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1 LES PROCARYOTESParmi les premiers microscopistes, RobertHooke (17e siècle) a observé des unitésmorphologiques appelés ce...
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A. Morphologie et fonctionsLes procaryotes sont les organismes les plusnombreux sur terreCertaines bactéries peuvent se dé...
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Représentation schématique d’une cellule procaryote
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Les hétérotrophes tirent leur énergie del’oxydation de composés organiques et donc setrouvent finalement dépendants des au...
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La cellule eucaryote contient des organites bordés de  membrane                                            Smooth         ...
A. Architecture cellulaireLes cellules eucaryotes, comme les procaryotessont limités par une membrane plasmique. Lasurface...
a. Le noyau contient l’ADN de la cellule-lieu de stockage de l’information génétique codéedans la séquence des bases des m...
b. Le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi  sont impliqués dans des modifications de protéines  membranaires et ...
c. Les mitochondries sont le siège du métabolisme    oxydatif-les mitochondries sont le siège de respirationcellulaire. Le...
Les mitochondries
d. Les lysosomes et les peroxysomes sont des réservoirs d’enzymes de dégradationLes lysosmes - découverts en 1949 par Chri...
e. Le cytosquelette organise le cytosol  Le cytosquelette - vaste réseau de filaments qui  confère à la cellule sa forme e...
Micrographie par immunofluorescencepour révéler l’actine, les mitochondries               et le noyau
B. Phylogénie et différenciation      Dessins de quelques cellules humaines
Arbrephylogéniquede l’évolutionde la viecellulaire surla Terre
Ledéveloppementembryonnaired’un poisson,d’unamphibien,d’un oiseau etd’unmammifère
A. Structures biologiquesOrganisationhiérarchiquede structuresbiologiques
Organisationhiérarchiquede structuresbiologiques
L’organization polymérique des protéines,des acides nucléiques et des polysaccharides
Formation de liaisons peptidiquesrésidusd’acides                                  Les protéinesaminés                     ...
Les monomères d’acides nucléiques sont des nucléotides Les nucléotides sont composés dun sucre, dune base    azotée hétéro...
Les cinq bases principales dans des         acides nucléiques                      A, G, T, C are present in DNA          ...
L’ADN contient le désoxyribose tandis    que l’ARN contient le ribose
Les acides nucléiques se forment par létablissement dune liaisoncovalente entre le groupe phosphoryle dun nucléotide et le...
Structure de la double hélice de l’ADN: deux  brins complémentaires et antiparallèlles                              Hydrog...
B. Processus métaboliques    La plupart des réactions biochimiques font    partie d’une voie métabolique:       E1       E...
L’énergie nécessaire aux processus anaboliquesest fournie grâce au catabolisme,essentiellement sous forme d’adénosinetriph...
5 L’ORIGINE DE LA VIE     La vie sur Terre a dû apparaître il y a 4     milliards d’années en trois étapes:   1. L’évoluti...
Les troisstades del’évolution dela vie
B. L’évolution chimiqueExpérience de Stanley Miller etHarold Urey (1953) simulant leseffets d’éclairs d’orage dansl’atmosp...
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1. Les procaryotes
A. Morphologie
2. Les eucaryotes
A. Architecture cellulaire
B. Phylogénie et différenciation
3. La biochimie: prologue
A. Structures biologiques
B. Processus métaboliques
4. L’origine de la vie

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Biologie - Cours: 1: La Vie

  1. 1. Cours: 1, La Vie1. Les procaryotesA. Morphologie2. Les eucaryotesA. Architecture cellulaireB. Phylogénie et différenciation3. La biochimie: prologueA. Structures biologiquesB. Processus métaboliques4. L’origine de la vie
  2. 2. Propriétés communes des organismes vivants:Capacité de récupérer de l’énergie àpartir d’aliments pour assurer leursdifférentes fonctionsPossibilité de s’adapter à deschangements dans leur environnementLa faculté de croître, se différencieret de se reproduire
  3. 3. Vers 1839 T. Schwann a été émise la théorie cellulaire C’est-a-dire ;1. Tous les êtres vivants sont constitues d’une ou plusieurs cellules2. La cellule est la plus petite unité possédant les caractéristiques du vivant3. Toute cellule provient de la division d’une autre cellule (R.Virchov, 1885)
