Chapitre 1: Le Vivant Zoom sur l’organisation du vivant p. 6

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1 Chapitre 1: Le Vivant Zoom sur l’organisation du vivant p. 6
L’échelle du vivant p. 8 Les composés chimiques du vivant p. 9 Tout écosystème est traversé par deux flux p. 11 Les enzymes : les ouvrières chimiques p. 12

2 Le vivant est organisé Biosphère Individu Cellule Ecosystèmes Systèmes
Biotope Biocénose Communautés Populations Individus Individu Systèmes Organes Tissus Cellules Cellule Organites Molécules Atomes

3 L’échelle du vivant

4 Les composés chimiques du vivant
Matière Minérale Matière Organique Les glucides (énergie et structure) Mono-, di-, polysaccharides Les lipides (réserve d’énergie et structure) Acide gras, triglycérides, phospholipides et stérols Les protides (structure et fonctionnalité) Acides aminés, polypeptides et protéines Les acides nucléiques (informations génétiques) ADN et ARN L’eau Les composés minéraux (dissous dans le sang ou présents dans les os, ….)

5 Tout écosystème est traversé par deux flux
Flux de matière et d’énergie

6 Les enzymes : Les ouvrières chimiques
Les enzymes sont les ouvrières qui permettent les réactions chimiques complexes de notre corps . Ce sont des protéines qui vont pouvoir être réutilisables. Elles agissent en 3 étapes: fixation au substrat, réaction chimique et libération des produits.

7 Chapitre 2: La cellule La cellule au M. O. p. 14
D’autres moyens d’étude de la cellule p.15D5 L’ultrastructure cellulaire p. 18

8 La cellule au M. O. Cellule végétale Cellule animale

9 Microscope optique Microscope électronique

10 La cellule au M. O. Critères Cellule végétale Cellule animale
Paroi cellulaire Donne sa rigidité à la plante et est constituée de cellulose Absente Membrane cytoplasmique Délimite le contenu de la cellule et détermine ce qui entre et sort de la cellule Cytoplasme Milieu gélatineux, le CYTOSOL, dans lequel baignent les organites Vacuole De grande taille, elle contient bcp d’eau. L’entrée d’eau dans la vacuole (turgescence) entraine son gonflement et permet la croissance de la cellule. Elle est également un lieu de stockage. Unité de petite taille (invisible au M.O.), elle intervient dans la digestion, les sécrétions, … Plastes Contiennent des substances de réserves ou des pigments. Ex: chloroplaste contient de la chlorophylle. Absents Noyau Lieu de stockage du patrimoine héréditaire (info. Génétique) et des informations pour la synthèse des protéines, sous forme d’A.D.N..

11 L’ultrastructure cellulaire
3.1. La membrane (cyto-)plasmique p. 18 Délimitation de la cellule Double couche de phospholipides et protéines Phospholipide est constitué d’une tête hydrophile et d’une queue hydrophobe Structure en mosaïque fluide

12 3.2. Le cytoplasme Zone comprise entre la membrane plasmique et le noyau; Cytosol (milieu aqueux) et cytosquelette (microtubules, microfilaments et filaments intermédiaires); Organites en perpétuels mouvements => CYCLOSE

13 3.3. Le noyau De forme sphérique, composé d’une double membrane, percée de pores; Composé du nucléoplasme et de nucléole(s); Nucléoplasme est constitué de chromatine (ADN); Nucléole (ARN et protéines).

14 3.4. Le réticulum endoplasmique
En contact avec le noyau; Peut être couvert de ribosomes => Réticulum endoplasmique rugueux; Si pas de ribosomes => Réticulum endoplasmique lisse

15 3.5. Les ribosomes Petits granulés de 10 à 20 nm de diamètre;
Libre ou fixés (R.E.R.); Peut être associés en chainette => Polysome.

16 3.6. L’appareil de Golgi Empilement de 4 à 5 saccules;
Saccules forment des vésicules par bourgeonnement.

17 3.7. Les mitochondries Bâtonnets de 0.2 à 4 µm de longueur;
Double membrane, membrane externe lisse et interne en replis, crêtes mitochondriales; Présence d’ADN mitochondriale.

