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Les Grandes Fonctions de lorganisme Généralités. Pouvez-vous donner une définition de la Physiologie? R: La Physiologie est létude du rôle des différentes.

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1 Les Grandes Fonctions de lorganisme Généralités

2 Pouvez-vous donner une définition de la Physiologie? R: La Physiologie est létude du rôle des différentes fonctions de lorganisme dans le maintien de la vie

3 Physiologie Étude du fonctionnement des organismes vivants. Anatomie Étude des structures constituant les organismes vivants

4 1 - Principes de bases et niveaux dorganisation structurale : Corps humain = système ouvert avec un milieu interne Corps humain = système ouvert avec un milieu interne doit se protéger des perturbations de lenvironnement, doit se protéger des perturbations de lenvironnement, dépendant de lenvironnement (échanges de chaleur, dO2, de nutriments, de déchets et dinformation) dépendant de lenvironnement (échanges de chaleur, dO2, de nutriments, de déchets et dinformation) Le corps humain comprend différents niveaux dorganisation structurale reliés de différentes façons : Le corps humain comprend différents niveaux dorganisation structurale reliés de différentes façons :

5 le niveau chimique : le plus élémentaire de lorganisation: le plus élémentaire de lorganisation: atomes et molécules essentiels au maintien de la vie (C, H, O, N, Ca, K et Na). Les combinaisons datomes forment des molécules (protéines, glucides, lipides, vitamines…). atomes et molécules essentiels au maintien de la vie (C, H, O, N, Ca, K et Na). Les combinaisons datomes forment des molécules (protéines, glucides, lipides, vitamines…).

6 le niveau cellulaire : Groupement de molécules: cellules = unités structurales et fonctionnelles dun organisme (cellules sanguines, musculaires, nerveuses…). Groupement de molécules: cellules = unités structurales et fonctionnelles dun organisme (cellules sanguines, musculaires, nerveuses…). contient des structures spécialisées (organites) qui remplissent une fonction déterminée. contient des structures spécialisées (organites) qui remplissent une fonction déterminée.

7 le niveau tissulaire : groupes de cellules semblables = tissus groupes de cellules semblables = tissus 4 types fondamentaux de tissus du corps : 4 types fondamentaux de tissus du corps : tissus épithélial, musculaire, conjonctif et nerveux. tissus épithélial, musculaire, conjonctif et nerveux.

8 le niveau organique : jonction de différents types de tissus = organe jonction de différents types de tissus = organe fonctions définies et de forme reconnaissable fonctions définies et de forme reconnaissable

9 le niveau systémique : ensemble dorganes = système ou appareil ensemble dorganes = système ou appareil Fonction Fonction

10 Muscle (organe) Fibre (cellule) musculaire Myofibrille (organite complexe constitué de groupe de filaments) Myofilaments de myosine et dactine (molécules) Sarcomère (unité contractile myofibrille= sarcomères en série)

11 Système digestif Epithélium gastrique (tissu) Cellule pariétale Molécules secrétées Estomac (organe du tube digestif)

12 Système nerveux Contrôle de lensemble des fonctions

13 Système musculaire Mouvement Production de chaleur

14 Système cardio-vasculaire Transport : - gaz (O2, CO2) - nutriments - déchets

15 Système cardio-vasculaire

16 Système respiratoire Oxygénation du sang Évacuation du gaz carbonique

17 Système endocrinien Sécrétion dhormones: - contrôle de la glycémie - contrôle de la reproduction - contrôle de la croissance - …..

18 Système osseux Soutien et protection des organes Charpente sur laquelle agissent les muscles Érythropoïèse

19 Système tégumentaire Protection des tissus internes

20 Système lymphatique et immunitaire Défense de lorganisme contre lagression

21 Système digestif Dégradation des aliments Approvisionnement sanguin en nutriments Élimination des déchets

22 Système urinaire Élimination des déchets azotés Régulation de léquilibre hydrique, électrolytique et acido-basique.

23 Système génital Reproduction

24 Interaction entre les systèmes

25 2- Les processus vitaux : le métabolisme : somme de tous les processus chimiques qui seffectuent dans le corps somme de tous les processus chimiques qui seffectuent dans le corps catabolisme (dégradation de molécule) : fournit lénergie catabolisme (dégradation de molécule) : fournit lénergie anabolisme (synthèse) utilise lénergie du catabolisme anabolisme (synthèse) utilise lénergie du catabolisme Ex: métabolisme des protéines Ex: métabolisme des protéines

26 la faculté de réponse : aptitude à détecter et à réagir aux milieux externe et interne. aptitude à détecter et à réagir aux milieux externe et interne. cellules spécifiques (capteurs) cellules spécifiques (capteurs) Ex: Pancréas Ex: Pancréas

27 le mouvement : du corps, des organes, des cellules isolées, des organites cellulaires. du corps, des organes, des cellules isolées, des organites cellulaires. Ex: Ex: Contraction musculaire permet le déplacement dun organe et du corps. Contraction musculaire permet le déplacement dun organe et du corps. Mouvement des globules blancs Mouvement des globules blancs

28 la croissance : Augmentation en taille (dimension) et en complexité. Augmentation en taille (dimension) et en complexité. Due à une augmentation du nombre (hyperplasie) et/ou de la taille des cellules (hypertrophie). Due à une augmentation du nombre (hyperplasie) et/ou de la taille des cellules (hypertrophie).

