★ À maîtriser
Chaque cellule vivante est délimitée par une membrane plasmique, et un organisme peut être unicellulaire comme une bactérie ou comporter environ cellules comme l’humain.
Les systèmes se distinguent par leurs échanges avec l’extérieur :
La croissance suit la division cellulaire, le plan de développement est inscrit dans le génome et la reproduction perpétue le génome de l’organisme.
L’adaptation évolutive concerne une population plutôt qu’un individu isolé et devient possible lorsqu’une diversité existe dans la population.
Compléments
Les cellules vivantes présentent des compartiments qui communiquent et coordonnent des centaines de réactions chimiques par seconde.
Tous les êtres vivants peuvent percevoir des changements de leur environnement et y réagir, par exemple en orientant leurs feuilles vers le soleil ou en retirant leur peau d’une plaque brûlante.
Les humains maintiennent leur température autour de , notamment en frissonnant pour produire de la chaleur et en transpirant pour réguler leur température.
★ À maîtriser
Les niveaux d’organisation du vivant sont :
L’hypothèse de LUCA désigne un dernier ancêtre commun universel, considéré comme l’origine des bactéries, des archées et des eucaryotes.
Les trois domaines du vivant sont :
Les quatre règnes eucaryotes présentés sont :
Compléments
📌 Les bactéries sont unicellulaires, tandis que les eucaryotes possèdent des cellules plus grandes et complexes dotées d’un noyau.
📌 Les animaux sont hétérotrophes et traitent leur nourriture en interne, tandis que les champignons puisent la matière organique dans leur environnement sans système digestif.
★ À maîtriser
Les isotopes d’un élément diffèrent par leur nombre de neutrons ; le carbone existe notamment sous les formes carbone-12 (99 %), carbone-13 (1 %) et carbone-14 (à l’état de traces).
Vingt-cinq des 92 éléments naturels sont essentiels à la vie, et le carbone, l’oxygène, l’hydrogène et l’azote constituent 96 % de la matière vivante.
Compléments
📌 Lors d’une réaction chimique, un élément naturel reste le même et ne se dégrade pas en substances plus simples, sauf lors d’une réaction nucléaire.
L’hydrogène est l’élément naturel le plus léger et l’uranium le plus lourd.
Le noyau atomique est composé de protons et de neutrons, appelés nucléons, et le nombre de masse correspond au nombre de nucléons.
L’iode est un élément trace essentiel à des hormones thyroïdiennes, et une carence alimentaire en iode provoque une augmentation du volume de la glande thyroïde par manque de T3 et T4.
★ À maîtriser
📌 Une liaison covalente est non polaire si la différence d’électronégativité est inférieure ou égale à 0,4, et polaire si cette différence est supérieure à 0,4 et inférieure à 1,7.
📌 Lorsque la différence d’électronégativité entre deux atomes est supérieure ou égale à 1,7, l’atome le plus électronégatif arrache complètement un électron à l’autre et des ions se forment.
Compléments
Les liaisons chimiques fortes ont une énergie de 50 à 200 kcal/mol.
L’électronégativité varie de 0,79 pour le francium à 3,98 pour le fluor.
Dans une liaison covalente polaire, l’atome le plus électronégatif attire les électrons de liaison, ce qui fait apparaître des charges partielles delta+ et delta-.
Covalente : électrons partagés ; ionique : électron transféré
★ À maîtriser
Compléments
📌 Les liaisons hydrogène peuvent être intermoléculaires, entre molécules, ou intramoléculaires, entre différentes parties d’une même protéine.
Les forces de Van der Waals résultent de dipôles instantanés qui déplacent brièvement le nuage électronique d’une molécule, induisant un dipôle dans les molécules adjacentes.
Les liaisons hydrogène structurent davantage l’eau que la plupart des liquides et maintiennent ensemble ses molécules, ce qui contribue notamment à permettre à certains insectes de marcher sur l’eau.
Les régions ioniques ou polaires des protéines interagissent avec l’eau, ce qui permet leur dissolution dans ce solvant.
Liaisons hydrogène → cohésion de l’eau et flottabilité de la glace
★ À maîtriser
📌 Les glucides, les protéines et les acides nucléiques sont des polymères, tandis que les lipides ne le sont pas et ont peu ou pas d’affinité pour l’eau.
📌 Les deux structures secondaires décrites sont l’hélice alpha, une hélice droite, et le feuillet bêta, une structure plissée et ondulée; toutes deux sont stabilisées par des liaisons hydrogène.
📌 En inhibition compétitive, l’inhibiteur bloque le site actif et empêche le substrat de s’y fixer; en inhibition allostérique, l’inhibiteur se fixe sur un site allostérique et modifie la conformation du site actif, empêchant également la fixation du substrat.
Compléments
Les polymères sont synthétisés à partir de monomères par une réaction de condensation.
La cellule utilise 20 acides aminés pour former des milliers de protéines.
📌 La nature de la chaîne latérale R, seule partie variable d’un acide aminé, détermine ses caractéristiques et permet de distinguer les acides aminés non polaires, polaires et à chaîne latérale ionisée.