18 3.8. Les plastes Présents dans les cellules végétales;
Chromoplastes, amyloplastes , chloroplastes, oléoplastes, …; Chloroplastes: Double membrane; Thylacoïdes, stroma , amidon et ADN.

19 3.9. Centrosome et centrioles
Présents dans les cellules animales; Gère la production des microtubules.

20 3.10. Les lysosomes Petites vésicules contenant des enzymes digestives; Simple membrane.

21 3.11. Les vacuoles Vésicules remplies d’eau, de sucres, de sels minéraux, … Petites et multiples pour les cellules animales; Unique et de grande dimension dans la cellule végétale.

22 Epaisse, rigide et perméable.
3.12. La paroi cellulaire

23 Chapitre 3: La cellule : Unité de vie
La membrane cytoplasmique p. 26 Le chloroplaste p. 30 La mitochondrie p. 32 Une fabrique de protéines p. 34 (voir chapitre 4) Le cytosquelette p. 36 Toutes les cellules ne présentent pas le même aspect p. 37

24 3.1. La membrane plasmique (I)
La cellule, pour vivre, doit prélever des nutriments dans le milieu extracellulaire, et rejeter des déchets dans ce même milieu. Grâce à sa membrane et la perméabilité sélective de celle-ci, elle peut donc se laisser traverser par certaines espèces et refuser l’entrée d’autres. La traversée de la membrane peut se faire sans dépense d’énergie pour la cellule, on parle dans ce cas de transport passif. Mais elle peut également fournir de l’énergie pour faire traverser certaines substances, on parle alors de transport actif.

25 3.1. La membrane plasmique (II)
Transport passif: Il se base sur un phénomène physique de diffusion. Les molécules se déplacent naturellement selon un gradient de concentration, elles vont d’un milieu moins concentré vers un milieu plus concentré. Ce sont des molécules de petite dimension et non polaire qui l’utilisent pour traverser la membrane. Cela peut également être de petites molécules polaires qui passent par des protéines transmembranaires.

26 3.1. La membrane plasmique (III)
Transport actif: Il se réalise par l’intermédiaire de protéines transmembranaires toujours, avec apport d’énergie et généralement contre le gradient de concentration. Ce sont des molécules de plus grande dimension et souvent polarisées.

27 3.1. La membrane plasmique (IV)
Transport de matériaux plus volumineux (transport actif): Vers le cytoplasme => endocytose (digestion de nutriments); Vers le milieu extracellulaire => exocytose (évacuation de déchets). Exocytose

28 3.2. Le chloroplaste Il est responsable de la photosynthèse;
Il produit de la matière organique (glucose) à partir de matière minérale (eau et dioxyde de carbone); Réaction : phase claire (lumineuse) : elle nécessite la présence du soleil comme source d’énergie Eau dioxygène + ion Hydrogène + ATP Ɛ solaire phase sombre (obscure): Dioxyde de carbone + ion hydrogène + ATP Glucose

29 3.3. La mitochondrie Elle est responsable de la respiration, elle fournit donc l ’énergie à la cellule selon la réaction : VS Fermentation alcoolique ou lactique

30 Une fabrique de protéines (voir chapitre 4)

31 3.6. Toutes les cellules ne présentent pas le même aspect
Les cellules qui possèdent un noyau sont appelées cellules eucaryotes. Elles composent la grande majorité des êtres unicellulaires et pluricellulaires; -Il existe également des cellules qui ne possèdent pas de noyau, on parle de cellules procaryotes, ce sont essentiellement des bactéries.

32 Synthèse Réaliser un tableau reprenant l’ensemble des organites cellulaires, déterminer le type de cellule où on le rencontre, et son rôle dans la cellule

33 Chapitre 4: De l’A.D.N. aux protéines
Structure de l’Acide DésoxyriboNucléique p. 40 Les protéines p. 42 Le code du vivant p. 44 Le mécanisme de la synthèse des protéines p. 44

34 Structure de l’acide désoxyribonucléique (ADN)
On sait que l’ADN contient l’information génétique nécessaire à la synthèse des protéines (« plans de montage »); L’ADN se trouve dans le noyau, plus particulièrement au niveau de la chromatine; Mais l’ADN ne quitte jamais le noyau pour éviter qu’il ne s’abime; Mais à quoi ressemble-t-il ??