29 la différentiation : changement par lequel les cellules non spécialisées deviennent spécialisées. changement par lequel les cellules non spécialisées deviennent spécialisées. Ex : lignée érythroïde Ex : lignée érythroïde

30 la reproduction : formation de nouvelles cellules destinées à la croissance, à la réparation ou au remplacement, formation de nouvelles cellules destinées à la croissance, à la réparation ou au remplacement, production dun être nouveau. production dun être nouveau.

31 3 - Lhoméostasie : le maintien des limites physiologiques : Cellules : besoin dun état relativement stable pour fonctionner efficacement = homéostasie. Cellules : besoin dun état relativement stable pour fonctionner efficacement = homéostasie. homéostasie perturbée de manière chronique = pathologie homéostasie perturbée de manière chronique = pathologie Pour survie des cellules composition des liquides extracellulaires et intracellulaires doit varier le moins possible autour de constantes physiologiques Pour survie des cellules composition des liquides extracellulaires et intracellulaires doit varier le moins possible autour de constantes physiologiques

32 Trois compartiments liquidiens Plasma (intravasculaire) Plasma (intravasculaire) Liquide interstitiel (entre les cellules)(extravasculaire - extracellulaire) Liquide interstitiel (entre les cellules)(extravasculaire - extracellulaire) Liquide intracellulaire = cytosol (liquide présent à lintérieur de la cellule). Liquide intracellulaire = cytosol (liquide présent à lintérieur de la cellule).

33 Milieu interne et homéostasie substances dissoutes dans leau des liquides extracellulaire et intracellulaire : gaz, nutriments et ions nécessaires au maintien de la vie. substances dissoutes dans leau des liquides extracellulaire et intracellulaire : gaz, nutriments et ions nécessaires au maintien de la vie. Homéostasie lorsque son milieu interne : Homéostasie lorsque son milieu interne : contient la concentration optimale de gaz, de nutriments, dions et deau, contient la concentration optimale de gaz, de nutriments, dions et deau, a une température optimale, a une température optimale, a un volume optimal pour la santé des cellules. a un volume optimal pour la santé des cellules.

34 Le Stress Stress = perturbateur de lhoméostasie déséquilibre interne Stress = perturbateur de lhoméostasie déséquilibre interne Stress systémique Stress systémique Stress neurogénique Stress neurogénique

35 Mécanismes régulateurs dhoméostasie sopposent aux forces du stress rééquilibrer le milieu intérieur sopposent aux forces du stress rééquilibrer le milieu intérieur Ex de la T° centrale Ex de la T° centrale

36 Régulation de lhoméostasie par les systèmes nerveux et endocrinien SN : décele létat de déséquilibre, et envoyant des messages SN : décele létat de déséquilibre, et envoyant des messages Ex : La concentration sanguine en oxygène Ex : La concentration sanguine en oxygène Système endocrinien : moins rapide (glandes hormones) Système endocrinien : moins rapide (glandes hormones) Ex: Glycémie Ex: Glycémie

37 Systèmes ou boucles de rétroaction : Un système de rétroaction comprend 3 composantes fondamentales : Un système de rétroaction comprend 3 composantes fondamentales : un récepteur un récepteur un centre de régulation un centre de régulation un effecteur un effecteur Le récepteur capte/mesure changements dhoméostasie + envoie linfo centre de régulation. Le récepteur capte/mesure changements dhoméostasie + envoie linfo centre de régulation. Centre de régulation : détermine le point auquel un certain aspect corporel appelé état contrôlé ou régulé doit être maintenu Centre de régulation : détermine le point auquel un certain aspect corporel appelé état contrôlé ou régulé doit être maintenu Ex: FC, FV, pH, glycémie, T° Ex: FC, FV, pH, glycémie, T° Leffecteur produit une réaction en réponse à centre de régulation Leffecteur produit une réaction en réponse à centre de régulation Ex : Thermostat Ex : Thermostat

38 3. Lhoméostasie : le maintien des limites physiologiques Un certain stimulus (stress) perturbe lhoméostasie dans un état contrôlé qui est surveillé par les récepteurs qui envoient de l centre de régulation qui reçoit linformation et fournit une information à un réponse au effecteurs qui provoquent un changement ou une réaction qui modifie létat contrôlé Retour à lhoméostasie quand la réaction ramène létat contrôlé à la normale Composantes dun système de rétroaction

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40 Ex: Régulation de la température centrale

41 4- Le niveau dorganisation chimique Les éléments chimiques : Les éléments chimiques : 109 éléments chimiques dont 92 naturels. 109 éléments chimiques dont 92 naturels.

