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1
LA MATIERE ET LA VIE
5
1 - La matière et ses niveaux d’organisation
6
Structure de la matière :
ATOMES et MOLECULES
7
Atome : 1 noyau (protons et neutrons)
un nuage d’électrons
8
Plusieurs atomes s’accrochent et
forment une MOLECULE
11
La molécule la plus complexe :
L’ ADN
12
Les molécules complexes peuvent transmettre de l’information
13
ligand Zone réceptrice Membrane cellulaire
14
2 - La matière vivante
15
Est vivante une structure qui :
2) est capable de se reproduire est capable d’organiser la matière
16
3 – les niveaux d’organisation
17
Les molécules se groupent et forment des CELLULES
Les cellules remplissent des fonctions
22
à fonctions complémentaires se groupent et forment des ORGANES
Les cellules à fonctions complémentaires se groupent et forment des ORGANES Les organes remplissent des fonctions
23
Exemple de l’estomac Cellules musculaires Cellules nerveuses
Cellules sécrétrices d’acide Cellules à mucus Artères et veines
24
coeur
26
à fonctions complémentaires se groupent et forment
Les organes à fonctions complémentaires se groupent et forment des systèmes (= appareils) Les systèmes remplissent des fonctions
27
Dissection de souris
28
Un grand nombre de systèmes à fonctions complémentaires forment un organisme
29
Thorax humain
31
D’autres niveaux existent
Populations Écosystème local (ex : mare) Écosystème général
32
4 - Les 7 caractéristiques de la VIE
33
4.1 – ORGANISATION COMPLEXE
34
Squelette de la main
35
4.2 – REPRODUCTION
36
Bactéries en cours de mitose
37
femelle chimpanzé et son jeune
Chatte et chaton femelle chimpanzé et son jeune
38
4.3 – CROISSANCE ET DEVELOPPEMENT
39
Poissons adulte et jeune
40
Embryons de poisson batracien reptile
oiseau mammifère
41
4.4 – ADAPTATION à L’ENVIRONNEMENT
42
Ficus temple Angkor-vat
43
HOMEOSTASIE = stabilité
44
4.5 – REACTIONS A L’ENVIRONNEMENT
45
Chauve-souris
46
Antennes papillon de nuit
47
4.6 – EVOLUTION
48
DARWIN : 1809 – 1882 Dates importantes : 1831 – 1836 : voyage
du Beagle 1859 : « Sur l’origine des espèces par le mécanisme de la sélection naturelle » 1871 : « la lignée humaine » Photo Darwin
49
Le « beagle » en mer
50
Voyage de Darwin
51
Pinsons de Darwin
52
1) à tout moment il existe,
entre les individus d’une même espèce, des variations morphologiques, physiologiques et comportementales. 2) certaines de ces variations ont, au moins partiellement, une base héréditaire
53
- 3) les êtres vivants ont une énorme capacité de reproduction ;
or, dans les conditions normales, leur nombre tend à rester globalement constant de génération en génération ceci résulte de la compétition qui s’instaure entre les individus en vue de l’acquisition des ressources disponibles dans le milieu, qui sont limitées.
54
4) le résultat de cette compétition est que certains individus,
mieux armés dans la lutte pour l’acquisition des ressources, auront plus de descendants que les autres ; ils transmettront à ces descendants leurs capacités, et ainsi l’espèce s’adaptera de mieux en mieux, de génération en génération, par ce phénomène de sélection naturelle.
