UE 2.1 Fiche de révision Biologie Fondamentale S1

UE 2.1 : Biologie fondamentale

• Echelle du vivant : atome, molécule, cellule, organe, système, corps humain
• 2 catégories cellules :

• Procaryote : bactéries : pas de noyau, quelques organites, ADN
• Eucaryote : cellules animales, végétales, noyau, membrane et cytoplasme contenant organites

• fonction : échange, information, énergie, reproduction

• 3 parties de la cellule eucaryote :

• Membrane plasmique : délimite la cellule, le milieu intra-C et extra-C, membrane semi-perméable permettant des échanges
• Cytoplasme : contenu de la cellule : cytosol (liquide aqueux et organites), milieu propice aux réactions chimiques
• Noyau : support de l’information génétique, contient l’ADN, synthèse protéines

• ADN : acide désoxyribonucléique

• Compose de deux brins d’ADN, double hélices de forme coïdales
• Composé de 4 acides nucléiques : Adénine, Thymine, Cytosine, Guanine (relié par des liaisons d’hydrogène) sucre et phosphate
• Quand l’ADN est transcrit en ARNm, il est alors composé de ces 4 acides nucléiques : Adénine, Thymine, Cytosine et Uracile

• Cycle cellulaire et mitose : naissance d’une cellule à sa division en deux. Ce cycle comporte deux phases l’interphase et la mitose. La mitose c’est la division d’une cellule mère en deux cellules filles identiques (cytodiérèse), comprend 4 phases :

• Prophase : condensation de la chromatine (forme des chromosomes composé d’histones : ADN + protéines), chromosomes double et passe d’une chromatide à deux chromatides, disparition de l’enveloppe nucléaire
• Métaphase : chromosomes double s’aligne sur l’équateur de la cellule grâce aux centrioles reliés par des microtubules.
• Anaphase : chromatides de chaque chromosome se divisent et se dirigent vers les pôles opposés de la cellule, toujours grâce aux centrioles
• Télophase : décondensation des chromosomes, reformation de l’enveloppe nucléaire, cytodiérèse.

• Synthèse des protéines :

• Réplication, duplication : l’ADN ne sort pas du noyau. L’ADN augmente et une copie d’un brin d’ADN, appelé ARNm, va être synthétisée grâce à l’enzyme polymérase.
• Traduction : L’ARNm (copie de l’information nécessaire à la synthétisation d’une protéine) sort du noyau et va être traduit par les ribosomes et l’ARNt dans le réticulum endoplasmique granuleux.
• Réponse : Une suite d’acides aminés spécifique est assemblée grâce à la traduction de l’ARNm par les ribosomes et permet donc la synthèse d’une protéine libéré ensuite dans le cytoplasme

• Cytoplasme :

• Milieu aqueux : cytosol (ions, protéines)
• Milieu propice aux réactions chimiques
• Contient les organites, permet leur mouvement

• Organites membraneux (Noyau, REG, REL, AG, lysosomes, mitochondries, vacuoles)  et non membraneux (ribosomes, flagelles, cils, cytosquelette, centrosomes) (12) :

• Noyau : support de l’information génétique

• Enveloppe nucléaire : double membrane poreuse permettant les échanges avec le cytoplasme
• Nucléoplasme : liquide visqueux : chromatine. Contenant l’ADN quand la cellule n’est pas en phase de mitose, sinon histone lorsqu’elle se condense.
• Nucléole : synthèse des ribosomes

• Réticulum Endoplasmique Granuleux : double membranes contenant des ribosomes à sa surface, en continuité avec le noyau, lieu de synthèse des protéines envoyer vers l’appareil de Golgi
• Réticulum endoplasmique lisse : tubules et sac aplatis lisse car ne contient pas de ribosomes

• Stocke les lipides (réserve d’énergie) et produit du calcium

• Appareil de Golgi : sac aplatis et ronds

• Stocke, tri, emballe, sécrète les protéines envoyées par le REG
• Transforme les protéines : glycosylation
• Produit les lysosomes et des vésicules rejetant leur substance à l’extérieur de la cellule par exocytose.