42 Corps humain: 26 des 92 éléments naturels. Corps humain: 26 des 92 éléments naturels. O, C, H et N = 96% de la masse corporelle O, C, H et N = 96% de la masse corporelle Ca, P, K, S, Na, Cl, Fe, I et magnésium = 3,9% Ca, P, K, S, Na, Cl, Fe, I et magnésium = 3,9%

43 Conservation des éléments Pas dapparition ni de perte d'éléments Pas dapparition ni de perte d'éléments

44 Les composés chimiques et la synthèse protéique

45 Composés inorganiques : habituellement pas de carbone (C): H 2 O, O 2, CO 2 et de nombreux sels, acides et bases. Composés inorganiques : habituellement pas de carbone (C): H 2 O, O 2, CO 2 et de nombreux sels, acides et bases. Composés organiques : contiennent toujours du carbone (C) et de lhydrogène (H) Composés organiques : contiennent toujours du carbone (C) et de lhydrogène (H) Chaînes de carbone = support de nombreuses substances des cellules vivantes Chaînes de carbone = support de nombreuses substances des cellules vivantes glucides (CHO), glucides (CHO), lipides, lipides, protéines, protéines, acides nucléiques acides nucléiques ATP (adénosine triphosphate) ATP (adénosine triphosphate)

46 1 - Les composés inorganiques Leau Leau constitue 60% des globules rouges, 75% du tissu musculaire et 92% du plasma sanguin constitue 60% des globules rouges, 75% du tissu musculaire et 92% du plasma sanguin différentes fonctions essentielles : différentes fonctions essentielles : solvant et milieu de suspension excellent solvant et milieu de suspension excellent leau participe aux réactions chimiques leau participe aux réactions chimiques leau absorbe et libère la chaleur très lentement leau absorbe et libère la chaleur très lentement leau a besoin dune grande quantité de chaleur pour passer dun état liquide à un état gazeux leau a besoin dune grande quantité de chaleur pour passer dun état liquide à un état gazeux Leau sert de lubrifiant Leau sert de lubrifiant

47 maintien du pH : les systèmes tampons pH doit rester dans des normes physiologiques (homéostasie) pH doit rester dans des normes physiologiques (homéostasie) Sang: 7.35 < pH < 7.45 Sang: 7.35 < pH < 7.45 Urine: 4.6 < pH < 8.0) Urine: 4.6 < pH < 8.0) Suc gastrique 1.2 < pH < 3.0. Suc gastrique 1.2 < pH < 3.0. Régulation du pH grâce aux systèmes tampons. Régulation du pH grâce aux systèmes tampons. Système tampon: convertit bases ou acides forts en bases ou acides faibles Système tampon: convertit bases ou acides forts en bases ou acides faibles

48 2 - Les composés organiques CHO et parfois soufre (S) et phosphore (P). CHO et parfois soufre (S) et phosphore (P). bonne source dénergie bonne source dénergie Qui peuvent sunir entre elles (polymères) Qui peuvent sunir entre elles (polymères) Qui peuvent être dégradées (hydrolyse) Qui peuvent être dégradées (hydrolyse)

49 A- Les glucides (C n H 2n O n ) 2 à 3% du poids corporel total 2 à 3% du poids corporel total Principale fonction : fournir de lénergie (ATP) rapidement en vue de produire des réactions métaboliques. Principale fonction : fournir de lénergie (ATP) rapidement en vue de produire des réactions métaboliques. peuvent servir à former des réserves nutritives (glycogène hépatique). peuvent servir à former des réserves nutritives (glycogène hépatique). 3 groupes principaux : 3 groupes principaux : les monosaccharides : 3 à 7 C les monosaccharides : 3 à 7 C les disaccharides les disaccharides les polysaccharides les polysaccharides

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52 B- Les lipides : 25% du poids chez des adultes maigres CHO, mais rapport H/O est différent de 2/1 CHO, mais rapport H/O est différent de 2/1 la plupart des lipides sont insolubles dans leau (hydrophobes) ne peuvent circuler librement dans le sang qui est aqueux la plupart des lipides sont insolubles dans leau (hydrophobes) ne peuvent circuler librement dans le sang qui est aqueux Transport dans le sang en sunissant à des protéines lipoprotéines hydrosolubles Transport dans le sang en sunissant à des protéines lipoprotéines hydrosolubles

53 Les familles de lipides Plusieurs familles: Plusieurs familles: Triglycérides Triglycérides Phospholipides Phospholipides Stéroïdes Stéroïdes Autres lipides Autres lipides

54 Triglycérides (TG) ou graisses neutres Un TG = glycérol + acides gras. Un TG = glycérol + acides gras.

55 les plus abondants dans le corps et les régimes alimentaires les plus abondants dans le corps et les régimes alimentaires la + grande source dénergie chimique la + grande source dénergie chimique Une molécule de glycérol = 3 atomes C = support des TG. Une molécule de glycérol = 3 atomes C = support des TG. A chacun de ces atomes C, est fixé un acide gras par des réactions de synthèse par déshydratation. A chacun de ces atomes C, est fixé un acide gras par des réactions de synthèse par déshydratation. Hydrolyse dun TG glycérol et des acides gras. Hydrolyse dun TG glycérol et des acides gras. Triglycérides (TG) ou graisses neutres

56 Les graisses saturées = TG qui contiennent que des liaisons covalentes entre les atomes de C des acides gras. = TG qui contiennent que des liaisons covalentes entre les atomes de C des acides gras. Chaque C lié au nombre maximal de H (AG saturé en H) Chaque C lié au nombre maximal de H (AG saturé en H) TG renfermant de nombreux acides gras saturés tissus animaux. TG renfermant de nombreux acides gras saturés tissus animaux.

