Fiche de révision : Organisation et Fonction du Vivant

📋 Plan du Cours

1. Organisation hiérarchique du vivant et polymérisation des macromolécules
2. Structure, types et rôles des glucides dans l’organisme
3. Synthèse et types d’ARN impliqués dans la traduction des protéines
4. Mécanismes de transcription de l’ADN en ARN messager
5. Processus de traduction : rôle des ribosomes, ARNt et étapes clés
6. Composition du cytosol et contenu de la membrane plasmique
7. Principes thermodynamiques du métabolisme cellulaire et production d’ATP
8. Fonctions, génome et transmission des mitochondries
9. Caractéristiques des cellules procaryotes et eucaryotes
10. Cycle cellulaire : phases de croissance, synthèse et préparation à la division
11. Phases et mécanismes de la mitose avec contrôle des points de contrôle
12. Types de mutations génétiques et leurs impacts sur la séquence protéique

📖 1. Organisation hiérarchique du vivant et polymérisation des macromolécules

🔑 Notions clés & Définitions

• Dépolymérisation : Réaction d’hydrolyse qui dégrade des molécules complexes en molécules plus simples en ajoutant de l’eau, avec libération d’énergie utilisable immédiatement sous forme d’ATP.
• Macromolécule : Grosses molécules composées de milliers d’atomes liés par des liaisons covalentes, appelées aussi polymères.
• Cellules : Niveau d’organisation du vivant situé après les organites et avant les tissus dans la hiérarchie emboîtée du vivant.

📝 Points essentiels

• L’organisation du vivant suit une hiérarchie emboîtée : atomes < molécules < organites < cellules < tissus < organes < organisme.
• Les macromolécules sont de grosses molécules composées de milliers d’atomes liés par des liaisons covalentes.
• La polymérisation correspond au passage d’un monomère à une macromolécule.
• La polymérisation est une réaction de déshydratation.
• Le catabolisme correspond au passage d’une macromolécule à un monomère par dégradation ou dépolymérisation.
• Macromolécules = grosse molécules composées de milliers d’atomes liés par des liaisons covalentes, on appelle ça aussi des polymères.
• => dans les chloroplastes
• Il y a une réaction en chaîne qui permet de transformer l’énergie lumineuse captée en énergie chimique : ATP et NADPH
• ATP et NADPH sont nécessaires pour la phase 2 (Poliquin et Mauffette, 1997) Quand on a vérifié nos hypothèses et qu’elles sont publiés, rien n’est a 100% vrai on continue toujours à chercher autour de ce domaine.

💡 À retenir

Les macromolécules sont de grosses molécules composées de milliers d’atomes liés par des liaisons covalentes.

📖 2. Structure, types et rôles des glucides dans l’organisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Les neurones : Vue macroscopique du SNC : Les corps des neurones => substance grise Les axones myélinisés
• Cellulose : Polymère de glucose qui constitue l’essentiel de la paroi des cellules végétales et lui confère sa rigidité.
• Glucides : Les cellules animales obtiennent du glucose en décomposant des glucides complexes provenant de l’alimentation ou en convertissant d’autres molécules.

📝 Points essentiels

• Les monosaccharides sont les glucides les plus simples : une seule molécule de sucre.
• Les monosaccharides sont absorbés directement dans le sang.
• Le glucose est le principal carburant du corps.
• Le fructose est le sucre des fruits.
• Le glycogène est un polysaccharide de stockage chez les animaux.
• Chez l’homme et les autres vertébrés, le glycogène est stocké principalement dans le foie et les cellules musculaires.

💡 À retenir

Les monosaccharides sont les glucides les plus simples : une seule molécule de sucre.

📖 3. Synthèse et types d’ARN impliqués dans la traduction des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés : Petites molécules de base qui s’assemblent pour former les protéines; avec seulement 20 acides aminés, on fait toutes les protéines du corps.
• Code de la santé publique : Code juridique cité pour encadrer les conditions de validité de toute recherche impliquant la personne humaine, avec référence à l’article L1123-7.

📝 Points essentiels

• L’ARNm mature est réduit et peut sortir du noyau.
• Le ribosome est un complexe composé d’ARNr + protéines Le ribosome est composé de 2 sous unités Grande su / ArnR+ protéine Encodage de l’information ADN ARN polymérase ARN ARNm mature ( qui est réduit ) peut sortir du noyau (mette photo ) Tous nos gènes commencent par ATG c’est le codon d’initiation start Codon d’arrêt stop TGA / TAG/ TAA Pour que les enzymes sachent le délimiter Initiation - La polymérase se fixe au promoteur sur l’ADN duplex - La polymérase dénature le duplex.