55
Lignée humaine
56
4.7 – TOUTES CES PROPRIETES SONT POSSIBLES GRACE A LA CIRCULATION DE L’ENERGIE
57
4.7 – a) Homéostasie, croissance et réactions à l’environnement
nécessitent de la matière et de l’énergie
58
Thermographie thorax humain
59
Thermographie chien
60
Lion et lionceau
61
Rapace Et lapin
62
4.7 – b) matière et énergie circulent le long des chaînes trophiques
63
Le premier niveau est constitué
par les plantes chlorophylliennes qui utilisent l’énergie de la lumière solaire
64
Les plantes chlorophylliennes sont des êtres vivants AUTOTROPHES
65
Puis matière et énergie
circulent de niveau en niveau
66
Exemple d’êtres vivants HETEROTROPHES
(vaches)
67
steack
68
Ventre plat
69
piéride
70
merle
71
chat
72
Les saprophytes utilisent la matière organique en décomposition
champignons
73
On récupère de l’énergie en brisant les liaisons
entre les atomes des molécules
74
XVIIème Robert Hook LA CELLULE : unité fondamentale de la vie
1er microscope (X30) XVIIème : Antoon Leewenhoek : microscope (X300) XXème : microscope électronique (X )
75
LA CELLULE : Une membrane Un cytoplasme Un noyau
76
sépare le cytoplasme du milieu extérieur
LA CELLULE : Une membrane sépare le cytoplasme du milieu extérieur porte des récepteurs sensibles à certains ligands Un cytoplasme Un noyau
77
sépare le cytoplasme du milieu extérieur
LA CELLULE : Une membrane sépare le cytoplasme du milieu extérieur porte des récepteurs sensibles à certains ligands Un cytoplasme gel contenant en suspension des organites Un noyau
78
sépare le cytoplasme du milieu extérieur
LA CELLULE : Une membrane sépare le cytoplasme du milieu extérieur porte des récepteurs sensibles à certains ligands Un cytoplasme gel contenant en suspension des organites Un noyau contient le matériel génétique
79
Schéma cellule
80
cytosquelette
81
Épiderme oignon
82
Caryotype humain
83
5 Les molécules de la vie
84
Glucides Lipides Protéines Acides nucléiques
85
5 - 1 Les glucides
86
ribose
87
glucose
88
Glucides : Énergie rapide Génétique (ADN = acide désoxyribonucléique)
Synthèse des protéines (ARN = acide ribonucléique)
89
Formes de stockage : Amidon (plantes) Glycogène (animaux)
90
La glycémie est la concentration en glucose du sang
(valeur normale à jeun : 1g/litre Mesure de la glycémie
91
Bouteille coca
92
Bouteille coca et sucres
93
Yaourts aux fruits
94
5 - 2 Les lipides
95
Lipides : Réserve d’énergie Membrane cellulaire Stéroïdes sexuels
96
Lipides 1 – réserve d’énergie
97
Lipides : Réserve d’énergie Les lipides en excès sont stockés dans les lipocytes
99
- 2 - Les phospholipides :
100
Les phospholipides sont un constituant essentiel
de la membrane cellulaire
101
Les hormones sexuelles
H3C testostérone oestradiol
102
Les hormones sexuelles
testostérone oestradiol
103
5 - 3 Les protéines
104
Protéines : Rôles très nombreux Constitutifs de l’organisme
Transport de substances Enzymes (métabolisme) Hormones Mouvement immunité
105
Les protéines Éléments de base : Les acides aminés
106
Il existe 20 acides aminés
Il existe 20 acides aminés Ex : glycine, sérine, tryptophane, …
107
Acide aminé : élément de base des protéines
108
Carbone central
109
Atome d’hydrogène Carbone central
110
Atome d’hydrogène Carbone central NH2 : radical AMINE
111
Atome d’hydrogène CO OH : radical HYDROXYLE Carbone central NH2 : radical AMINE
112
Atome d’hydrogène CO OH : radical HYDROXYLE Carbone central NH2 : radical AMINE Chaîne latérale
113
H N O OH C GLYCINE TRYPTOPHANE
114
Des acides aminés aux protéines : La liaison peptidique
115
legos
116
Liaison peptidique -1- 1 acide aminé 1 acide aminé
Des acides aminés à la protéine : Liaison peptidique -1-
117
Liaison peptidique -1- 1 acide aminé 1 acide aminé
Des acides aminés à la protéine : Liaison peptidique -1-
118
Des acides aminés à la protéine :
Liaison peptidique -2-
119
Des acides aminés à la protéine :
Liaison peptidique -3-
120
Des acides aminés à la protéine :
Liaison peptidique -4-
121
Des acides aminés à la protéine :
Liaison peptidique -5-
122
Des acides aminés à la protéine :