• Lysosomes : nettoyeur de la cellule, détruit les déchets et vieux organites de la cellule par phagocytose, digère le contenu des vacuoles
• Centrosomes : comprend deux centrioles et microtubules jouant un rôle lors de la mitose.
• Vacuoles : substances, souvent bactéries pour être détruite ensuite, introduit dans la cellule par endocytose (phagocytose).
• Mitochondries :

• Produit de l’énergie nommé l’ATP-aze nécessaire aux réactions chimiques et mouvement de la cellule
• Joue un rôle dans la respiration cellulaire et le rejet du CO2 (cycle de Krebs)
• Joue un rôle dans l’apoptose : sécrète une substance poussant la cellule à se détruire

• Cytosquelette : squelette de la cellule, rôle de maintien, soutien, forme de la cellule, mouvement des organites et de la cellule

• 3 types de fibres :        microfilaments (actine), microtubules (tubuline), filament intermédiaire (kératine)

• Ribosome : synthétisé dans le nucléole, en deux sous partie

• Traduit l’ARNm en assemblant des acides aminés produisant une protéine
• Se trouve dans le REG et dans le cytoplasme

• Flagelles, cils : aide au déplacement de la cellule (spermatozoïde, fosses nasales)

• Membrane plasmique, molécules et rôles P :

• Bicouche de phospholipides ainsi que des protéines, du cholestérol (assure la fluidité du passage) et des sucres

• Phospholipides : lipophile et hydrophobe
• Semi perméable permet les échanges entre le milieu extra cellulaire et intra cellulaire, notamment grâce aux protéines (rôle) :

• Transport
• Enzyme
• Réceptrice
• Adhésion
• Reconnaissance

• Echanges cellulaires (2 types) :

• Transport passif : n’a pas besoin d’énergie, molécules suivent le gradient de concentration

• Diffusion simple : molécule cherche l’homéostasie de part et d’autre de la cellule, elle passe la membrane plasmique allant du milieu le plus concentré vers le moins concentré jusqu’à s’équilibrer
• Diffusion facilitée : le passage de la molécule se fait par un canal à l’aide d’une protéine de transport
• Osmose : même principe que la diffusion simple sauf que ça concerne les molécules d’eau. Elles vont chercher à trouver l’homéostasie de chaque côté de la cellule. Lorsque le milieu contient également d’autres molécules qui ne peuvent traverser la membrane plasmique pour s’équilibrer, elle va chercher à diluer de manière égale les deux côtés de la membrane allant du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique = solution isotonique.

• Transport actif : a besoin d’énergie car les molécules vont se déplacer contre le gradient de concentration du moins concentré au plus concentré (à l’aide de protéines et canaux membranaires, pompe Na+/K+ par exemple)

• Communication intercellulaire  (2 types 7 sous), mécanismes :

• Communication directe entre les C

• Jonction communicante : de cytoplasme à cytoplasme
• Juxtacrine : de membrane plasmique à membrane plasmique
• Autocrine : la cellule agit sur elle-même

• Communication indirecte entre les C

• Canaux ioniques
• Enzymes
• Couplés à une protéine G :

• Réception du signal : ligand messager va traverser la membrane plasmique en se fixant sur une protéine
• Transduction du signal : une cascade de réaction chimique s’effectue par l’intermédiaire d’un effecteur primaire et d’un second messager, puis d’un effecteur secondaire jusqu’au noyau.
• Réponse du noyau : le noyau va émettre une réponse par régulation des voies métaboliques, de l’expression des gênes et d’action sur le cytosquelette

• Adhésion cellulaire, 2 molécules, 3 jonctions :

• Certaines cellules sont reliées entre elles à l’aide de molécule d’adhésion (cadhérines, molécules CAMS) permettant une meilleure communication et échange entre elles. Constituent un tissu cellulaire.

• Jonction serrée, adhérentes, desmosomes

• Tissu, 4 familles : c’est la jonction entre plusieurs cellules ayant la même différenciation et propriété. Ils constituent les organes qui peuvent en contenir plusieurs types.