💡 À retenir

L’ARNm mature est réduit et peut sortir du noyau.

📖 4. Mécanismes de transcription de l’ADN en ARN messager

🔑 Notions clés & Définitions

• En science : La méthode scientifique : En science, une théorie s’appuie sur des faits scientifiques, c’est différents d’une hypothèse.
• Chromosome : Ils protègent contre la dégradation et le raccourcissement du chromosome en vieillissant
• Transcription : Passage de l’information de l’ADN vers l’ARN, avec production d’un ARN simple brin capable de sortir du noyau.

📝 Points essentiels

• L’ARN polymérase se fixe au promoteur sur l’ADN duplex au début de la transcription.
• L’ARN polymérase dénature le duplex et forme une bulle de transcription.
• Le brin codant porte l’information génétique que l’on veut transcrire.
• La transcription est décrite comme un passage de l’information ADN vers ARN, avec un ARN simple brin.

💡 À retenir

La transcription correspond à une lecture orientée de l’ADN par l’ARN polymérase. L’enzyme se fixe au promoteur, ouvre le duplex, lit le brin matrice et produit un ARN simple brin.

📖 5. Processus de traduction : rôle des ribosomes, ARNt et étapes clés

🔑 Notions clés & Définitions

• Les plantes : Organismes vivants autotrophes capables de transformer l’énergie lumineuse en matière organique grâce à la photosynthèse.
• Meilleure schéma expérimental possible : Démarche de recherche qui consiste à réduire le nombre d’animaux, poser une question de recherche originale, faire une revue de ce qui est déjà publié, utiliser des études statistiques pour prévoir le nombre optimal et partager les données entre laboratoires.
• Formation du complexe d’initiation : Première étape de la synthèse des protéines au cours de laquelle se met en place un complexe réunissant la petite sous-unité du ribosome, l’ARNm, des facteurs d’initiation et un ARNt initiateur spécial.

📝 Points essentiels

• La traduction a lieu dans le cytoplasme.
• Un codon correspond à une séquence de trois bases successives de l’ARNm lue dans le sens 5’ vers 3’.
• L’ARNt lit l’ARNm grâce à sa boucle anticodon en antiparallèle.
• Le ribosome se transloque sur l’ARNm pendant la traduction.
• Le site A reçoit l’ARNt chargé, le site P porte la liaison peptidique, et le site E permet la sortie de l’ARNt déchargé.

💡 À retenir

La traduction a lieu dans le cytoplasme.

📖 6. Composition du cytosol et contenu de la membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Bicouche de phospholipides qui entoure toute la cellule, la limite et contrôle ce qui entre et ce qui sort.
• Structure osseuse : Protection du cerveau assurée par le crâne et de la moëlle épinière assurée par les vertèbres.
• Dioxyde de carbone (CO2) : Bonus : Les déchets produits lors de ce processus assurent notre survie La photosynthèse : Biosynthèse de molécules organiques simples à partir du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O) grâce à l’énergie photonique (lumineuse)

📝 Points essentiels

• La membrane plasmique est une bicouche de phospholipides qui entoure toute la cellule.
• Le cytosol est un milieu liquide contenant environ 75 % d’eau.

💡 À retenir

La membrane plasmique est une bicouche de phospholipides qui entoure toute la cellule.

📖 7. Principes thermodynamiques du métabolisme cellulaire et production d’ATP

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : Ensemble des réactions qui permettent de produire et d’utiliser l’énergie de la cellule.
• Catabolisme : Les successions d’anabolisme et de catabolisme ont pour objectif de produire de l’atp, l’ATP est nécessaire à la vie humaine, elle est notre source d’énergie.

📝 Points essentiels

• À l’échelle cellulaire, les réactions exergoniques sont appelées catabolisme.
• À l’échelle cellulaire, les réactions endergoniques sont appelées anabolisme.
• • ΔG = 0 La réaction est à l'équilibre A l’échelle cellulaire • ΔG < 0 : Les réactions exergoniques sont appelées « catabolisme » • ΔG > 0 : Les réactions endergoniques sont appelées « anabolisme ».
• (exergonique)
• ΔG > 0 La réaction est défavorable (non spontanée) et n’a lieu que si de l'énergie libre peut être gagnée (endergonique).

💡 À retenir

À l’échelle cellulaire, les réactions exergoniques sont appelées catabolisme.