  4. 4. 1 LES PROCARYOTESParmi les premiers microscopistes, RobertHooke (17e siècle) a observé des unitésmorphologiques appelés cellulesOn distingue deux grandes catégories decellules: les eucaryotes qui ont un noyaudélimité par une membrane qui renfermeleur ADN (acide désoxyribonucléique) etles procaryotes qui sont dépourvus denoyau
  5. 5. Les procaryotes, qui comprennent différentes types de bactéries, ont une structure simple et sont toujours unicellulairesLes eucaryotes, qui peuvent être multi-cellulaires ou unicellulaires, sont beaucoupplus complexesLes virus ne sont pas classés commeorganismes vivants, car ils sont dépourvusde machinerie métabolique qui leurpermettrait de se reproduire hors de leurcellule hôte
  6. 6. A. Morphologie et fonctionsLes procaryotes sont les organismes les plusnombreux sur terreCertaines bactéries peuvent se développerdans des conditions de vie hostiles auxeucaryotes, ou même exiger ces conditions,telles que des environnements chimiquesdéfavorables, des températures élevées(jusqu’à 113°C) ou l’absence d’oxygèneLa vitesse de reproduction est rapide (< 20min pour une division cellulaire)
  7. 7. a. Les procaryotes ont une anatomie relativement simple -observés pour la première fois en 1683 par l’inventeur du microscope, Antoine van Leeuwenhoek
  8. 8. Représentation schématique d’une cellule procaryote
  9. 9. b. Les procaryotes utilisent plusieurs sources d’énergie métaboliqueLes autotrophes peuvent synthétiser tous leursconstituants cellulaires à partir de molécules simplestelles que H2O, CO2, NH3 et H2S. Leschimiolithotrophes tirent leur énergie del’oxydation de substances inorganiques: 6CO2 + 6H2O С6Н12О6 + 6O2 2NH3 + 4O2 2HNO3 + 2H2O H2S + 2O2 H2SO4Des vastes colonies de chimiolithotrophes àcroissance extrêmement lente ont été découvertesà 5 km de profondeur de l’océan
  10. 10. Les hétérotrophes tirent leur énergie del’oxydation de composés organiques et donc setrouvent finalement dépendants des autotrophespour la fourniture de ces substances. Les aérobiesobligatoires (dont les animaux) doivent utiliserl’oxygène, tandis que les anaérobies utilisent desagents oxydants comme le sulfate ou le nitrateBeaucoup d’organismes peuvent dégraderpartiellement des composés organiques par desréactions d’oxydation/réduction appeléesfermentations. Les anaérobies facultatifs tels queE. Coli peuvent vivre avec ou sans oxygène. Lesanaérobies obligatoires, au contraire, sontempoisonnés par l’oxygène
  11. 11. 2 LES EUCARYOTES Les cellules eucaryotes ont un diamètre compris entre 10 et 100 µm, soit un volume 103 à 106 de fois supérieur à celui des procaryotesCe qui caractérise mieux la cellule eucaryoten’est pas la taille mais le fait qu’elle contientune multitude d’organites fermés par unemembrane, chacun ayant une fonctionspécialisée
  12. 12. La cellule eucaryote contient des organites bordés de membrane Smooth endoplasmic Nucleus reticulum Rough endoplasmic reticulum Flagellum Not in most Lysosome plant cells Centriole Ribosomes Peroxisome Golgi Microtubule apparatus Plasma membrane Cytoskeleton Intermediate filament Microfilament Mitochondrion
  13. 13. A. Architecture cellulaireLes cellules eucaryotes, comme les procaryotessont limités par une membrane plasmique. Lasurface de beaucoup de cellules eucaryotes estaugmentée par la présence de nombreusesprojections et/ou invaginationsDe plus la cellule englobe des portions du milieuextracellulaire par endocytose. Le contraire del’endocytose appelé exocytose, est un mécanismede sécrétion courant chez les eucaryotes
  14. 14. a. Le noyau contient l’ADN de la cellule-lieu de stockage de l’information génétique codéedans la séquence des bases des molécules d’ADNqui constituent les chromosomes Chromosomes - constitués de chromatine, un complexe d’ADN et de protéines Nucléole - un corps dense du noyau, lieu d’assemblage des ribosomes à partir d’ARN ribosomiaux et de protéines ribosomiales, synthétisées dans le cytosol. Les ribosomes immatures sont alors exportés dans le cytosol
  15. 15. b. Le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi sont impliqués dans des modifications de protéines membranaires et de protéines secrétées-le réticulum endoplasmique granuleux est garniede ribosomes impliqués dans la synthèse desprotéines liées aux membranes ou destinées à êtresécrétées-le réticulum endoplasmique lisse n’est pas associéà des ribosomes et est le siège de synthèse deslipides-l’appareil de Golgi est un empilement de vésiculesmembraneuses dans lesquelles ces moléculespoursuivent leur maturation
