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III- les protéines IV- les acides nucléiques III- les protéines IV- les acides nucléiques Les molécules de la cellule Introduction : composition chimique.

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1 III- les protéines IV- les acides nucléiques III- les protéines IV- les acides nucléiques Les molécules de la cellule Introduction : composition chimique des cellules Les biomolécules Introduction : composition chimique des cellules Les biomolécules I.1- Les monosaccharides I.2- Les disaccharides I.3- Les polysaccharides I.4- Fonctions des glucides I.1- Les monosaccharides I.2- Les disaccharides I.3- Les polysaccharides I.4- Fonctions des glucides II.1- Les acide gras II.2- Les glycérides II.3- Les phospholipides II.4- Les stéroïdes II.1- Les acide gras II.2- Les glycérides II.3- Les phospholipides II.4- Les stéroïdes III.1- Les acides aminés III.2- La structure III.3- Fonctions des protéines III.1- Les acides aminés III.2- La structure III.3- Fonctions des protéines IV.1- Les nucléotides IV.2- LADN IV.3- LARN IV.1- Les nucléotides IV.2- LADN IV.3- LARN I- les glucides II- Les lipides I- les glucides II- Les lipides

2 La matière est composée déléments = atomes. hydrogèneoxygène Composition chimique des cellules ion H + = proton

3 Composition chimique des cellules

4 Carbone (C) Hydrogène (H) Oxygène (O) Azote (N) Il existe 92 éléments chimiques présents à l'état naturel. La vie utilise 25 éléments naturels mais 4 représentent 96% de la matière vivante. Composition chimique des cellules

5 Hydrogène (H) : ne forme qu'une liaison (1 e-) H- Carbone (C) : peut former 4 liaisons chimiques (4 e-)-C- Azote (N) : peut former 3 liaisons (3 e-)-N- Oxygène (O) : peut former 2 liaisons (2 e-)-O- Les atomes peuvent former des liaisons entre eux en mettant en commun des électrons (e - ) = molécule Pour former une liaison covalente, chaque atome apporte 1e - Composition chimique des cellules

6 Les liaisons peuvent être simples, doubles ou triples Ex: molécule H2 Liaison de 2 atomes dHydrogènes H H H2O (eau) 2 atomes dH + 1 atome doxygène HH O H H O Composition chimique des cellules

7 Chaînes carbonées Chaînes ramifiées Cycles Composition chimique des cellules Chaînes linéaires

8 Les fonctions chimiques à base de C, H et O Groupement ou fonction chimique Composition chimique des cellules Alcool Aldéhyde Cétone Acide carboxylique

9 Les fonctions chimiques à base de N, P ou S Composition chimique des cellules Groupement ou fonction chimique Amine Phosphate Thiol

10 Molécules biologiques ou molécules organiques ou biomolécules Composition chimique des cellules

11 Glucides (sucres) Lipides (gras, huiles et stéroïdes) Protéines Acides nucléiques (ADN et ARN) Les molécules biologiques peuvent être classées en 4 grandes familles : Composition chimique des cellules

12 Les glucides (sucres) : source d'énergie des cellules. I- Les glucides Monosaccharides (sucres simples) Disaccharides (sucres doubles) Polysaccharides (polymères) On les divise en trois classes :

13 Squelette carboné constitué de 3 à 7 carbones (C). Les plus courants ont 5C ou 6C I.1- Les monosaccharides ou sucres simples I.1- Les monosaccharides ou sucres simples Le glucose et le fructose (C6) sont les monosaccharides les plus courants dans la nature Chaque C porte un groupement -OH (alcool). Sauf celui qui porte le groupe –CH=O aldéhyde ou – C=O cétone I- Les glucides

14 Les monosaccharides existent sous formes linéaire et cyclique I.1- Les monosaccharides I- Les glucides Ex : le glucose

15 = liaison de 2 monosaccharides Exemples : le saccharose (sucre de table, fréquent chez les végétaux) = glucose + fructose I.2- Les disaccharides I- Les glucides Liaison osidique le lactose (Glucide constituant le lait des mammifères) le tréhalose (fréquent chez les champignons, les bactéries et les insectes)

16 Saccharose : l'α-D-glucopyranosyl(12)β-D-fructofuranoside sucre de table, fréquent chez les végétaux Tréhalose : l'α-D-glucopyranosyl(11)α-D-glucopyranoside fréquent chez les champignons, les bactéries et les insectes Lactose : β-D-galactopyranosyl(14)-β-D-glucopyranose Glucide constituant le lait des mammifères Maltose : α-D-glucopyranosyl(14)D-glucopyranose Provient de lhydrolyse partielle de lamidon I.2- Les disaccharides I- Les glucides