• Epithélial : jonction communicante entre les cellules, repose sur une lame basale (collagène), existe deux types :

• Revêtement : rôle de protection, de barrière entre le milieu extérieur et le corps, tapisse les cavités internes, classé en fonction du nombre de couches et formes de cellules
• Glandulaire : permet la sécrétion ou production de substances, ce sont soit des cellules isolées soit des tissus qu’on nomme glande, il en existe trois types :

• Exocrines : glande qui sécrète ses substances vers l’extérieur de l’organe (ex. glandes sudoripares produisant la sueur)
• Endocrines : glande sécrétant des hormones messagères (ex. thyroïde sécrétant des hormones qui vont agir directement sur l’organisme ou sur les autres glandes)
• Amphicrines : glandes exocrines et endocrines (ex. pancréas régule le taux de sucre dans le corps grâce aux îlots de Langerhans produisant l’insuline et le glucagon mais sécrète aussi des sucs digestifs)

• Conjonctif : matrice cellulaire, comblant le milieu interstitiel, tissu de remplissage, d’emballage et reliant entre eux tous les autres tissus par cellules non jointive directement entre elles. Existe 7 types de tissus conjonctifs :

• Sanguin : contient les éléments figurés : hématies (transport), leucocytes (défense immunitaire), thrombocytes (coagulation)
• Adipeux : stocke les lipides (réserve d’énergie, thermorégulation)
• Lâche : soutien, inflammation, cicatrisation
• Elastique : résistance à l’étirement
• Cartilagineux : limite les frictions entre les os (tendons, ligaments)
• Osseux : protection, locomotion
• Dense : point de fixation

• Nerveux

• Compose le système nerveux central (encéphale, moelle épinière)
• 2 types de cellules : neurones et cellules gliales

• Musculaire

• Permet le mouvement du corps grâce à des molécules contractiles (actine, myosine)
• 2 types :

• lisse : on ne peut les contrôler, se contracte de manière autonome (ex. tube digestif, vaisseaux sanguins)
• striées : permet le mouvement volontaire du muscle (biceps, mollet)

• Mort cellulaire (2 phénomènes) : lorsque la cellule est trop vieille, qu’elle dysfonctionne ou qu’elle a une mauvaise transcription des gênes.

• Apoptose : c’est la mort cellulaire programmée. L’apoptose est régit par une substance sécrétée par les mitochondries. La cellule se morcelle alors et se décompose et sera phagocytée par des macrophages. Elle ne provoque pas d’inflammation.
• Nécrose : Mort des cellules par une atteinte physique ou chimique. Les cellules se gonflent jusqu’à éclatées, provoquant une inflammation. Il en existe deux types :

• Coagulation : C’est lorsque le flux sanguin est bloqué par une thrombose et entraîne l’hypoxie de la cellule. Albumine s’opacifie, se solidifie et forme des agrégats
• Liquéfaction : infection bactérienne qui détruit l’architecture du tissu, provoque un syndrome inflammatoire et sécrétion de lymphe.

• Différenciation cellulaire, mécanismes :

• Cellule spécifique à une fonction dans l’organisme.
• Toutes les cellules proviennent d’une et même cellule appelée cellule-œuf. Les cellules souches subissent en permanence la division cellulaire mais certaines d’entre elles reçoivent un signal arrêtant leur cycle et modifiant leur expression génétique leur permettant d’acquérir une fonction et morphologie spécifique définitive, elle se différencie. Le milieu tissulaire dans lequel se trouvent certaines cellules peut influencer sa différenciation.