Liaison peptidique -6- protéine eau
124
+ Acide aminé 1 Acide aminé 2 O H H C C N OH R H O H H C C N OH R H +
125
+ Acide aminé 1 Acide aminé 2 O H H C C N OH R H O H H C C N OH R H +
126
+ O H H C C N OH R H H2O O H H OH R O H H R H Acide aminé 1
eau protéine
127
Les différents niveaux
Les différents niveaux d'organisation d'une protéine 4 niveaux de complexité croissante
128
= ordre d’enchaînement
1er niveau : La SEQUENCE = ordre d’enchaînement des acides aminé
129
alanine proline tyrosine alanine leucine leucine glycine lysine
ALA – PRO – TYR – ALA –LEU – LEU – LYS – HIS … leucine tryptophane glycine lysine alanine histidine glycine tyrosine tryptophane
130
2ème niveau : STRUCTURE SECONDAIRE = hélice et feuillet
131
Hélice et feuillet
132
Exemple d’hélice
133
3ème niveau : STRUCTURE TERTIAIRE les cystéines forment des ponts disulfures
134
cystéine cystéine cystéine cystéine
135
Les ponts disulfures obligent la protéine
à se replier sur elle-même et à prendre une structure complexe
136
plusieurs sous-unités
4ème niveau : STRUCTURE QUATERNAIRE plusieurs sous-unités s’assemblent
137
Structure quaternaire ex : hémoglobine
138
Exemple de structure quaternaire
139
La complexité de structure des protéines en fait des molécules
La complexité de structure des protéines en fait des molécules porteuses d’information
140
2 exemples importants : La neuro-transmission (les récepteurs sont des protéines) Le fonctionnement hormonal (cas des hormones protéiques)
141
Membrane du neurone pré-synaptique
du neurone post- synaptique récepteur Molécules de neuro-transmetteur
142
synapse
143
sang Molécules d’hormone Membrane cellulaire cellule
récepteur Molécules d’hormone sang cellule Modifications du fonctionnement de la cellule
144
Rôle des protéines dans la synthèse de nouvelles molécules :
Rôle des protéines dans la synthèse de nouvelles molécules : Les enzymes
145
une nouvelle molécule
Problème : on veut fabriquer une nouvelle molécule à partir de constituants séparés dans la cellule
147
Une ENZYME est une PROTEINE qui possède 2 SITES particuliers
149
Les 2 constituants se fixent sur l’enzyme
150
Une liaison chimique se forme
151
La nouvelle molécule se détache L’enzyme est prête pour une nouvelle synthèse
152
En contrôlant le nombre
de molécules d’enzyme, la cellule contrôle l’intensité de la synthèse La fabrication des enzymes dépend du code génétique
153
LES ACIDES NUCLEIQUES ADN et ARN
154
Les constituants de base
– Les constituants de base DES ACIDES NUCLEIQUES
155
sucre bases phosphore adénine thymine cytosine guanine uracile T A
Ribose (ARN) ou Désoxyribose (ADN) adénine thymine G C cytosine guanine phosphore U uracile
156
ADN ARN Les nucléotides D D P P D D P P R R P P R R P P T A C G A U G
157
L’ ADN
158
ADN A D G C P P P P
159
ADN A D G C T D C G P P P P P
160
ADN A T D D (bicaténaire) P P G D C D P P G C D D P P T A D D P P
161
Structure de l’ADN : La double hélice
162
L’ ARN
163
sucre bases phosphore adénine thymine cytosine guanine uracile A T
Ribose (ARN) ou Désoxyribose (ADN) adénine thymine G C cytosine guanine phosphore U uracile
164
ADN A D G C P P P T D P
165
ADN A T D D P P G D C D P P G C D D P P T A D D P P
166
ARN n R Par rapport à l’ADN : Le désoxyribose est remplacé par P
G C Par rapport à l’ADN : Le désoxyribose est remplacé par du ribose 2) La thymine est Remplacée par de l’URACILE 3) l’ARN est souvent monocaténaire P P P n R P
167
– La réplication de l’ADN
168
de l’ADN réplication D D P P D P D P D P P D P D P T A G C G C D A T
1 - Ouverture de la chaîne
169
de l’ADN réplication D P D P D P D P D P P D P D P D P 2 - assemblage
170
A T T A G C C G A T CG CG TA TA GC GC GC GC GC GC TA TA AT AT AT AT TA TA GC GC CG CG A T T A G C C G A T T A G C C G G C G C GC GC TA TA AT AT 2 molécules d’ADN identiques 1 molécule1 d’ADN
172
La réplication de l’ADN permet la reproduction cellulaire : 1 cellule-mère donne 2 cellules-filles qui ont des patrimoines génétiques identiques
173
Les gènes
174
Un gène est un fragment d’ADN, donc un enchaînement de nucléotides.