17 Amidon Glycogène Cellulose I.3- Les polysaccharides Liaison dun grand nombre de monosaccharides Stockage du glucose chez les plantes Stockage du glucose chez les animaux Rôle structural chez les plantes I- Les glucides

18 Amidon Glycogène Cellulose = forme de stockage du glucose chez les plantes I.3- Les polysaccharides Présent dans les organes de réserve des plantes. Sacs remplis d'amidon dans les cellules de pomme de terre. Cellule de pomme de terre Grain d'amidon I- Les glucides

19 I.3- Les polysaccharides Amylose Amylopectine : idem plus branchements 1-6 Amidon Glycogène Cellulose + I- Les glucides

20 = forme de stockage du glucose chez les plantesAmidon Glycogène Cellulose I.3- Les polysaccharides Présent dans les organes de réserve des plantes. Digestion de l'amidon = transformation de l'amidon en glucose dans lintestin Abondant dans les féculents. I- Les glucides

21 = forme de stockage du glucose chez les animaux glu + glu + glu +…+gluglycogène foie muscles I.3- Les polysaccharides Amidon Glycogène Cellulose I- Les glucides sang

22 = forme de stockage du glucose chez les animaux I.3- Les polysaccharides Amidon Glycogène Cellulose I- Les glucides Glycogène + nombreux branchements 1-6

23 = principal constituant des végétaux et en particulier de la paroi de leurs cellules. I.3- Les polysaccharides Amidon Glycogène Cellulose Molécule organique la plus abondante sur Terre Papier, bois, coton = cellulose I- Les glucides

24 Chaque cellule végétale est entourée d'une paroi riche en cellulose. Molécule la plus abondante sur terre I.3- Les polysaccharides Amidon Glycogène Cellulose I- Les glucides

25 Amylose Cellulose Les animaux ne peuvent pas digérer la cellulose car ne peuvent pas briser les liaisons osidiques beta. Amidon Glycogène Cellulose I.3- Les polysaccharides I- Les glucides

26 Plusieurs rôles capitaux dans les cellules : Réserve énergétique : sous forme polymérisée (amidon, glycogène). I.4- Fonctions des glucides structural : la cellulose chez les végétaux. Eléments de reconnaissance et de communication entre cellules : les polysaccharides des groupes sanguins (par exemple). Composition de macromolécules biologiques. I- Les glucides

27 Réserve énergétique la plus importante dans notre organisme. II- Les lipides Constituants principaux des membranes biologiques.

28 On distingue : Les lipides simples constitués à partir dacides gras : -triglycérides (graisses et huiles) -phospholipides Les lipides complexes : -stéroïdes II- Les lipides

29 = Chaînes carbonées linéaires à nombre pair de carbone avec une fonction acide (-COOH). AG insaturés: une (monoinsaturés) ou plusieurs (polyinsaturés) double liaison. II.1- Les acides gras AG saturés: [CH3 -(CH2)n - COOH] Fonction acide II- Les lipides

30 II.1- Les acides gras II- Les lipides Insaturation => flexibilité => fluidité membranaire

31 les acides gras insaturés sont souvent désignés par le numéro du carbone de la première double liaison. Acide II.1- Les acides gras Acide 6 Acide 3 II- Les lipides acides gras insaturés = acides gras essentiels

32 AG saturés: matières grasses d'origine animale, huile de palme. Lexcès est mauvais pour la santé (augmentent le risque de maladies cardio-vasculaires) AG insaturés: Monoinsaturés : huile dolive et de colza Polyinsaturés : huile de tournesol, arachide, maïs… II.1- Les acides gras II- Les lipides

33 = molécules formées de 1 glycérol lié à 1, 2 ou 3 acides gras (triglycéride). II.2- Les glycérides Stockage des acides gras sous forme de triglycérides (trois chaînes dAG liées à 1 glycérol) 3 fonctions alcools II- Les lipides

34 II.2- Les glycérides II- Les lipides

35 Rôle principal des triglycérides: = Réserve d'énergie Se trouvent dans les graisses animales et dans les huiles végétales. Les surplus venant de lalimentation (lipides, glucides ou protéines) peuvent se transformer en gras. II.2- Les glycérides II- Les lipides

36 Formé de : 1 glycérol 2 acides gras 1 groupement phosphate Principaux constituants des membranes cellulaires. II.3- phospholipides X II- Les lipides

37 Tête hydrophile (soluble dans leau) Queue hydrophobes (Insoluble dans leau) II.3- phospholipides Molécule amphiphile : 2 comportements différents face à leau II- Les lipides