• Le tissu sanguin :

• Généralité, principes :

• Est un tissu conjonctif : liquide, plus dense que l’eau, visqueux
• Volume total = 4 à 6L : circule dans les vaisseaux sanguins vers tous les tissus du corps grâce aux contractions cardiaques

• Composition :

• Plasma :

• Liquide visqueux, jaunâtre, eau en majorité
• Protéines : albumine (transport), immunoglobulines (dégense), facteurs de coagulation, d’inflammation, lipides, fer, enzymes, hormones, glucose
• Produit des déchets : urée – foie rein (dégradation des protéines), bilirubine – foire bile (dégradation hémoglobine), créatinine (montre la fonction rénale)

• Eléments figurés : fabriqué dans la moelle osseuse (rouge), os longs et plats, hématopoïèse (c’est l’ensemble des mécanismes assurant le renouvellement continu et régulé des cellules sanguines = hématocrite)

• Erythrocytes (globules rouges, hématies)

• Disques biconcaves aplatis, pas de noyau, d’organite
• Contient eau, hémoglobine (transport et constitué fer), Cl, K
• Rôle : transport l’oxygène, CO2, régule PH, porte des sucres (antigènes) de compatibilité = groupes sanguins

• Thrombocytes (plaquettes sanguines)

• Disques difformes, pas de noyau
• Durée de vie : 8 à 10j
• Rôle : dans l’hémostase (maintenir l’intégrité du vaisseau lors d’une agression vasculaire) en formant des agrégats = coagulation

• Leucocytes (globules blancs) :

• Cellules des défenses immunitaires
• Durée de vie 2-3j
• 2 types :

• Polynucléaires : granulocyte neutrophile (phagocytose, diapédèse), éosinophile (régule allergie, tue parasite), basophile (substance histamine)
• Mononucléaires : monocytes (macrophage, phagocytose), lymphocytes (B, T, NK) (synthèse AC CD8-CD4, mémoire immunitaire)

• Rôle du sang :

• Transport :

• Gaz respiratoire
• Nutriments
• Hormones
• Anticorps
• Déchets

• Régulation :

• Thermorégulation
• Maintien du PH normal
• Maintien du volume circulatoire (irrigation)
• Homéostasie (liquides)

• Protection :

• Hémostase :

• Etape vasculaire (vasoconstriction évite de perdre du sang)
• Etape plaquettaire (formation d’agrégats)
• Etape coagulation
• Rétraction du caillot (rétablir la fluidité)

• Groupes Sanguins :

• Marqueurs de notre identité : antigènes A, B, O à la surface des globules rouges
• Rhésus + : quand le groupe A a en plus des antigènes Rh

• Analyse sanguines :  

• Hématocrite :
• VGM
• Hémoglobine
• Réticulocytes
• RAI

• La différence entre le sérum, et le plasma est minime. Le sérum possède la même composition que le plasma mais il ne contient pas de fibrinogène qui est une variété de protéine précurseur de la fibrine entrant dans la composition du caillot sanguin.

• Atome, composition : est une entité neutre composée d’un noyau comprenant des nucléons (protons et neutrons) et des électrons gravitant autour de lui. Il a donc autant de protons que d’électrons pour être neutre.

• Protons : ont une charge positive
• Electrons : ont une charge négative
• Neutron : ont une charge neutre

• Z : nombre de protons correspondant au numéro atomique d’un élément chimique dans le tableau périodique
• A : nombre de nucléons
• Comment savoir nb de neutrons : pour savoir le nombre de protons il faut faire la différence entre A et Z
• Isotope : ce sont deux atomes ayant le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différents
• Ions (2 sortes) : un atome ayant gagné ou perdu au moins un électron, le rendant chargé électriquement

• Cation : atome ayant perdu au moins un électron, est donc chargé positivement car plus de protons que d’électrons (attiré vers une charge négative)
• Anion : atome ayant gagné au moins un électron, est donc chargé négativement car plus d’électrons que de protons (attiré vers une charge positive)