Définition : Un gène est un fragment d’ADN, donc un enchaînement de nucléotides. Il contient l’information nécessaire à la fabrication d’une protéine (cette protéine pouvant être une protéine structurale, une enzyme …)
175
Séquençage du génome = Établir la liste des gènes d’un organisme +
Établir le liste ordonnée des bases qui constituent chaque gène Espèce humaine = environ gènes
178
premier exercice de génétique
Phénotype « yeux bleus »
180
PIGMENT BLEU
181
Synthèse de PIGMENT BLEU divers constituants +
182
divers constituants Synthèse de PIGMENT BLEU + ENZYME (protéine)
183
GENE divers constituants Synthèse de PIGMENT BLEU + ENZYME (protéine)
184
2 gènes identiques : sujet HOMOZYGOTE
PATERNEL MATERNEL + PIGMENT BLEU CHROMOSOMES 2 gènes identiques : sujet HOMOZYGOTE
185
2 gènes différents : sujet HETEROZYGOTE
PATERNEL MATERNEL + PIGMENT BLEU PIGMENT NOIR CHROMOSOMES 2 gènes différents : sujet HETEROZYGOTE
186
Un point de vocabulaire :
Gène DOMINANT Gène RECESSIF Génotype phénotype
187
2 gènes différents : sujet
PIGMENT BLEU + YEUX NOIRS PIGMENT NOIR 2 gènes différents : sujet HETEROZYGOTE PATERNEL MATERNEL Le caractère NOIR l’emporte sur le bleu : il est dit « DOMINANT » Le caractère bleu est dit « RECESSIF »
188
+ + + 2 caractères BLEUS : sujet HOMOZYGOTE RECESSIF
PIGMENT BLEU + 2 caractères BLEUS : sujet HOMOZYGOTE RECESSIF PIGMENT BLEU PATERNEL MATERNEL PIGMENT NOIR + 2 caractères NOIRS : sujet HOMOZYGOTE DOMINANT PIGMENT NOIR PATERNEL MATERNEL PIGMENT BLEU + 2 gènes différents : sujet HETEROZYGOTE PIGMENT NOIR PATERNEL MATERNEL
189
LA TRANSMISSION DES CARACTERES
190
Spermatozoïdes 23 chr. Ovules 23 chr
RAPPEL : LES GAMETES (ovules et spermatozoïdes) NE CONTIENNENT QUE LA MOITIE DES CHROMOSOMES Ovules 23 chr Homme adulte 46 chr. femme adulte FECONDATION 46 chr.
191
Yeux bleus spermatozoïdes
192
Yeux bleus spermatozoïdes Yeux bleus ovules
193
spermatozoïdes ovules Yeux bleus
194
spermatozoïdes ovules Yeux bleus Yeux bleus
195
Yeux noirs spermatozoïdes
196
Yeux bleus spermatozoïdes Yeux bleus ovules
197
spermatozoïdes Yeux bleus ovules
198
spermatozoïdes Yeux bleus ovules
199
Yeux noirs spermatozoïdes Yeux noirs ovules
200
Yeux noirs spermatozoïdes Yeux noirs ovules
201
Yeux noirs spermatozoïdes Yeux noirs ovules
202
LES GROUPES SANGUINS
203
ANTIGENE A A A A A A A A A A A A A
AGGLUTININE ANTI-B ANTIGENE A Anti-B Anti-B Anti-B A A A Anti-B A Anti-B Anti-B A Anti-B Anti-B A A A Anti-B Anti-B A Anti-B A Anti-B A A Anti-B Anti-B Anti-B
204
Il existe 2 sortes d’antigènes sur les hématies : A et B
Il existe 2 sortes d’agglutinines dans le plasma : anti-A et anti-B Anti-A Anti-A Anti-B Anti-B Anti-B Anti-A Anti-B Anti-A Anti-A Anti-B
205
Groupe A Groupe O Groupe AB Groupe B
206
Groupe A Groupe O Groupe AB Groupe B
Anti-A Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-A Anti-B Anti-B Anti-B Groupe A Anti-A Groupe O « donneur universel » Anti-B B A B Anti-A Anti-A Anti-A Anti-A Anti-A Anti-A Groupe AB « receveur universel » Groupe B
207
TRANSFUSION DE SANG « B » DESTRUCTION DES HEMATIES DU SANG TRANSFUSE
CHEZ UN RECEVEUR A B B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B Anti-B DESTRUCTION DES HEMATIES DU SANG TRANSFUSE CHOC TRANSFUSIONNEL
208
A B AB O oui D O N N E U R non A AB B O R E C V U
209
L’HEREDITE DES GROUPES SANGUINS
AA AO OO A et B dominent O AA et AO groupe A BB et BO groupe B AA et BB groupe AB OO O A O B AB BO AO OO O OO
210
La synthèse des protéines
211
ADN ARNm PROTEINE transcription traduction noyau cytoplasme
212
la transcription ADN ARNm (gène)
213
brin codant brin matrice
AAATTGCTAGCTATGCTGCTACGTTACCGGTAGCTTAAG TTTAACGATCGATACGACGATGCAATGGCCATCGAATTC gène brin matrice
214
gène EXON 1 INTRON EXON 2 INTRON EXON 3 INTRON EXON 4