📖 8. Fonctions, génome et transmission des mitochondries

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitochondrie : Organite très important de production d’énergie, situé au niveau des crêtes où se synthétise l’ATP, et impliqué aussi dans la production de NADH, de chaleur, la synthèse de stéroïdes hormonaux, la séquestration du Ca2+ et le déclenchement de l’apoptose.

📝 Points essentiels

• La mitochondrie code environ 20 % de ses protéines, le reste dépend de l’ADN nucléaire cellulaire.
• La mitochondrie assure la production d’ATP et de NADH.

💡 À retenir

La mitochondrie est un organite énergétique majeur qui produit de l’ATP sur ses crêtes et remplit aussi d’autres fonctions cellulaires. Elle possède son propre ADN circulaire, mais ne code qu’une partie de ses protéines, et sa transmission est maternelle.

📖 9. Caractéristiques des cellules procaryotes et eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Reproduction : Capacité d’une espèce à se reproduire par elle-même.
• Les procaryotes : Deux grandes familles du vivant constituées de cellules unicellulaires d’environ 1 à 2 μm, sans noyau, avec un ADN circulaire libre dans la cellule et un chromosome unique localisé dans le nucleoïde.
• Cellules eucaryotes : Cellules du vivant caractérisées par la présence d’un noyau.

📝 Points essentiels

• Les procaryotes comprennent deux lignées : bactéries et archées.
• L’ADN des procaryotes est circulaire et circule librement dans la cellule, sans noyau.
• Le chromosome unique des procaryotes est localisé dans le nucleoïde.
• La reproduction des procaryotes se fait par fission binaire.

💡 À retenir

Les procaryotes comprennent deux lignées : bactéries et archées.

📖 10. Cycle cellulaire : phases de croissance, synthèse et préparation à la division

🔑 Notions clés & Définitions

• Croissance : Augmentation en taille ou en nombre de cellules.

📝 Points essentiels

• La phase G1 correspond à une croissance active avec fabrication d’organites et de protéines.
• La phase G2 est la dernière phase de préparation avant la division.
• Pendant la phase G2, la cellule vérifie que l’ADN a bien été dupliqué.
• Pendant la phase G2, la cellule fabrique les protéines nécessaires à la mitose.

💡 À retenir

Le cycle cellulaire est une succession de phases où la cellule grandit, duplique son ADN puis se prépare à la division. L’interphase comprend G1, S et G2, avec une croissance active, la copie de l’ADN et les vérifications finales avant la mitose.

📖 11. Phases et mécanismes de la mitose avec contrôle des points de contrôle

🔑 Notions clés & Définitions

• Prophase : Phase de la mitose durant laquelle les chromosomes se condensent et deviennent visibles.
• Métaphase : Phase de la mitose durant laquelle les chromosomes s’alignent au centre de la cellule, sur le plan équatorial, sous l’action des fuseaux mitotiques.
• Anaphase : Phase de la mitose durant laquelle les chromatides sœurs se séparent au niveau du centromère et migrent vers les pôles opposés.
• Télophase : Phase de la mitose durant laquelle deux noyaux commencent à se reformer, avec reformation de la membrane nucléaire et décondensation des chromosomes.

📝 Points essentiels

• La mitose divise le noyau en deux noyaux identiques contenant la même quantité d’ADN.
• En prophase, les chromosomes se condensent et deviennent visibles.

💡 À retenir

La mitose divise le noyau en deux noyaux identiques contenant la même quantité d’ADN.

📖 12. Types de mutations génétiques et leurs impacts sur la séquence protéique

🔑 Notions clés & Définitions

• Recherche : Avoir énormément de cortisol circulant (hormone de vigilance) provoque la résistance à l’insuline, il y a des régions du cerveau ou le sucre va être très mal géré, très peu utilisé ou extrêmement utiliser.
• Alternatives : Méthodes de bio-informatique (Big DATA) Inserm « L’ensemble des données disponibles sur la santé, au sens large du terme, recueillies auprès de différentes sources.
• Dans la séquence : Partie de l’information génétique où une altération sur un seul nucléotide peut modifier la séquence des protéines traduites.

📝 Points essentiels

• Les substitutions de bases ne provoquent pas de décalage du cadre de lecture.
• Une mutation faux sens change l’acide aminé codé.
• Une mutation non-sens transforme un codon en codon stop.

💡 À retenir

Les substitutions de bases ne provoquent pas de décalage du cadre de lecture.