• Molécule : un édifice neutre formé d’au moins deux atomes reliés par des liaisons covalentes, partageant des électrons pour être stable.
• Isomère : Deux molécules sont isomères lorsqu’elles sont composées des mêmes atomes mais dont la formule développée et semi-développée s’écrit d’une manière différente.
• Stabilité d’un atome (couche) : un atome est dit stable lorsqu’il complète une des couches électroniques, sinon il sera amené à gagner ou perdre des électrons pour l’être. On parle de règle de duet ou d’octet. Il faut qu’il ait 2 électrons sur sa couche K ou 8 électrons sur sa couche M ou 8 ou 18 électrons sur sa couche L. Un atome est noble lorsqu’il dispose assez d’électrons pour compléter sa couche sans avoir à gagner ou perdre des électrons.
• L’électronégativité : c’est la tendance d’un atome à attirer vers lui les électrons d’un autre atome dans une liaison covalente. L’électronégativité des atomes varient selon leur position dans le tableau périodique.
• Principe de polarité (ex) : une molécule est dite polaire lorsque ses charges partielles positives et négatives sont à des pôles différents, sinon elle est dite apolaire. L’eau est une molécule polaire pouvant se mélanger avec des molécules hydrophiles.
• Le métabolisme, principes, 3 types : Le métabolise c’est l’ensemble des réactions chimiques. Celles-ci sont induites par des métabolites, réactifs d’abord donnant ensuite un produit.

• Anabolisme : c’est la synthèse d’une grosse molécule à partir de molécule simple. Cela nécessite de l’énergie (ATP-aze)
• Catabolisme : c’est la destruction d’une grosse molécule en une molécule simple, cela produit de l’énergie.
• Enzyme : protéine catalyseur, accélère la transformation du métabolite. Une enzyme correspond à un substrat spécifique, qui lorsqu’ils s’assemblent créer une réaction chimique, puis enzyme se détache et substrat devient un produit.

• Les liaisons (3 types) : relient deux ou plusieurs atomes entre eux.

• Liaison covalente : liaison forte reliant deux atomes qui partage ensemble leurs électrons afin d’être stable
• Liaison ionique : liaison forte entre deux atomes ayant une électronégativité opposée. Cette liaison peut être amenée à se rompre selon l’environnement (température, présence d’eau)
• Liaison hydrogène : liaison faible comprenant au moins un atome d’hydrogène et un atome très électronégatif (Oxygène O, Azote N)

• Les éléments du vivant : le corps humain est composé de 24 atomes différents. Certains de ces atomes ne peuvent être synthétisés par le corps, ils sont donc apportés par l’alimentation.

• A 98% composé de carbone C, hydrogène H, oxygène O et d’azote H
• A 99% si on ajoute phosphore P, potassium K, sodium Na, calcium Ca
• 16 oligo-éléments : Zinc, Magnésium, Souffre, Cuivre (faible en quantité mais néanmoins essentiels au bon fonctionnement de l’organisme)

• Molécules organiques (5 types) : sont toutes les molécules contenant du carbone C. Il en existe 5 types :

• Protéine : composition, rôle (5) et structure (4) :

• Unité de base : acide aminé
• Relié par des liaisons covalentes
• Peptide lorsqu’assemblage de moins de 50 aa
• Protéine lorsqu’assemblage de plus de 50 aa
• Rôle : transport, enzyme, reconnaissance, immunité, mouvement
• Structure : primaire (synthétisé par les ribosomes dans le noyau par l’ARNm, stocké dans le REG, linéaire), secondaire (structure en hélice et feuillet), tertiaire (structure en 3D), quaternaire (plusieurs chaînes de protéines)
• Peuvent varier selon la température ou la variation de PH dans l’organisme. Cela les fait dysfonctionner, les dénature.
• Peuvent être transformées en molécules biologiquement actives comme histidine transformées en histamine médiateur de l’inflammation.
• Holoprotéine : composé que d’aa, hétéroprotéine : composé d’aa et d’un élément non protéique (glycoprotéines)

• Lipides et stérols : composition, rôle (3), 3 types :

• Compose 20% du corps humain
• Rôle : stockés dans les C, permettent l’isolation thermique, réserve d’énergie, hydrophobes
• 4 types :

• Triglycérides : les vraies graisses
• Acides gras : chaîne carbonée linéaire
• Stéroïdes :