La structure primaire d’une protéine permet d’en déduire la localisation.
Certaines protéines nécessitent une structure quaternaire, formée de plusieurs protéines rassemblées, comme l’hémoglobine.
La conformation et la stabilité des protéines dépendent de :
★ À maîtriser
📌 Les polysaccharides de réserve sont constitués d’alpha-glucose dont le groupe OH est orienté vers le bas, tandis que les polysaccharides structuraux sont constitués de bêta-glucose dont le groupe OH est orienté vers le haut.
Compléments
Les sucres simples contiennent toujours du carbone, de l’oxygène et de l’hydrogène, un groupe carbonyle, au moins trois atomes de carbone et au moins deux groupes hydroxyle.
Les sucres simples varient par leur nombre d’atomes de carbone, qui va de 3 à 9, par leur groupe carbonyle, aldéhyde ou cétone, et par l’arrangement autour d’un carbone asymétrique.
La majorité des monosaccharides se présentent sous forme cyclique en solution aqueuse; les sucres à 3 ou 4 carbones ne se cyclisent pas et la forme linéaire représente au maximum 0,5 %.
L’amidon est un polysaccharide de réserve dont les glucoses sont reliés par des liaisons 1-4.
La cellulose est un polysaccharide structural dont les glucoses sont reliés par des liaisons 1-4, avec une rotation de 180° du monomère.
Alpha pour la réserve, bêta pour la structure
★ À maîtriser
L’information génétique passe de l’ADN à l’ARN par transcription, puis de l’ARN à la protéine par traduction.
Chez les eucaryotes, l’ARN pré-messager subit des modifications à ses extrémités 5′ et 3′ et l’épissage retire les introns tout en conservant les exons, ce qui produit l’ARN messager.
Un nucléotide comprend un sucre à 5 carbones, une base azotée et de 1 à 3 groupes phosphates.
📌 L’ADN utilise A, C, G et T, contient du désoxyribose et comporte deux brins, tandis que l’ARN utilise A, C, G et U, contient du ribose et comporte un seul brin.
Compléments
📌 Les exons contiennent les informations permettant de coder la protéine, tandis que les introns sont retirés lors de l’épissage et ne codent pas pour la protéine.
📌 Lors de la transcription, l’information génétique est recopiée sans changer de langage et reste exprimée en nucléotides.
Chez les procaryotes, l’information génétique continue; chez les eucaryotes, l’épissage des introns a lieu.
Les cinq bases azotées sont :
ADN → ARN pré-messager → ARN messager → protéine
★ À maîtriser
En 1928, Griffith observe que des fragments de la souche L morte convertissent une souche R non pathogène en souche pathogène.
En 1944, Avery, McCarty et MacLeod montrent que la fraction d’ADN transforme la souche R, mais leur résultat est contesté parce que l’ADN pourrait contenir des protéines responsables de la transformation.
Dans l’expérience de Hershey et Chase, le soufre 35 des protéines des phages n’est pas injecté dans les bactéries, tandis que le phosphate 32 de leur ADN y est injecté.
Compléments
La transformation observée par Griffith s’explique par la capture et l’intégration de fragments d’ADN dans le génome bactérien.
En 1952, Hershey et Chase marquent les protéines des phages au soufre 35 et leur ADN au phosphate 32, infectent des bactéries, mélangent les préparations puis centrifugent pour séparer les bactéries des phages.
Griffith observe la transformation, Avery identifie l’ADN, Hershey et Chase le confirment.
★ À maîtriser
Dans la double hélice d’ADN, A s’apparie toujours avec T par deux ponts hydrogène, et C s’apparie toujours avec G par trois ponts hydrogène.
Watson et Crick sont à l’origine du modèle de la double hélice d’ADN.
Les deux brins de l’ADN sont complémentaires, ce qui permet à la cellule de réparer un brin endommagé en utilisant l’information de l’autre brin.
Compléments
Dans l’ADN humain, A et T représentent chacun 30,3 %, tandis que G et C représentent chacun 19,5 %.
Rosalind Franklin, cristallographe, a pris une photographie célèbre qui a fait avancer la recherche sur l’ADN.
Les deux brins de l’ADN sont antiparallèles et leurs extrémités 5’ et 3’ doivent être indiquées.
A–T s’unissent par 2 ponts, C–G par 3.
★ À maîtriser
L’ARN messager copie l’information contenue dans l’ADN.
L’ARN ribosomique est l’ARN le plus abondant, entre dans la composition des ribosomes et participe à la traduction.
Dans le noyau eucaryote, l’ADN est étroitement lié à des protéines et empaqueté sous forme de chromosomes.
📌 La paroi des cellules eucaryotes est facultative : les cellules animales et certains protistes n’en ont pas, tandis que les champignons, les plantes et de nombreux protistes en possèdent une.
Compléments
L’ARN de transfert participe au processus de traduction.
Certains ARN participent à la régulation de l’expression génétique.