38 Tête hydrophile (soluble dans leau) Acides gras hydrophobes (Insoluble dans leau) II.3- phospholipides Capacité des phospholipides à former des membranes = organisation en double couche II- Les lipides eau

39 Membrane des cellules = Bicouche lipidique II.3- phospholipides II- Les lipides

40 = molécules formées d'un squelette de 4 cycles de carbone (noyau stérol). II.4- Les stéroïdes + groupements fonctionnels attachés à ce noyau. II- Les lipides

41 Leur rôle le plus important est celui d'hormones dérivées du cholestérol (hormones stéroïdes : testostérone et oestrogènes… ). II.4- Les stéroïdes Entrent dans la composition des membranes cellulaires (cholestérol). II- Les lipides

42 II.4- Les stéroïdes Le cholestérol rentre dans la composition des membranes biologiques. Testostérone = hormone mâle. II- Les lipides

43 50% du poids sec de la plupart des cellules. Fonctions très variées Structures très variées Dépendent de leur séquence dacides aminés Protéines = chaînes d'acides aminés III- Les protéines

44 III.1 les acides aminés 20 types dacides aminés rentrent dans la composition des protéines. Formule générale dun acide aminé Groupement variable d1 AA à lautre. III- Les protéines

45 Les protéines sont des longues chaînes dAA liés par des liaisons peptidiques. III.1 les acides aminés III- Les protéines La chaîne dAA est appelée polypeptide.

46 Exemples dacides aminés hydrophobes III.1 les acides aminés III- Les protéines

47 Exemple dacides aminés hydrophiles (polaires) III.1 les acides aminés III- Les protéines

48 Acides aminés acides III.1 les acides aminés III- Les protéines

49 Acides aminés basiques III.1 les acides aminés III- Les protéines

50 Cas particulier de la cystéine III.1 les acides aminés III- Les protéines Pont disulfure

51 III.1 les acides aminés III- Les protéines o o Leu Asp K I o Asn Lys Phe Lys LeuArg o H H H IleN P Cystéine (Cys)

52 Repliement de la protéine Transmembranaire ou soluble dans leau Capacité dinteraction avec dautres molécules Fonction de la protéine Conséquences des propriétés des acides aminés III.1 les acides aminés III- Les protéines

53 III.2 structure III- Les protéines polypeptide Modifications post-traductionnelles protéine mature

54 III.3 Fonctions Les protéines ne sont pas seulement des unités de construction, elles exécutent presque toutes les fonctions cellulaires. 1. Structure (ex : collagène) 2. Mouvement et Transport (ex : cytosquelette) 3. Métabolisme (ex : enzymes) 4. Régulation (ex : facteurs de transcription) 5. Communication (ex : récepteurs) 6. Immunité (ex : anticorps) Multiplicité des fonctions due au grand nombre de structure 3D. III- Les protéines

55 1. Protéine structurale III.3 Fonctions = fournit un soutient mécanique aux cellules et tissus. Les protéines peuvent former des structures globulaires, des fibres ou des tubes qui peuvent s'assembler pour former des structures solides. Ex : le cytosquelette III- Les protéines

56 Collagène : protéine extracellulaire formée de trois polypeptides imbriqués Forme un support pour le maintien et la cohésion des cellules Dans la peau (derme), les tendons, les ligaments, l'armature des os, etc. III.3 Fonctions III- Les protéines

57 => génèrent le mouvement dans les cellules et tissus. 1. Structure 2. Mouvement et transport III.3 Fonctions Ex: L'actine et la myosine dans les cellules musculaires. III- Les protéines L'hémoglobine : transporte l'oxygène Lalbumine : transport des lipides => transportent des molécules dans le sang

58 III.3 Fonctions = protéines qui déclenchent ou accélèrent une réaction chimique. Chaque enzyme est spécifique dune réaction. 1. Structure (ex : collagène) 2. Mouvement et Transport (ex : cytosquelette) 3. Métabolisme (ex : enzymes) 4. Régulation (ex : facteurs de transcription) 5. Communication (ex : récepteurs) 6. Immunité (ex : anticorps) III- Les protéines

59 Catalyse enzymatique III.3 Fonctions III- Les protéines Sans lenzyme, la réaction serait très lente, voire impossible à la température physiologique.