35 Modèle de l’A.D.N. selon Crick et Watson (1953)
L’ensemble sucre, phosphate et base azotée forme un nucléotide et il y a une complémentarité des bases azotées: A – T et C – G. La totalité des molécules d’ADN d’un organisme constitue son génome, pour l’être humain, il est constitué de plus de 6 milliards de nucléotides. Double hélice, échelle dont les montants sont des sucres et des phosphates, et les échelons des bases azotées

36 Les protéines Les protéines sont composées d’un ou plusieurs polypeptides, qui eux-mêmes sont composés d’un enchainement d’acides aminés. Il existe 20 acides aminés différents qui se distinguent en fonction du radical R. Chaque acide aminé possède par contre une fonction amine (-NH2) et une fonction acide (-COOH). Les acides aminés sont reliés pas des liaisons peptidiques.

37 Le code du vivant Il va falloir maintenant expliquer comment les informations du noyau (les acides nucléiques, et la succession de bases azotées) permettent de former une suite d’acides aminés. On va passer d’un langage à 4 lettres (A, C, T et G) à un langage à 20 lettres (les a.a.). En réalité, 3 bases azotées vont déterminer un et un seul acide aminé (voir tableau « code génétique »)

38 Synthèse des protéines
La partie de l’ADN responsable de synthétiser une protéine particulière est appelée un GENE. La synthèse des protéines se fait en deux étapes: la transcription (copie du plan de montage) et la traduction (assemblage des a.a. selon le plan de montage). Il y a un autre acide nucléique qui intervient, l’Acide Ribonucléique (A.R.N.). Il se différencie de l’ADN uniquement par : la présence d’un autre sucre (le ribose) , par le remplacement d’une base azotée, l’uracile à la place de la thymine, De plus, on le retrouve souvent constitué d’une seule molécule.

39 Transcription À Partir de l’ADN, on réalise l’ARNm qui transporte l’information du gène vers le cytoplasme. La synthèse de l’ARN messager à partir de l’ADN se fait grâce à l’appariement des bases complémentaires et à une enzyme, ARN polymérase. Elle permet: de trouver le début et la fin d’un gène sur l’ADN; de séparer les deux brins d’ADN; d’associer les ribonucléotides complémentaires aux nucléotides. L’ARNm, ainsi produit, peut sortir du noyau.

40 Traduction À Partir de l’ARNm, on traduit ce message génétique pour former la protéine correspondante. La lecture de l’ARN messager se fait grâce à un ribosome; Les acides aminés sont amenés au ribosome par l’intermédiaire d’un ARN de transfert; Cet ARNt possède deux sites particuliers: Un site de fixation de l’a.a.; Une suite de trois ribonucléotides (anti-codon) complémentaires au codon de l’ARNm.

41 Traduction (II) La traduction débute lorsque le ribosome se fixe à l’ARNm (au niveau du codon initiateur)  INITIATION Ensuite les ARNt entrent en jeu et amènent les a.a. en tenant compte de la complémentarité codon-anticodon, puis la liaison peptidique s’établit entre les 2 a.a.. Ensuite, le ribosome se déplace d’un codon et libère un ARNt  ELONGATION Lorsque le ribosome rencontre un codon de terminaison (STOP), le ribosome libère l’ARNm et le polypeptide  TERMINAISON Parfois, plusieurs ribosomes se suivent sur un même ARNm, c’est un polysome. Cette traduction multiple permet d’augmenter le nombre de protéines produites.

42 Polysome

43 Le code génétique 3 ribonucléotides de l’ARN messager correspond à un codon; un codon spécifie l’a.a. qui se fixe à l’ARNt qui lui est en vis-à-vis. Certains codons sont de terminaison et d’autres d’initiation.

44 Sites utiles: http://www. youtube. com/watch. v=_xtAaQRm2Nk http://www