57 Les graisses monoinsaturées contiennent une double liaison covalente entre deux atomes C : elles ne sont donc pas complètement saturées datomes H contiennent une double liaison covalente entre deux atomes C : elles ne sont donc pas complètement saturées datomes H huile dolive et darachide : riches en TG assortis dacides gras monoinsaturées. huile dolive et darachide : riches en TG assortis dacides gras monoinsaturées.

58 Les graisses polyinsaturées contiennent plus dune double liaison covalente entre les atomes C des acides gras. contiennent plus dune double liaison covalente entre les atomes C des acides gras. huiles de maïs, de tournesol, de sésame, de soja pourcentage élevé dacides gras polyinsaturés. huiles de maïs, de tournesol, de sésame, de soja pourcentage élevé dacides gras polyinsaturés.

59 Localisation des TG Tissus adipeux sous-cutané (adipocyte) ou autour de certains organes Tissus adipeux sous-cutané (adipocyte) ou autour de certains organes Protection, isolation Protection, isolation Réserve dénergie Réserve dénergie

60 Les Phospholipides Support de glycérol (idem TG) Support de glycérol (idem TG) 2 AG fixés aux deux premiers C 2 AG fixés aux deux premiers C un groupement phosphate (PO 4 3- ) + un groupement azoté liés au 3 ème C = tête un groupement phosphate (PO 4 3- ) + un groupement azoté liés au 3 ème C = tête Tête polaire (peut se lier à leau) Tête polaire (peut se lier à leau) Les 2 AG: non polaires (ne peuvent interagir quavec dautres lipides). Les 2 AG: non polaires (ne peuvent interagir quavec dautres lipides).

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62 Localisation des phospholipides membrane de chaque cellule = bicouche lipidique composée de phospholipides alignés par les queues en double rang membrane de chaque cellule = bicouche lipidique composée de phospholipides alignés par les queues en double rang Transport des lipides dans le plasma Transport des lipides dans le plasma

63 Les stéroïdes Formés à partir du cholestérol Formés à partir du cholestérol

64 hormones sexuelles (testostérone, oestrogènes, progestérone) hormones sexuelles (testostérone, oestrogènes, progestérone) Hormones corticosurrénales: cortisol (contrôle glycémie), aldostérone (régulation des sels et de leau) Hormones corticosurrénales: cortisol (contrôle glycémie), aldostérone (régulation des sels et de leau) sels biliaires : synthétisé par le foie; favorise digestion et absorption des graisses sels biliaires : synthétisé par le foie; favorise digestion et absorption des graisses vitamine D: synthétisée dans la peau sous leffet des UV ; joue un rôle dans la croissance osseuse vitamine D: synthétisée dans la peau sous leffet des UV ; joue un rôle dans la croissance osseuse

65 4 anneaux datomes de C 4 anneaux datomes de C non polaires et liposolubles non polaires et liposolubles Pas seulement athérosclérose : Pas seulement athérosclérose : composant des membranes cellulaires composant des membranes cellulaires sert de produit de départ en vue des la synthèse dautres stéroïdes vitaux sert de produit de départ en vue des la synthèse dautres stéroïdes vitaux

66 Vitamines Liposolubles A : pigment photorécepteur de la rétine A : pigment photorécepteur de la rétine E : anti-radicalaire E : anti-radicalaire K : sert à la coagulation sanguine K : sert à la coagulation sanguine

67 Lipoprotéines Ensemble formé de lipides et de protéines; Ensemble formé de lipides et de protéines; Sert au transport des AG et du cholestérol dans le sang (Ex : HDL, LDL) Sert au transport des AG et du cholestérol dans le sang (Ex : HDL, LDL)

68 C-Les protéines 12 à 18% de protéines dans un corps ordinaire et maigre. 12 à 18% de protéines dans un corps ordinaire et maigre. structure plus complexe et fonctions plus variées que celles des glucides ou des lipides. structure plus complexe et fonctions plus variées que celles des glucides ou des lipides.

69 Rôle des protéines Structural = matériaux de base cellulaires Structural = matériaux de base cellulaires collagène dans los collagène dans los kératine dans la peau, les cheveux et les ongles kératine dans la peau, les cheveux et les ongles Transport Transport transport de lO2 par lhémoglobine, transport de lO2 par lhémoglobine, Glut et le glucose, … Glut et le glucose, …

70 Rôle des protéines Physiologiques : Physiologiques : enzymes catalysent (accélèrent) la plupart des réactions chimiques enzymes catalysent (accélèrent) la plupart des réactions chimiques ATPase, enzymes du cycle de krebs, lipase, ATPase, enzymes du cycle de krebs, lipase, dautres protéines fournissent le mécanisme nécessaire dans la contraction musculaire (myosine, actine). dautres protéines fournissent le mécanisme nécessaire dans la contraction musculaire (myosine, actine).

71 anticorps (immunoglobulines) = protéines de défenses contre les microbes. anticorps (immunoglobulines) = protéines de défenses contre les microbes. Contrôle de lhoméostasie Contrôle de lhoméostasie hormones : érythropoïétine, insuline… hormones : érythropoïétine, insuline… Albumine (régulation du pH) Albumine (régulation du pH) Rôle des protéines

72 Composition des protéines contiennent toujours du C, H, O et N. contiennent toujours du C, H, O et N. Parfois aussi du S. Parfois aussi du S. 1 protéine = assemblage de plusieurs acides aminés 1 protéine = assemblage de plusieurs acides aminés 20 types dacides aminés qui comprennent toujours : 20 types dacides aminés qui comprennent toujours : un groupement amine (-NH2), un groupement amine (-NH2), un groupement carboxyle (acide) (-COOH) et un groupement carboxyle (acide) (-COOH) et une chaîne latérale (groupement R). une chaîne latérale (groupement R).