site promoteur séquence transcrite Site de terminaison Séquence -35 : T T G A C A Séquence -10 : T A T A T T Détermine le brin codant Détermine le point de début de transcription
215
CTATGCTGCTACGTTAC GATACGACGATGCAATG
216
CTATGCTGCTACGTTAC G ACGATGCAATG G C A T 1 – ouverture de l’ADN
217
CTATGCTGCTACGTTAC G ACGATGCAATG C G G C U A A T ARN prémessager
2 - début de la Synthèse de l’ARN prémessager ARN prémessager
218
CTATGGTGCTACGTTAC GATACCA ATG UGCUAC A G CGATGC G U A
3 – progression de la synthèse de l’ARN prémessager
219
4 – fin de la synthèse de l’ARN prémessager
CTATGGTGCTACGTTAC GATACCACGATGCAATG UAUGGUGCUACGUUA 4 – fin de la synthèse de l’ARN prémessager
220
gène EXON INTRON EXON 2 INTRON EXON 3 INTRON EXON 4 ARN prémessager
221
gène ARN prémessager excision
EXON INTRON EXON 2 INTRON EXON 3 INTRON EXON 4 ARN prémessager excision
222
gène ARN prémessager excision épissage ARN messager
EXON INTRON EXON 2 INTRON EXON 3 INTRON EXON 4 ARN prémessager excision épissage ARN messager
223
ADN ARNm noyau transcription ARNm cytoplasme
224
ADN ARNm PROTEINE transcription traduction noyau cytoplasme
225
la traduction ARNm PROTEINE
226
Lieu de la synthèse : les RIBOSOMES
227
Grosse sous-unité petite sous-unité RIBOSOME
229
Comment établir la correspondance ?
4 bases : A U G C 20 acides aminés Comment établir la correspondance ?
230
Comment établir la correspondance ? 1 bases : 4 possibilités A U G C
4 bases : A U G C 20 acides aminés Comment établir la correspondance ? 1 bases : 4 possibilités A U G C
231
1 bases : 4 possibilités A U G C
4 bases : A U G C 20 acides aminés Comment établir la correspondance ? 1 bases : 4 possibilités A U G C 2 bases : 16 possibilités AA AU AG AC UA UU UG UC . . .
232
1 bases : 4 possibilités A U G C
4 bases : A U G C 20 acides aminés Comment établir la correspondance ? 1 bases : 4 possibilités A U G C 2 bases : 16 possibilités AA AU AG AC UA UU UG UC . . . 3 bases : 64 possibilités AAA AAU AAG AAC AUA AUU AUG AUC AGA AGU AGG AGC ACA ACU ACG ACC . . .
233
CE CODE EST UNIVERSEL LA LISTE DES CODONS ET DE LEURS CORRESPONDANCES
Sur l’ARN messager, chaque Acide Aminé est représenté par un TRIPLET de bases = un CODON LA LISTE DES CODONS ET DE LEURS CORRESPONDANCES EN ACIDES AMINES CONSTITUE LE CODE GENETIQUE CE CODE EST UNIVERSEL
234
2 REDONDANCE 1 3
235
U A C ARN de transfert Anti-codon Acide aminé Site d’accrochage
de l’acide aminé U A C Anti-codon
236
A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val
237
U A C MET A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val
238
U A C MET A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val
239
G A A LEU U A C MET A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val
240
G C A ARG U A C MET G A A LEU A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val
241
U A C G A A G C A A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val C A A VAL
242
U A C G A A G C A C A A A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val MET
243
U A C G A A G C A C A A A U G C U U C G U G U U Met Leu Arg Val MET
244
ribosome
245
1er facteur d’amplification :
fabriquer de nombreux ARNm lors d’une seule ouverture de l’ADN CTATGGTGCTACGTTAC GATACCACGATGCAATG UAUGGUGCUACGUUA UAUGGUGCUACGUUA UAUGGUGCUACGUUA UAUGGUGCUACGUUA UAUGGUGCUACGUUA
246
ARNm ribosomes protéine 2ème facteur d’amplification :
lecture par un grand nombre de ribosomes ribosomes protéine ARNm
247
Protéine brute protéine fonctionnelle : LA MATURATION DES PROTEINES
248
Schéma cellule
249
RETICULUM : Maturation de la protéine
250
PROTEINE : de STRUCTURE exportée FONCTIONNELLE enzyme transport
251
exportée PROTEINE : de STRUCTURE FONCTIONNELLE enzyme transport
hormone … FONCTIONNELLE enzyme transport Contrôle d’une réaction chimique
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