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Chapitre 1 les cellules et leur génomes. Les caractères universels de la vie sur terre Toute organisme vivant est fait de cellules Remarquable variété.

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Présentation au sujet: "Chapitre 1 les cellules et leur génomes. Les caractères universels de la vie sur terre Toute organisme vivant est fait de cellules Remarquable variété."— Transcription de la présentation:

1 Chapitre 1 les cellules et leur génomes

2 Les caractères universels de la vie sur terre Toute organisme vivant est fait de cellules Remarquable variété des caractères individuels Remarquable constance des mécanismes fondamentaux

3 …il existe 10 principes universels de la vie sur terre 1.Toutes les cellules conservent linformation héréditaire sous la même forme: le code chimique linéaire de lADN 2.Toutes les cellules reproduisent leur information génétique par polymérisation complémentaire 3.Toutes les cellules transcrivent une partie de leur information génétique sous la même forme intermédiaire: le RNA 4.Toutes les cellules utilisent les protéines comme catalyseurs 5.Toutes les cellules traduisent leur RNA en protéine de la même manière

4 10 principes universels de la vie sur terre 6.Le fragment de linformation génétique correspondant à une protéine est un gène 7.La vie a besoin dénergie libre 8.Toutes les cellules fonctionnent comme des usines biochimiques qui utilisent toutes les mêmes composants moléculaires de base 9.Toutes les cellules sont limitées par une membrane au travers de laquelle les aliments et les déchets doivent passer 10.Une cellules peut vivre avec moins de 500 gènes

5 Structure de lADN 1. LADN est fait de sous-unités simples phosphate Sucre phosphaté base sucre 2. Brin dADN: nucléotides reliés par des liaisons sucre-phosphate 3. Polymérisation complémentaire dun nouveau brin dADN Nucléotide monomeres nucléotide

6 3. Toutes les cellules transcrivent une partie de leur information génétique sous la même forme intermédiaire: le RNA Les cellules utilisent leurs archives pour guider la synthèse des autres molécules de la cellule en passant par deux étapes Information linéaire sur polymères nucléotidique - desoxyribonucléotides ADN - ribonucléotides ARN dacides aminés protéines 1 Synthèse de lARN transcription Synthèse protéique translation 2 Synthèse de DNA replication

7 3. Toutes les cellules transcrivent une partie de leur information génétique sous la même forme intermédiaire: le RNA DNA double brin: archive brin utilisé comme matrice pour la synthèse de lARN transcription Production de nombreuses copies identiques dARN Transcrits, porteuses dinformation Les cellules doivent utiliser leurs archives pour guider la synthèse des autres molécules de la cellule en passant par deux étapes

8 4.Toutes les cellules utilisent les protéines comme catalyseurs protéine = chaîne polymérique non- branchée constituée dacides aminés Protéine = polypeptide Acides aminés H2N C COOH H R Carbone alpha Groupement carboxyl Groupement amine chaîne latérale: il existe 20 chaînes latérales différentes

9 Les protéines sont des polypeptides Extrémité N-terminal Extrémité C-terminal Liaisons peptidiques Chaines latérales Squelette polypeptidique

10 Le fonctionnement des ribosomes Etape 1 Etape 2 Etape 3 Etape 4 chaîne polypeptidique sallongeant ARNt chargé dun aa ARNm 2 sous-unités du ribosome

11 Formation dune membrane par laggrégation de molécules amphipathiques monocouche de phospholipides bi-couche phospholipidique

12 La vie peut utiliser différentes formes dénergie libre organotrophique lithotrophiquephototrophique énergie chimique inorganiqueénergie solaire énergie organique algues, plantes bactériesbactéries (p. ex des fonds marins)

13 basalte chaud solution minérale chaude Bactéries lithotrophiques des fonds marins bactéries anaérobiques lithotrophiques eau chaude riche en minéraux cheminée hydrothermique ( métaux soufrés) 350°C plancher de locéan 2-3°C infiltration deau communauté dinvertébrés H 2 S, Fe ++ CO, Mn ++, Ni ++, CH 2 NH 4 +