73 Formation dune protéine un acide aminé sunit à un deuxième, puis un troisième sajoute aux deux premiers…. un acide aminé sunit à un deuxième, puis un troisième sajoute aux deux premiers…. La liaison entre chaque paire dacides aminés sappelle la liaison peptidique (entre le groupement carboxyle dun acide aminé et le groupement amine dun autre acide aminé) La liaison entre chaque paire dacides aminés sappelle la liaison peptidique (entre le groupement carboxyle dun acide aminé et le groupement amine dun autre acide aminé) dipeptide, tripeptide, …, polypeptide. dipeptide, tripeptide, …, polypeptide. Une protéine peut être former de plusieurs chaînes polypeptidiques (lhémoglobine en a 4). Une protéine peut être former de plusieurs chaînes polypeptidiques (lhémoglobine en a 4).

74 Protéine en milieu hostile (pH modifiée, température modifiée…): se dénature et perdre sa forme caractéristique Protéine en milieu hostile (pH modifiée, température modifiée…): se dénature et perdre sa forme caractéristique perte de fonctionnalité perte de fonctionnalité Exemple : la cuisson de lœuf Exemple : la cuisson de lœuf

75 Le cas des enzymes spécifiques (hexokinase, phosphofructokinase, …) spécifiques (hexokinase, phosphofructokinase, …) Associée à un substrat catalyse Associée à un substrat catalyse conditions optimales pour lefficacité dune enzyme conditions optimales pour lefficacité dune enzyme Certaines enzymes ont besoin de cofacteurs ou de coenzymes afin de fonctionner efficacement. Certaines enzymes ont besoin de cofacteurs ou de coenzymes afin de fonctionner efficacement.

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77 D - Les acides nucléiques dans les noyaux des cellules dans les noyaux des cellules Sont composés de C, O, H, N, P Sont composés de C, O, H, N, P

78 2 types: 1. ADN : acide désoxyribonucléique code génétique de la cellule code génétique de la cellule gène = segment dune molécule dADN = régule la synthèse protéique gène = segment dune molécule dADN = régule la synthèse protéique 2. ARN : acide ribonucléique transmet les directives reçues des gènes afin de guider chaque assemblage dacides aminés en protéines dans la cellule transmet les directives reçues des gènes afin de guider chaque assemblage dacides aminés en protéines dans la cellule

79 Unité de base : nucléotide Unité de base : nucléotide ADN = assemblage de nucléotides ADN = assemblage de nucléotides 1 nucléotide = assemblage de 3 composants: 1 nucléotide = assemblage de 3 composants: Base azotée Base azotée Un pentose (désoxyribose) Un pentose (désoxyribose) Un groupement phosphate Un groupement phosphate 5 bases azotées: Adénine & Thymine, Guanine & Cytosine, Uracile 5 bases azotées: Adénine & Thymine, Guanine & Cytosine, Uracile

80 Un acide nucléique

81 LADN

82 La synthèse protéique A partir de lADN sur les ribosomes A partir de lADN sur les ribosomes dépend de la collaboration de plusieurs classes dARN et nécessite une série détapes préalables. dépend de la collaboration de plusieurs classes dARN et nécessite une série détapes préalables. gène (une section de la molécule d'ADN) sert de matrice pour la synthèse d'une protéine. gène (une section de la molécule d'ADN) sert de matrice pour la synthèse d'une protéine. gèneADNprotéine gèneADNprotéine 2 phases : 2 phases : Transcription Transcription Traduction. Traduction.

83 La transcription un morceau particulier d'ARN (ARN messager (ARNm)) est construit à l'aide d'une séquence génétique particulière comme matrice. un morceau particulier d'ARN (ARN messager (ARNm)) est construit à l'aide d'une séquence génétique particulière comme matrice.ARN 1. Des enzymes déroulent une partie de l'hélice d'ADN et rompent les liaisons entre les paires de base complémentaires enzymes 2. Un brin complémentaire d'ARN messager est synthétisé, utilisant comme matrice l'un des brins de l'ADN non déroulés.

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85 3. une fois que l'ARN messager complémentaire est formé, le segment d'ADN reprend sa forme originale création d'une molécule d'ARN messager complémentaire à une section donnée d'ADN (qui constitue un gène). 4. ARN messager libre de sortir du noyau par les pores de la membrane nucléaire vers le cytosol pour être traduit

86 La traduction Chaque séquence de trois bases d'ARN messager code pour un acide aminé particulier. Chaque séquence de trois bases d'ARN messager code pour un acide aminé particulier. Ribosomes : Ribosomes : s'attachent au brin d'ARN messager s'attachent au brin d'ARN messager descendent, « lisant » ainsi la séquence de nucléotides et reconstituant la protéine adéquate à mesure qu'ils se déplacent. descendent, « lisant » ainsi la séquence de nucléotides et reconstituant la protéine adéquate à mesure qu'ils se déplacent. ARN de transfert (ARNt) transporte les divers acides aminés et ARNr (ribosomal). ARN de transfert (ARNt) transporte les divers acides aminés et ARNr (ribosomal).

