, d’expliquer un résultat et d’identifier l’hypothèse et la conclusion d’une étude.

  • L’expression orale et écrite en anglais comprend la présentation d’une technique de laboratoire, l’explication d’un mécanisme biologique, le résumé d’un article scientifique, la description des limites d’une expérience, la présentation d’un projet de biotechnologie et la préparation d’une présentation orale sur CRISPR-Cas9.

  • La lecture d’articles scientifiques consiste à identifier la question de recherche, comprendre la méthode expérimentale, repérer les résultats principaux, interpréter les graphiques, identifier les limites d’une étude et distinguer les résultats établis, les hypothèses et les perspectives.

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur Biologie et biotechnologies avec 35 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. Dans une cellule végétale, quelle structure est associée à la photosynthèse parmi les organites propres aux cellules végétales ?

2. Une molécule traverse la membrane dans le sens de son gradient de concentration en empruntant une protéine membranaire, sans dépense d’énergie. Quel mécanisme est en jeu ?

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Révisez avec les flashcards

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Quels thèmes aborde la fiche sur l’organisation du vivant ?

Les niveaux d’organisation, les caractéristiques du vivant, les types cellulaires et la théorie cellulaire.

Quelles différences la fiche sur l’organisation du vivant distingue-t-elle entre cellules ?

Les différences entre procaryotes et eucaryotes, et entre cellules animales, végétales et bactériennes.

Quels éléments structuraux présente la fiche sur la cellule ?

Les organites et composants des cellules animales, végétales et bactériennes.

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