• Stérols : cholestérol LDL (mauvais cholestérol qui en trop grande quantité forme des plaques d’athéromes sur les parois des vaisseaux) et HDL (bon cholestérol qui récupère le cholestérol dans les organes qui sont éliminés dans le foie)
• Hormones stéroïdiennes : nécessaire à la reproduction et à la croissance -> progestérone, oestradiol, testostérone, cortisol
• Acides biliaires : digère les lipides

• Phospholipides et glycolipides : phosphore, lipides et sucres composant la membrane plasmique et permettant aux substances de travers la membrane plasmique

• Glucides composition, rôle (3), lieu, types (3) :

• Molécule d’hydrate de carbone (CHO)
• Source d’énergie, structure, fixe l’eau
• Stocké dans le foie et les muscles (glycogène)
• 3 types :

• Monosaccharide
• Oligoside
• Polyoside

• Acides nucléiques, composition :

• Nucléotides formés de nucléoside (base azoté + ribose) et phosphate
• Liaison hydrogène
• Ce qui compose l’ADN : adénine, thymine, cytosine, guanine
• L’ARNm, adénine, thymine, cytosine, uracile

• Vitamines : particularité, rôle :

• Ne sont pas synthétisées par l’organisme, doivent être amenées par l’alimentation
• Vitamines sont hydrophile et lipophile (ADEK)
• Rôle : coenzyme, anti-oxydant

• Molécules inorganiques (2 types) : toutes molécules ne contenant pas de chaîne d’atomes de carbone

• Eau (composition, organes, lieu, équilibre, rôle (5) :  

• Molécule polaire, composé d’hydrogène et d’oxygène
• Constitue 60% du corps humain
• Organes riches en eau : cœur, cerveau, muscles, poumons
• Se trouvent dans le milieu intra-C (cytosol, chromatine) et extra-C (lymphe, liquide céphalo-rachidien, plasma)
• Il existe une homéostasie entre les apports (alimentation, boisson, respiration cellulaire) et les éliminations (urine, selle, digestion) quotidiens.
• Rôle : Solvant, Thermorégulation, Mouvement, Transport, Hydratation
• Une solution est un mélange homogène de deux liquides. Plus un liquide est versé dans de l’eau, plus la solution sera concentrée. On dit qu’une solution est saturée quand le liquide ne se dissout plus dans l’eau.
• Une suspension est un mélange hétérogène entre deux liquides. Lorsque deux liquides ne se mélangent pas c’est qu’un des deux comprend des molécules hydrophobes.
• Un colloïde : texture gélatineuse, visqueuse, formant des amas

• Molécules Tampon 2 types :

• Bicarbonate provenant du CO2 inspiré
• Phosphore quand le rein élimine il libère du phosphate
• Notion de PH, valeur : le PH peut varier dans l’organisme selon la quantité d’ions H+ contenu. Ce sont le système respiratoire et rénal responsables de cette homéostasie. Le PH dans l’organisme est dit neutre car = 7 (concrètement il est légèrement alcalin). Il est acide lorsqu’il est inférieur à 7 et basique, alcalin quand il est supérieur à 7.
• Rôle des molécules tampon lors d’une acidose : Lorsque le corps est en acidose cela signifie qu’il y a trop d’ion H+ dans l’organisme.

• Si c’est une acidose respiratoire, le corps va compenser en hyperventilant afin d’expirer plus de CO2 et donc plus d’ions bicarbonate (contenant des ions H+) pour rendre le PH neutre à nouveau.
• Si c’est une acidose rénale, le rein va éliminer plus d’ion H+ dans les urines et libérer plus de phosphate et ainsi éliminer ou réabsorber les ions bicarbonates afin de réguler le PH

•  Pompe Na+/K+ : se situe sur la membrane cellulaire. C’est un type de transport actif des molécules entre le milieu intra-C et extra-C, car elle nécessite de l’énergie puisque les molécules vont contre leur gradient de concentration. Elle sert à réguler la quantité de Sodium et de Potassium à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. Le potassium est majoritairement contenu dans la cellule alors que le sodium est à l’extérieur.

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