87 Triplet de nucléotides : code pour un acide aminé = codon Triplet de nucléotides : code pour un acide aminé = codon

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91 5- La cellule

92 Bactérie (2 µm) Virus (50 à 100 nm) Protéine ~ 3 nm Si une cellule animale avait la taille d'un immeuble de six logements 1 µm = 1/1000 mm 1 nm = 1/1000 µm

93 Tous les tissus végétaux ou animaux sont faits de petites unités: les cellules Surface de la peau (grenouille) On connaît près de 200 types différents de cellules dans le corps humain. Chaque type remplit une fonction précise. cellule

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95 La théorie cellulaire Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au moins une cellule). La cellule est l'unité de base du vivant. Un être humain contient quelque chose comme milliards de cellules (10 14 ). Chacune de ces cellules est un être vivant. Toute cellule provient d'une autre cellule

96 Trois concepts découlent de la théorie cellulaire: 1. Unité du vivant 3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort 2. Homéostasie

97 1. Unité du vivant Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables les unes par rapport aux autres. Au niveau microscopique, il n'y a que très peu de différences entre les espèces. Le fonctionnement des cellules change peu d'une espèce à l'autre.

98 2. Homéostasie Les cellules ne peuvent survivre que si le milieu dans lequel elles baignent demeure stable. Elles ne tolèrent que très peu de changement (sauf rares exceptions). Demeurer en vie = maintenir son homéostasie. Homéostasie = Propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne STABLE

99 Doit demeurer le plus constant possible

100 3. Il n'y a pas de limite entre la vie et la mort La vie se définit au niveau cellulaire. Qu'est-ce qu'une cellule vivante? À quel moment peut-on dire qu'un pluricellulaire est mort?

101 Noyau Noyau Centre de contrôle de la cellule Cytoplasme Cytoplasme Lieu de la plupart des activités cellulaires Membrane plasmique Membrane plasmique(cytoplasme) Contrôle le passage des substances vers la cellule et en dehors de la cellule

102 Le noyau Contient lADN Contient lADN Pratiquement tout lADN est entouré par une membrane nucléaire. Pratiquement tout lADN est entouré par une membrane nucléaire. ADN: organisé en chromosomes séparés ADN: organisé en chromosomes séparés Dans une cellule humaine, il existe 23 paires de chromosomes (46 chromosomes). Dans une cellule humaine, il existe 23 paires de chromosomes (46 chromosomes).

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105 NUCLÉOPLASME NUCLÉOPLASME Liquide semi- visqueux (eau, sels, protéines solubles, sucres, etc.). Liquide semi- visqueux (eau, sels, protéines solubles, sucres, etc.). Fournit un milieu favorable à l'activité du noyau Fournit un milieu favorable à l'activité du noyau CHROMATINE CHROMATINE Matériel génétique : ADN et protéines. Matériel génétique : ADN et protéines. NUCLÉOLE NUCLÉOLE Un ou plusieurs. Un ou plusieurs. Formé d'ADN nucléolaire, d'ARN ribosomique et de protéines. Formé d'ADN nucléolaire, d'ARN ribosomique et de protéines. Lieu de l'assemblage des ribosomes. Lieu de l'assemblage des ribosomes. MEMBRANE NUCLÉAIRE MEMBRANE NUCLÉAIRE Double, séparée par un espace, percée de pores, en continuité avec la membrane du REG. Double, séparée par un espace, percée de pores, en continuité avec la membrane du REG. Contrôle les échanges entre le noyau et le cytoplasme Contrôle les échanges entre le noyau et le cytoplasme

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107 Le cytoplasme = CYTOSOL = CYTOSOL Liquide semi-visqueux (eau, ions, protéines, sucres…) Liquide semi-visqueux (eau, ions, protéines, sucres…) Fournit un milieu favorable à l'activité cellulaire Fournit un milieu favorable à l'activité cellulaire ORGANITES MEMBRANEUX ORGANITES MEMBRANEUX RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE GRANULEUX (REG) RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE GRANULEUX (REG) RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE (REL) RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE (REL) APPAREIL DE GOLGI (AG) APPAREIL DE GOLGI (AG) VACUOLES NUTRITIVES ET VÉSICULES VACUOLES NUTRITIVES ET VÉSICULES LYSOSOMES LYSOSOMES MITOCHONDRIES MITOCHONDRIES PEROXYSOMES PEROXYSOMES

108 Les organites de la cellule animale

109 Le réticulum endoplasmique granuleux (REG) Réseau membraneux de tubules et de sacs applatis Granules = ribosomes 2 rôles principaux Produire des vésicules de transition destinées à l'AG (assemblage des glycoprotéines et emballage) Produire des membranes internes et des vésicules de membrane

110 Un rôle du REG : produire des vésicules de transition Le REG capte les protéines que les ribosomes accrochés à sa membrane fabriquent. Le REG sucre ces protéines. Le REG emballe ces protéines sucrées (glycoprotéines) dans des vésicules de transition qui se dirigent vers l'appareil de Golgi.