14 Larbre de vie à 3 branches cellule ancestrale commune 1 différence/ 10 nucléotides maïs homme levure

15 PROKARYOTESEUKARYOTES 1. membrane nucléaire absenteprésente 2. taille des cellulespetitegrande 3. paroi cellulairerigidemembrane souple 4. génome génome compact pb gènes large génome pb 6000 – gènes 5. organisation intracellulaire pas de compartiments cellulaires compartiments cellulaires et cytosquelette 6. organismesunicellulaire(unicellulaires= protistes) pluricellulaires

16 Apparition de gènes et évolution des génomes 1.Les nouveaux gènes sont formés à partir de gènes pré-existants 2.La duplication de gènes donne naissance à une famille de gènes semblables dans une cellule 3.Les gènes peuvent être transmis dun organisme à lautre 4.Léchange horizontal dinformation génétique dans une espèce est réalisée par la reproduction sexuée

17 1. Les nouveaux gènes sont formés à partir de gènes pré-existants génome original innovation génétique MUTATION INTRAGENIQUE DUPLICATION DE GENE REARRANGEMENT DE SEGMENTS GENIQUES

18 Duplication de gènes à lintérieur dune espèce Gènes A et B sont orthologues Fonction conservée SEPARATION EN 2 ESPECES DISTINCTES DUPLICATION GENIQUE ET DIVERGENCE Organisme ancestral Organisme ancestral plus tardif Gènes A et B sont Paralogues Fonctions divergentes espèce Aespèce B

19 Rôle du transfert horizontal de gènes au début de lévolution eubactériesarchaebactérieseukaryotes Cellules modernes, échangeant Rarement des gènes Transfert fréquent des gènes dans la communauté de cellules primordiale

20 >200 familles de gènes sont conservées parmi les vivants des 3 branches de « larbre de vie » La fonction dun gène est souvent prévisible par lanalyse de sa séquence La fonction dun gène se révèle par ses mutations (approches génétique et biochimique) En comparant les génomes de 2 archaebactéries, de 2 eubactéries, et dun eukaryotes, on identifie 239 familles de gènes conservées –Translation: 61 –Transport/métabolisme des aa : 40

21 La mitochondrie descend dune eubactérie aérobique phagocytée par une cellule eukaryote anaérobique membrane interne cellules eucaryote ancestrale anaérobique noyau cellule eucaryote primitive mitochondrie avec double membrane bactérie aérobique années

22 Le chloroplaste descend dune eubactérie photosynthétique phagocytée par une cellules eukaryotes aérobique bactéries photosynthétique chloroplastes cellule eucaryote primitive aérobique cellule eucaryote primitive capable de photosynthèse 02 + CO2sucres Lumière du soleil

23 cellule eucaryote primitive dépend de matière organique membrane souple déplacement capture CHASSE cellule végétale photosynthèse paroi rigide immobile ELEVAGE cellule de champignon/levure dépend de matière organique membrane relativement rigide capture immobile PARASITE

24 Différences entre les génomes Prokaryotes (eubactéries) Eukaryotes (homme) Taille du génome10 9 paires de bases X1000 Nombre de gènes X20 ADN non codant11%98.5% X

25 Prokaryote modèle: E coli E coli nucléotides origine de replication fin de replication classeeubactérie avantageCroissance rapide sur milieu simple génomeCirculaire 4.6 megabases # gènes4300 informationcompacte

26 Une levure comme modèle eukaryote minimal: Saccharomyces cervisiae classechampignon avantageCroissance rapide sur milieu simple taille du génome 12.6 megabases # de gènes6.300 informationcompacte utilitéDivision cellulaire noyau paroi cellulaire mitochondrie

27 Modèle de plante: Arabidopsis thaliana classeplante avantagemilliers de pousses en 8-10 semaines taille du génome140 mégabases # de gènes information+/- compacte utilitéreprésentatif des plantes à fleur

28 Le monde animal est représenté par un vers, une mouche, une souris et lhomme sourishomme classemammifère avantageReproduction rapidemédecine, évolution,… taille du génome3.2 gigabases # de gènes informationDuplications++ ADN non-codant+++ Duplications++ ADN non-codant+++ utilitéPhénotype des mutations

29 les cellules et leur génomes résumé Toute organisme vivant est fait de cellules Remarquable constance des mécanismes fondamentaux: 10 principes essentiels Remarquable variété des caractères individuels: –Les génomes évoluent –larbre de vie à 3 branches –La comparaison des génomes révèle le rôle des gènes, le fonctionnement des organismes et la relation évolutive des espèces


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