Les cellules eucaryotes sont plus grosses et plus complexes que les cellules procaryotes.
Les vésicules sont des poches qui stockent et transportent divers matériaux dans la cellule.
★ À maîtriser
📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes impliqués dans la synthèse des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse participe à la synthèse des phospholipides membranaires et de certaines hormones.
Les mitochondries possèdent deux bicouches lipidiques successives et contiennent un génome résiduel présentant la structure d’un génome bactérien.
Lorsqu’un ribosome libre traduit un peptide naissant contenant une séquence d’adressage de 20 à 30 acides aminés avec une région centrale hydrophobe, il est transporté vers la membrane du réticulum endoplasmique rugueux, où la synthèse protéique se poursuit.
Compléments
L’enveloppe nucléaire est constituée de deux bicouches lipidiques successives.
L’appareil de Golgi modifie les protéines après leur synthèse et synthétise des disaccharides.
Les lysosomes sont des compartiments acides qui hébergent des hydrolases capables de dégrader des molécules.
Les peroxysomes participent à l’oxydation des acides gras et renferment des enzymes antioxydantes.
Les microtubules du cytosquelette participent à la mitose.
L’ARN messager sort du noyau et est lu par des ribosomes libres ou accolés au réticulum endoplasmique rugueux.
★ À maîtriser
La vacuole est le plus gros organite de la cellule végétale et sa fonction principale est l’équilibre hydrique.
Les vacuoles contractiles des protistes emmagasinent de l’eau puis forment périodiquement un pont avec la membrane pour l’éjecter.
📌 La densité génétique est beaucoup plus faible chez les eucaryotes que chez les procaryotes.
Compléments
Une cellule protiste unicellulaire doit assurer seule toutes les fonctions nécessaires à son fonctionnement.
Le flagelle des protistes est constitué de microtubules.
Le génome humain est petit comparé à celui d’autres espèces.
★ À maîtriser
📌 Les bactéries possèdent une paroi contenant du peptidoglycane, alors que les archées ont une paroi de protéines et de polysaccharides dépourvue de peptidoglycane.
📌 Les bactéries Gram positives possèdent un épais réseau de peptidoglycane, tandis que les bactéries Gram négatives n’en ont qu’une seule couche, formant une paroi plus fine.
La matrice extracellulaire animale est constituée d’une phase structurée contenant des protéines de structure et d’adhésion, et d’une phase amorphe formée d’un gel hydraté contenant des protéoglycanes.
Les fibres de collagène sont souples mais non extensibles et s’opposent à l’étirement de la matrice extracellulaire.
La fibronectine relie des composants des phases amorphe et structurée de la matrice extracellulaire et se lie aux intégrines pour connecter la matrice à la cellule.
La paroi végétale assure le soutien et la rigidité, limite les échanges entre cellules, stocke des molécules de signalisation et protège mécaniquement et chimiquement la cellule.
📌 La paroi primaire végétale comprend une phase structurée de cellulose et une phase amorphe de pectine, d’extensine et d’hémicellulose.
Compléments
Les mycoplasmes sont des bactéries dépourvues de paroi cellulaire.
Lors de la coloration de Gram, l’alcool désorganise la membrane externe des bactéries Gram négatives, dont la paroi fine ne retient pas le colorant, tandis que la paroi épaisse des bactéries Gram positives empêche le lavage et retient le colorant.
La phase structurée de la matrice extracellulaire contient notamment le collagène, l’élastine et la fibronectine, tandis que la phase amorphe contient des protéoglycanes constitués de glycosaminoglycanes associés à des protéines.
🔄 La formation des fibres de collagène suit ces étapes :
Les peptides d’élastine sont liés de manière covalente dans la matrice et forment un réseau qui peut s’étirer puis retrouver sa forme normale.
Les protéoglycanes sont constitués à 90 % de sucres portant des groupements chargés, notamment des sulfates et des carboxylates, et contribuent à former un gel hydraté résistant à la compression.
Les glycosaminoglycanes sont des polysaccharides constitués par la répétition de sucres modifiés des centaines de fois.
La paroi végétale comprend une phase structurée et une phase amorphe ayant l’aspect d’un gel hydraté.
La lamelle mitoyenne végétale est un gel hydraté constitué de pectines, dont les ramifications permettent l’attachement à l’hémicellulose et à l’extensine.
★ À maîtriser
Compléments
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1. Quelle structure délimite chaque cellule vivante, qu’elle appartienne à une bactérie unicellulaire ou à un organisme humain composé d’environ cellules ?
2. Dans une cellule, des réactions dégradent et oxydent des substances, tandis que d’autres utilisent de l’ATP pour construire des molécules. Comment nommer l’ensemble de ces réactions ?
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Quelle membrane délimite chaque cellule vivante ?
Une membrane plasmique.
Quelles réactions constituent le métabolisme ?
Les réactions cataboliques et anaboliques.
Quels échanges caractérisent un système isolé ?
Il n’échange ni énergie ni matière avec l’extérieur.
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