111 Un rôle du REG : produire des membranes

112 Le réticulum endoplasmique lisse (REL) Réseau membraneux de tubules et de sacs applatis (pas de ribosomes) Plusieurs rôles Synthétiser des lipides Détoxiquer les médicaments et les autres drogues Produire des membranes internes et des vésicules de membranes Libérer le glucose vers le sang (cellules hépatiques) Accumuler des ions Ca + (cellules musculaires)

113 L'appareil de Golgi (AG) Empilement de saccules membraneux

114 Deux rôles principaux Modifier les protéines qu'il reçoit Trier ces protéines et les emballer dans les vésicules de sécrétion ou dans les lysosomes.

115 Vésicules de sécrétion (venant de AG) fusionnent avec la membrane plasmique et déversent leur contenu à l'extérieur de la cellule. Contenu des vésicules : hormones enzymes des molécules structurantes

116 Les vacuoles nutritives Issue de la phagocytose. Par évagination de la membrane. Rôle Permet l'absorption de grosses particules par la cellule, telle une bactérie.

117 Les vésicules de pinocytose Par invagination de la membrane. Contient des gouttelettes et des électrolytes. Rôle Permettre l'absorption de gros ions fortement chargés

118 Les lysosomes Vésicule remplie d'enzymes Provient de AG et parfois directement du REG. Rôles Digérer le contenu des vacuoles et des vésicules. Digérer les vieux organites cellulaires.

119 La mitochondrie 2 membranes. 2 membranes.Rôle Lieu essentiel de la respiration cellulaire, le processus métabolique qui permet de dégrader les substrats grâce à l'oxygène afin de produire de l'ATP (la source d'énergie principale de la cellule). Lieu essentiel de la respiration cellulaire, le processus métabolique qui permet de dégrader les substrats grâce à l'oxygène afin de produire de l'ATP (la source d'énergie principale de la cellule).

120 ATP ou adénosine triphosphate L'ATP est fabriqué en de multiples exemplaires par les mitochondries. Rôle de l'ATP Source d'énergie pour la plupart des réactions cellulaires qui l'exigent.

121 La membrane plasmique 2 couches de lipides dans lesquelles sont insérées des protéines Des sucres s'attachent à la surface externe de la membrane.

122 Rôles généraux Délimite la cellule de son environnement. Contrôle les échanges cellulaires avec le milieu via les phénomènes membranaires Permet aux cellules de se reconnaître entre elles et de s'aggréger en tissus (grâce aux sucres de surface) Permet le déclenchement du processus immunitaire.

123 Pour régler ces mécanismes, les cellules doivent communiquer entre elles

124 Transport membranaire Nos cellules baignent dans un liquide extracellulaire (liquide interstitiel) AA, AG, sucres, vitam., hormones, neurotransmetteurs, sels et déchets Nos cellules baignent dans un liquide extracellulaire (liquide interstitiel) AA, AG, sucres, vitam., hormones, neurotransmetteurs, sels et déchets Chaque cellule doit prendre dans ce liquide les substances dont elle a besoin et empêcher l'entrée des substances excédentaires Chaque cellule doit prendre dans ce liquide les substances dont elle a besoin et empêcher l'entrée des substances excédentaires Membrane = barrière à perméabilité sélective ou différentielle, c'est à dire qu'elle ne laisse passer que certaines substances, en excluant de nombreux produits indésirables (cellule endommagée barrière perméable) Membrane = barrière à perméabilité sélective ou différentielle, c'est à dire qu'elle ne laisse passer que certaines substances, en excluant de nombreux produits indésirables (cellule endommagée barrière perméable)

125 Transport membranaire 2 types de mouvement à travers la membrane plasmique : 2 types de mouvement à travers la membrane plasmique : - actif (la cellule dépense une énergie métabolique (ATP) pour transporter la substance en question à travers la membrane) - actif (la cellule dépense une énergie métabolique (ATP) pour transporter la substance en question à travers la membrane) - passif (les molécules traversent la membrane sans que la cellule fournisse d'énergie).

126 Mécanismes passifs: diffusion rôle important dans toutes les cellules de l'organisme rôle important dans toutes les cellules de l'organisme La diffusion est la tendance qu'ont les molécules et les ions à se répandre dans l'environnement : La diffusion est la tendance qu'ont les molécules et les ions à se répandre dans l'environnement : les molécules vont des endroits où leur concentration est forte vers les endroits où leur concentration est plus faible les molécules vont des endroits où leur concentration est forte vers les endroits où leur concentration est plus faible on dit qu'elles diffusent suivant leur gradient de concentration. on dit qu'elles diffusent suivant leur gradient de concentration. Plus la différence de concentration entre deux endroits est élevée, plus le mouvement net de diffusion des particules est important. Plus la différence de concentration entre deux endroits est élevée, plus le mouvement net de diffusion des particules est important.