60 III.3 Fonctions Ex. synthèse et digestion du saccharose ENZYME X (présente dans la canne à sucre) Substrats Produit III- Les protéines ENZYME Y (présente dans notre intestin) SubstratsProduit

61 1. Structure (ex : collagène) 2. Mouvement et Transport (ex : cytosquelette) 3. Métabolisme (ex : enzymes) 4. Régulation (ex : facteurs de transcription) 5. Communication (ex : récepteurs) 6. Immunité (ex : anticorps) III.3 Fonctions III- Les protéines

62 Ex. L'insuline : petite protéine qui contrôle le taux de glucose dans le sang. 5. communication (ex : les hormones) III.3 Fonctions Hormone = substance sécrétée dans le sang par une glande. Les hormones agissent sur certaines cellules du corps ayant des récepteurs spécifiques (protéines de la membrane). Beaucoup de substances chimiques traversent la membrane des cellules en passant par des canaux formés par des protéines. III- Les protéines

63 Les anticorps 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport 5. Communication 6. Immunité III.3 Fonctions = Défense de lorganisme contre les agressions (infection, virus…) III- Les protéines

64 IV- Les acides nucléiques Stockage et utilisation de linformation génétique. acide désoxyribonucléique (ADN) double brin acide ribonucléique (ARN) simple brin - ARN messagers (ARNm) - ARN ribosomiques (ARNr) - ARN de transfert (ARNt) Tous impliqués dans la traduction

65 ADN Support de l'hérédité Cellule Noyau Cytoplasme ARNm Exporte linformation génétique hors du noyau Traduction du code génétique en protéine Ribosome IV- Les acides nucléiques

66 Les acides nucléiques sont constitués dune suite de nucléotides. Leur séquence linéaire code linformation génétique de la cellule. Composition dun nucléotide : Un groupe phosphate IV- Les acides nucléiques groupement phosphate Sucre base azotée

67 Un groupe phosphate groupement phosphate Sucre base azotée IV.1Les nucléotides IV- Les acides nucléiques Acide Désoxyribonucléique Acide Ribonucléique Ribose (dans lARN) Désoxyribose (dans lADN)

68 Un groupe phosphate groupement phosphate Sucre base azotée IV.1Les nucléotides 5 bases azotées rentrent dans la composition des acides nucléique. Les bases sont complémentaires et peuvent sassocier 2 à 2. Guanine (G) Adénine (A) Cytosine (C) Thymine (T) (ADN seulement) Uracile (U) (ARN seulement) IV- Les acides nucléiques

69 A cide D ésoxyribo N ucléique = polymère de nucléotides Sucre : désoxyribose Les carbones du sucre sont numérotés de 1 à 5 Groupement phosphate Base azotée Adénine Thymine Cytosine et Guanine IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

70 A cide D ésoxyribo N ucléique = polymère de nucléotides Sucre : désoxyribose Les carbones du sucre sont numérotés de 1 à 5 Groupement phosphate Base azotée Adénine Thymine Cytosine et Guanine IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

71 IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN Liaison phosphodiester

72 IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

73

74 Les nucléotides se lient les uns aux autres : le C 3du sucre se lie au groupement P dun autre nucléotide. Un brin dADN ou dARN a une orientation: extrémité 5 P extrémité 3 libre IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

75 LADN double brin est composé de deux brins complémentaires. Les deux brins appariés sont disposés dans des directions opposées : ils sont antiparallèles Extrémité 5 Extrémité 3 Extrémité 5 Extrémité 3 IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

76 Crick et Watson, 1953 Découverte de la structure de la molécule d'ADN : double hélice IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

77 Les molécules de la cellule IV.2 LADN LADN génomique est composé de 2 chaînes polynucléotidiques (double brin) qui senroulent en spirale pour former une double hélice. Guanine (G) Adénine (A) Cytosine (C) Thymine (T)

78 Les molécules de la cellule IV.2 LADN Les bases (ACGT) se retrouvent au centre de lhélice et sapparient 2 à 2. Les 2 brins sont complémentaires.

79 un gène : cest linformation nécessaire à la synthèse dune protéine. Elle est codée dans la séquence spécifique des bases. Ex: ACGTTTAACC…. Les molécules dADN sont en général très longues et comportent un grand nombre de gènes. Chaque gène occupe un segment particulier de la double hélice. Le code et la notion de gène. Ici, on voit 40 kb. Le génome de la drosophile mesure à peu près 150 Mb et contient environs gènes répartis sur 4 paires de chromosomes. Celui de lhomme mesure 3,4 Gb et contient environ gènes. IV- Les acides nucléiques IV.2 LADN

80 Les molécules de la cellule IV.3 LARN LARN est un polymère similaire à lADN mais: Le sucre désoxyribose est remplacé par un ribose La Thymine est remplacée par lUracile Généralement simple brin Plus court Moins stable


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