Fiche de révision : Biologie moléculaire et cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation générale des cellules
2. Comparaison procaryotes eucaryotes
3. Structure et fonctions des acides nucléiques
4. Diversité fonctionnelle des ARN
5. Structure et stabilité de l’ADN
6. Techniques d’analyse des acides nucléiques
7. Mise en évidence du support génétique
8. Mécanisme de la réplication
9. Acteurs et calculs de réplication

📖 1. Organisation générale des cellules

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité de structure, fonctionnelle et reproductrice constituant toute partie d’un être vivant.

★ À maîtriser

📌 Les procaryotes comprennent les eubactéries et les archées, tandis que les eucaryotes comprennent les protistes, les champignons, les plantes et les animaux.

Compléments

• Les cellules de même type sont réunies en tissus, qui sont eux-mêmes réunis en organes.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau véritable, eucaryote avec noyau délimité

📖 2. Comparaison procaryotes eucaryotes

★ À maîtriser

• Les cellules procaryotes mesurent typiquement 1 à 10 μm, tandis que les cellules eucaryotes mesurent environ 10 à 100 μm chez les animaux et 50 à 250 μm chez les végétaux.

• Une cellule procaryote possède un nucléoïde non délimité par une membrane, tandis qu’une cellule eucaryote possède un noyau délimité par une enveloppe nucléaire à deux membranes.

• Les procaryotes possèdent généralement un chromosome circulaire unique et parfois des plasmides, tandis que les eucaryotes possèdent plusieurs chromosomes situés dans le noyau, ainsi que de l’ADN mitochondrial et éventuellement chloroplastique.

Compléments

• Les procaryotes se divisent par scissiparité, tandis que les eucaryotes se divisent par mitose ou méiose.

📖 3. Structure et fonctions des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’une base azotée hétérocyclique, d’un pentose et d’un acide phosphorique.

★ À maîtriser

📌 Un nucléoside associe une base azotée à un pentose, tandis qu’un nucléotide associe un nucléoside à un phosphate.

📌 L’ADN contient du désoxyribose et constitue le support moléculaire des gènes et de l’information génétique, tandis que les ARN contiennent du ribose et participent à l’expression de cette information.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

ADN conserve l’information, ARN permet son expression

📖 4. Diversité fonctionnelle des ARN

★ À maîtriser

• Les principaux types d’ARN sont:

  • les ARN ribosomiques
  • les ARN messagers
  • les ARN de transfert
  • les petits ARN
  • les micro-ARN

• Les ARNr constituent environ 82 % des ARN totaux et participent à la structure des ribosomes et à la synthèse protéique.

• Les ARNm représentent environ 2 % des ARN totaux et transportent l’information génétique du nucléoplasme vers le cytoplasme, où ils s’associent aux ribosomes pour la traduction.

• Les ARNt mesurent environ 75 à 85 nucléotides, possèdent une structure en trèfle et transfèrent chacun un seul acide aminé vers les ribosomes.

Compléments

• Les micro-ARN mesurent entre 20 et 70 nucléotides et contrôlent l’expression génique au niveau post-transcriptionnel.

💡 Astuce mémo

ARNm, ARNt, ARNr : message, transfert, ribosome

📖 5. Structure et stabilité de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure secondaire de l’ADN : Double hélice formée de deux chaînes complémentaires, antiparallèles et appariées par des liaisons hydrogène.

★ À maîtriser

• Deux liaisons hydrogène unissent l’adénine à la thymine, tandis que trois liaisons hydrogène unissent la guanine à la cytosine.

📐 Formule — Selon les règles de Chargaff, $A = T$ et $G = C$ dans l’ADN. — Erwin CHARGAFF

Compléments

• Si l’ADN contient 56 % de bases GC, il contient 44 % de bases AT, soit 28 % de guanine, 28 % de cytosine, 22 % d’adénine et 22 % de thymine.

💡 Astuce mémo

Plus de GC → plus de liaisons hydrogène → Tm plus élevée

📖 6. Techniques d’analyse des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Température de fusion : Température à laquelle la moitié de l’ADN est dénaturée par chauffage.

📝 Points essentiels

• Les acides nucléiques absorbent principalement les rayonnements ultraviolets à une longueur d’onde de 260 nm.

• 🔄 Lors du chauffage puis du refroidissement,: les liaisons hydrogène se rompent, la double hélice se défait, les deux brins se désapparient, les brins peuvent se réapparier lors d’un refroidissement progressif

📌 Plus la proportion de bases AT est élevée, plus la Tm est basse, car une paire A-T possède deux liaisons hydrogène contre trois pour une paire G-C.

💡 Astuce mémo

Chauffer → désapparier → mesurer l’absorbance → déterminer la Tm

📖 7. Mise en évidence du support génétique

📝 Points essentiels

• L’expérience de Griffith, réalisée en 1928, a montré que des bactéries R vivantes pouvaient être transformées en bactéries S virulentes au contact de bactéries S tuées par la chaleur.

• Les expériences d’Avery, MacLeod et McCarty, réalisées en 1944, ont montré que la substance transformante des pneumocoques était l’ADN.

• Dans l’expérience de Hershey et Chase, le 32P marque l’ADN viral, tandis que le 35S marque les protéines virales.

📌 Les expériences de Hershey et Chase ont montré que l’ADN viral est transféré dans la bactérie et permet la production de nouveaux phages, tandis que les protéines virales ne sont pas transmises.

💡 Astuce mémo

Griffith → Avery → Hershey et Chase : de la transformation à l’ADN

📖 8. Mécanisme de la réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication : Processus au cours duquel l’ADN polymérase synthétise une copie identique de l’ADN afin de transmettre l’information génétique aux cellules filles.

📝 Points essentiels

📌 La réplication de l’ADN est semi-conservative : chaque molécule fille contient un brin parental et un brin néo-formé.

• 🔄 La réplication bidirectionnelle:
  1. débute à une origine de réplication
  2. progresse dans deux directions opposées
  3. forme deux fourches de réplication

📌 L’ADN est synthétisé uniquement dans le sens 5’ vers 3’, de façon continue sur le brin précoce et discontinue sur le brin tardif avec des amorces d’ARN.

💡 Astuce mémo

Dérouler → amorcer → allonger → assembler

📖 9. Acteurs et calculs de réplication

★ À maîtriser

• L’ADN polymérase synthétise le brin néo-formé, tandis que la primase synthétise une amorce d’ARN.

• L’ADN ligase catalyse la formation des liaisons phosphodiester et les amorces d’ARN sont dégradées par l’ADN polymérase I.

Compléments

• Les hélicases déroulent la double hélice en rompant les liaisons hydrogène et les protéines SSB empêchent le réenroulement de l’ADN simple brin.

• Les topoisomérases relâchent les contraintes de torsion de l’ADN, et seule la topoisomérase de type II consomme de l’ATP.

📐 Formule — Pour un chromosome d’E. coli de $4{,}3 \times 10^6$ paires de bases, des fragments d’Okazaki de 1200 nucléotides et une réplication en 40 minutes, le nombre moyen de jointures par l’ADN ligase est d’environ $89$ par minute.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des cellules

Types principaux d’ARN