127 Diffusion passive 2 types: - diffusion simple (substances non polaires ou liposolubles) : pour solvants = osmose 2 types: - diffusion simple (substances non polaires ou liposolubles) : pour solvants = osmose - diffusion facilitée

128 Diffusion simple substances non polaires et liposolubles diffusent directement à travers la bicouche lipidique (0 2, CO 2, graisses, alcool) substances non polaires et liposolubles diffusent directement à travers la bicouche lipidique (0 2, CO 2, graisses, alcool) substances polaires (chargées) diffusent par pores substances polaires (chargées) diffusent par pores certains pores sont toujours ouverts, alors que d'autres sont munis d'une porte qu'ils peuvent ouvrir ou fermer en réponse à divers signaux chimiques ou électriques certains pores sont toujours ouverts, alors que d'autres sont munis d'une porte qu'ils peuvent ouvrir ou fermer en réponse à divers signaux chimiques ou électriques

129 Diffusion simple

130 Osmose Comme l'eau est fortement polaire, elle ne peut pas traverser la bicouche lipidique, mais elle peut passer facilement dans les pores Comme l'eau est fortement polaire, elle ne peut pas traverser la bicouche lipidique, mais elle peut passer facilement dans les pores L'osmose a lieu quand la concentration d'eau n'est pas la même des deux côtés d'une membrane L'osmose a lieu quand la concentration d'eau n'est pas la même des deux côtés d'une membrane Osmolarité : concentration totale de toutes les particules dune solution Osmolarité : concentration totale de toutes les particules dune solution

131 Différences dosmolarité diffusion pour égalité de concentrations

132 Diffusion facilitée glucose = non lipo­solubles et trop volumineux pour passer par les pores de la membrane plasmique traverse celle ci très rapidement grâce à la diffusion facilitée glucose = non lipo­solubles et trop volumineux pour passer par les pores de la membrane plasmique traverse celle ci très rapidement grâce à la diffusion facilitée combinaison à des transporteurs protéiques présents dans la membrane plasmique combinaison à des transporteurs protéiques présents dans la membrane plasmique Diffusion facilitée = extrêmement sélective Diffusion facilitée = extrêmement sélective

133 Diffusion facilitée

134 Mécanismes actif: Dans tous les cas où la cellule consomme l'énergie qu'elle contient sous forme d'ATP pour faire passer des substances à travers la membrane Dans tous les cas où la cellule consomme l'énergie qu'elle contient sous forme d'ATP pour faire passer des substances à travers la membrane 2 principaux mécanismes actifs : 2 principaux mécanismes actifs : transport actif transport actif transport vésiculaire transport vésiculaire

135 Transport actif = pompage ; ressemble à la diffusion facilitée (transporteurs protéiques spécifiques) = pompage ; ressemble à la diffusion facilitée (transporteurs protéiques spécifiques) déplace les solutés (acides aminés et ions) « à contre courant », c'est à dire contre leur gradient de concentration déplace les solutés (acides aminés et ions) « à contre courant », c'est à dire contre leur gradient de concentration consommation d'énergie (ATP) consommation d'énergie (ATP) Souvent couplés Souvent couplés

136 Pompe NA + - K +

137 Transport vésiculaire (en vrac) 2 principaux modes : exocytose et endocytose. 2 principaux modes : exocytose et endocytose. Exocytose = passage de substances de l'intérieur de la cellule à l'espace extracellulaire (sécrétion d'hormones, libération de neurotransmetteurs, élimination des déchets) Exocytose = passage de substances de l'intérieur de la cellule à l'espace extracellulaire (sécrétion d'hormones, libération de neurotransmetteurs, élimination des déchets) sac membraneux (vésicule) qui migre vers la membrane plasmique, fusionne avec elle et déverse son contenu à l'extérieur de la cellule sac membraneux (vésicule) qui migre vers la membrane plasmique, fusionne avec elle et déverse son contenu à l'extérieur de la cellule

138 Exocytose

139 Transport vésiculaire (en vrac) Endocytose : macromolécules qui entrent dans la cellule Endocytose : macromolécules qui entrent dans la cellule invagination de la membrane plasmique invagination de la membrane plasmique 3 formes d'endocytose: 3 formes d'endocytose: phagocytose (macrophages) phagocytose (macrophages) pinocytose (toutes les cellules) pinocytose (toutes les cellules) endocytose par récepteurs interposés endocytose par récepteurs interposés

140 Endocytose

141 Quest-ce que le milieu intérieur? Le milieu intérieur du corps est constitué par le liquide extracellulaire dans lequel baignent toutes les cellules. Le milieu intérieur du corps est constitué par le liquide extracellulaire dans lequel baignent toutes les cellules.

142 Quels sont les échanges cellulaires indispensables à la vie de la cellule entre le liquide intracellulaire et le milieu extracellulaire? Pour assurer son activité métabolique basale, la cellule doit synthétiser de l'ATP à partir de la dégradation de nutriments prélevés dans le milieu extracellulaire. Pour assurer son activité métabolique basale, la cellule doit synthétiser de l'ATP à partir de la dégradation de nutriments prélevés dans le milieu extracellulaire. Ces nutriments sont des substrats énergétiques (glucides, lipides), des acides aminés nécessaires à la biosynthèse des protéines cellulaires. Ces nutriments sont des substrats énergétiques (glucides, lipides), des acides aminés nécessaires à la biosynthèse des protéines cellulaires. Le catabolisme aérobie exige de l'oxygène prélevé dans le milieu extracellulaire. Le catabolisme aérobie exige de l'oxygène prélevé dans le milieu extracellulaire. A l'inverse, les déchets produits par la cellule tels que le C0 2 sont rejetés dans le milieu extra cellulaire. A l'inverse, les déchets produits par la cellule tels que le C0 2 sont rejetés dans le milieu extra cellulaire.


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