🧩 Compléments de couverture

1. La polymérisation est aussi appelée synthèse ou anabolisme, et elle correspond au passage d’un monomère à une macromolécule.
2. La dépolymérisation est une réaction d’hydrolyse, c’est-à-dire qu’elle ajoute de l’eau pour casser les macromolécules.
3. Les éléments issus du catabolisme ne sont pas perdus : ils peuvent être réemployés pour fabriquer de nouvelles molécules ou intégrés à d’autres réactions métaboliques.
4. Les glucides comprennent chimiquement des atomes de carbone, et le cours distingue surtout les monosaccharides et les polysaccharides.
5. La cellulose est un polysaccharide à rôle structural : elle constitue une partie de la paroi végétale.
6. La transcription se fait dans le sens 5’ vers 3’, avec une vitesse d’environ 50 nucléotides par seconde et par molécule d’enzyme.
7. La terminaison de la transcription peut être rho-indépendante, avec séquence palindromique et formation d’une épingle à cheveux sur l’ARN.
8. Le ribosome possède trois sites fonctionnels pour les ARNt : A, P et E.
9. La traduction se termine quand un codon stop est lu, avec intervention de facteurs de terminaison ou de libération.
10. L’éveil – film) 1957 : L’URSS lance une chienne « Laika » en orbite 1960’s 1ère tragédie : Thalidomide.
11. 1996 – 1er clonage du premier mammifère, la Brebis Dolly Les députés pour un plan d’action européen pour mettre fin à l’utilisation d’animaux dans la recherche et l’expérimentation.
12. Five freedoms: Farm Animal Welfare Council, UK, 1995 Etat de bien-être : 5 Libertés 1.
13. La fraude est aussi présente en science, il faut faire très attention quand on fait des recherches (article rétracté = fraude) Tuskegee Syphilis Study : Une étude menée aux Etat-Unis débutée en 1932 par le U.
14. Ex : essai clinique précoce pour un vaccin contre le VIH : le comptage des cellules immunitaires jusqu’à 800 mesures/ patient/ visite, + l’expression des gènes des volontaires : 20 000 gènes /patient /visite.
15. Métabolisme : Produire et utiliser son énergie 3. Homéostasie : maintenir un environne.
16. Croissance : augmentation en taille ou en nombre (transformation de la vie) 5. Réactivité : Réponse à un stimulus 6.
17. Partie : principalement les feuilles. Action : insuffisance cardiaque congestive et certaines arythmies cardiaques.
18. Les 2 brins sont reliés entre eux par les bases azotées (liaison hydrogène) A – T / G –C Quand ce n’est pas le cas c’est qu’il y a des mutations.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de Synthèse

Transcription et traduction

Procaryotes et eucaryotes

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confondre polymérisation et dépolymérisation : la polymérisation va du monomère vers la macromolécule, la dépolymérisation fait l’inverse par hydrolyse.
2. Confondre catabolisme et anabolisme : les réactions exergoniques sont associées au catabolisme, les endergoniques à l’anabolisme.
3. Confondre transcription et traduction : la transcription produit un ARN à partir de l’ADN, la traduction produit une protéine à partir de l’ARNm.
4. Confondre procaryotes et eucaryotes : les procaryotes n’ont pas de noyau et possèdent un ADN circulaire libre.
5. Confondre phase G1 et phase G2 : G1 correspond à une croissance active, G2 à la préparation finale avant la division.
6. Confondre membrane plasmique et cytosol : la membrane est une bicouche de phospholipides, le cytosol est un milieu liquide riche en eau.

✅ Checklist Examen

1. Définir la hiérarchie du vivant : atomes, molécules, organites, cellules, tissus, organes, organisme.
2. Savoir que les macromolécules sont aussi appelées polymères.
3. Relier polymérisation à une réaction de déshydratation.
4. Relier dépolymérisation à une hydrolyse libérant de l’énergie utilisable sous forme d’ATP.
5. Identifier la cellulose comme un polymère de glucose à rôle structural dans la paroi végétale.
6. Décrire la transcription comme une lecture orientée de l’ADN par l’ARN polymérase au niveau du promoteur.
7. Retenir que l’ARNm mature est réduit et peut sortir du noyau.
8. Associer le ribosome à un complexe d’ARNr et de protéines.
9. Distinguer les phases G1, S et G2 du cycle cellulaire.
10. Connaître les caractéristiques des procaryotes : unicellulaires, sans noyau, ADN circulaire, chromosome unique dans le nucleoïde.
11. Retenir que la mitochondrie produit de l’ATP et du NADH et possède son propre ADN circulaire.
12. Savoir que les mutations peuvent modifier la séquence protéique quand elles touchent l’information génétique.