  16. 16. c. Les mitochondries sont le siège du métabolisme oxydatif-les mitochondries sont le siège de respirationcellulaire. Leur taille est comparable à celle d’unebactérie. Une cellule eucaryote type contient environ2000 mitochondries -la mitochondrie présente deux membranes: une membrane externe lisse et une membrane interne plissé en crêtes -les mitochondries ont deux compartiments: l’espace intermembranaire et la matrice. Les enzymes qui catalysent les réactions de la respiration se trouvent dans la matrice
  17. 17. Les mitochondries
  18. 18. d. Les lysosomes et les peroxysomes sont des réservoirs d’enzymes de dégradationLes lysosmes - découverts en 1949 par Christiande Duve (Prix Nobel, 1974). Les lysosomes sontdes sacs membraneux (diamètre 0.5 µm) remplisd’enzymes d’hydrolyseLes peroxysomes contiennent des enzymesd‘oxydation. Certaines réactions peroxysomialesproduisent du peroxyde d’hydrogène (H2O2), quiPeut être dégradé par la catalase: 2H2O2 2H2O + O2
  19. 19. e. Le cytosquelette organise le cytosol Le cytosquelette - vaste réseau de filaments qui confère à la cellule sa forme et la faculté de se déplacer et qui assure les mouvements de ses organites Composantes du cytosquelette: -microtubules (diamètre 250 Å) constitués de tubuline et qui guident les mouvements des organites-microfilaments (diamètre 90 Å) constituésd’actine et qui ont une fonction de soutien mécanique-filaments intermédiaires (diamètre 100-150 Å)constitués de keratine
  20. 20. Micrographie par immunofluorescencepour révéler l’actine, les mitochondries et le noyau
  21. 21. B. Phylogénie et différenciation Dessins de quelques cellules humaines
  22. 22. Arbrephylogéniquede l’évolutionde la viecellulaire surla Terre
  23. 23. Ledéveloppementembryonnaired’un poisson,d’unamphibien,d’un oiseau etd’unmammifère
  24. 24. A. Structures biologiquesOrganisationhiérarchiquede structuresbiologiques
  25. 25. Organisationhiérarchiquede structuresbiologiques
  26. 26. L’organization polymérique des protéines,des acides nucléiques et des polysaccharides
  27. 27. Formation de liaisons peptidiquesrésidusd’acides Les protéinesaminés peuventdipeptides contenir une ou plusieurstripeptides chaînesoligopeptides polypeptidiquespolypeptides Les protéines sont des polymères qui peuvent contenir jusqu’à 5000 acides aminés Dans la nature il existe 20 acides aminés différents
  28. 28. Les monomères d’acides nucléiques sont des nucléotides Les nucléotides sont composés dun sucre, dune base azotée hétérocyclique et dau moins un groupe phosphoryle Nitrogenous base (A) Phosphate group Sugar
  29. 29. Les cinq bases principales dans des acides nucléiques A, G, T, C are present in DNA A, G, U, C are present in RNA
  30. 30. L’ADN contient le désoxyribose tandis que l’ARN contient le ribose
  31. 31. Les acides nucléiques se forment par létablissement dune liaisoncovalente entre le groupe phosphoryle dun nucléotide et le groupehydroxyle du sucre dun autre nucléotide (liaison phosphodiestère):
  32. 32. Structure de la double hélice de l’ADN: deux brins complémentaires et antiparallèlles Hydrogen bonding between complementary base pairs (A-T or G-C) holds the two strands together
  33. 33. B. Processus métaboliques La plupart des réactions biochimiques font partie d’une voie métabolique: E1 E2 E3 E4 etcS A B P Voies cataboliques - par lesquelles les nutriments et substances cellulaires sont dégradés afin de fournir de l’énergie Voies anaboliques - synthèse de biomolécules à partir de molécules plus simples
  34. 34. L’énergie nécessaire aux processus anaboliquesest fournie grâce au catabolisme,essentiellement sous forme d’adénosinetriphosphate (ATP): ATP + H2O ADP + HPO42-Des processus qui consomme de l’énergie, commela contraction musculaire dépendent del’hydrolyse de l’ATP. Ainsi, les processusanaboliques et cataboliques sont couplés entreeux via la monnaie de l’énergie biologiqueuniverselle, l’ATP
  35. 35. 5 L’ORIGINE DE LA VIE La vie sur Terre a dû apparaître il y a 4 milliards d’années en trois étapes: 1. L’évolution chimique au cours de laquelle des simples molécules ont réagi pour former des polymères organiques complexes2. L’organisation spontanée de ces polymères pourdonner des entités capables de se répliquer3. L’évolution biologique aboutissant à la complexitédes formes modernes de vie
  36. 36. Les troisstades del’évolution dela vie
  37. 37. B. L’évolution chimiqueExpérience de Stanley Miller etHarold Urey (1953) simulant leseffets d’éclairs d’orage dansl’atmosphere réductriceprimitive (H2O, CH4, NH3, H2).La solution obtenue à la fincontenait des composésorganiques hydrosolsolublescomme des acides aminés. Lesbases des nucléotides peuventaussi être synthétisées dansdes conditions prébiotiques (enprésence d’HCN). La vie est néeprobablement suite à laformation de molécules d’ARNautoréplicatives

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