Cellules et génomes

Cellules et génomes :

• L’histologie c’est la biologie des tissus :

• Structure
• Fonction, renouvellement
• Un outil : le microscope

• Tissus principaux :

• Épithéliaux
• Conjonctifs (osseux, cartilagineux, adipeux, sanguin, lymphoïde)
• Nerveux
• Musculaire
• Endocrinien

• Définitions :

• Cellule = unité de constitution de la matière vivante
• Tissu = ensemble de cellules orientées vers une même fonction
• Organe = structure destinée à assurer une fonction dans un appareil

• estomac, foie, poumon, rein, organes des sens

• Appareil = ensemble de structures orientées vers une fonction d’un individu

• digestif, respiratoire, excréteur

• Système = concept fonctionnel

• nerveux, endocrinien, neuroendocrinien, lymphoïde

     I - Caractéristiques universelles des cellules sur la terre :

• 10 ou 100 million d’espèces vivantes sur Terre
• la descendance appartient à la même espèce
• les parents transmettent une information spécifiant les caractéristiques de la descendance : c’est l’hérédité (élément clé de la définition de la vie)

• Hérédité : pivot de la vie :

• Différencie la vie de

• croissance d'un cristal
• combustion d'une bougie
• formation des vagues sur la mer
• ⇒ pas de relation entre parents et descendance

• Bien que (point commun)

• consommation d'énergie libre pour créer et maintenir une organisation

• Être uni ou pluri cellulaire :

• La plupart des organismes est uni cellulaire
• Nous sommes pluri cellulaires 1013 cellules ⇒ communication
• Nous provenons d'une seule cellule

-  L'information génétique provient de la cellule source et est transmise

-  Les matériaux de construction sont puisés dans l’environnement

• Stockage de l’information héréditaire (dans toutes les cellules) :

• Cellule

• L’information a évolué depuis 3,5 milliards d’années
• même support de stockage : l'ADN
• depuis 3,5 milliards d'années
• ATGC au lieu de 0100101010100001

• Conséquences

• ADN humain dans une bactérie
• ADN bactérien dans une cellule humaine
• L’information sera lue, interprétée, et recopiée →
• On peut lire n’importe quelle séquence d’ADN et donc connaître l’information contenue

        1 - ADN :

• Structure en double hélice qui permet la vie
• Nucléotide = monomère d’un brin d’ADN
• ADN :

• Acide désoxyribonucléique
• Sucre = désoxyribose
• Double brin
• Thymine ATGC
• Rigide

                     [pic 1]

• Polymère = chaine squelette de [sucre-phosphate] avec les bases qui font saillie
• En théorie, la chaine peut s’allonger par addition de n’importe quel monomère à une extrémité

• Dans la cellule l’allongement se fait sur une matrice représentée par un mono brin d’ADN

[pic 2]

• Les bases qui font saillie sur le brin matrice se lient aux bases du brin en cours de synthèse selon la règle A-T G-C

[pic 3]

• Création de la structure en double brin :

• Maintien des monomères nouvellement arrivés pour la synthèse du nouveau brin
• L’information est lue comme un texte écrit en français de gauche à droite
• Les deux brins sont complémentaires et opposés : GTAA ↔ TTAC

• Duplication de l'information génétique par réplication de l'ADN : chacun des deux brins peut servir de matrice pour la synthèse d'un nouveau brin complémentaire : c’est la réplication de l’ADN

                   [pic 4]

        2 - ARN = intermédiaire :

• L’ADN ne doit pas que se répliquer
• Il doit exprimer son information en guidant la synthèse d’autres molécules de la cellule
• Il ne peut le faire que grâce à 2 types de polymères intermédiaires :

• Les ARN
• Les protéines

• Le processus débute par la transcription (processus proche de la réplication)
• ARN :

- Acide ribonucléique

- Sucre = ribose

- Simple brin

- Uracyl AUGC

- Souple → auto-appariements

• Transcription :

-  Polymérisation sur matrice

- Synthèse d’ARN

• Molécules plus courtes
• Très proches de l’ADN

• Traduction :

- Survient après la transcription

- Processus très différent et très complexe

- Aboutit à la synthèse de protéines très différentes des acides nucléiques

• L'information génétique est stockée dans la cellule sous forme d’« archive » d'ADN pour être utilisée sous forme de transcrits d'ARN qui sont les copies de travail
• Beaucoup de ces ARN sont des intermédiaires et servent de messagers de l’information génétique de l’ADN aux protéines
• L’ARN est :

- Molécule flexible

- Forme spécifique

- Auto-appariements : …GGGG… ↔ …CCCC…

- La séquence détermine la forme

- Reconnaissance par d’autres molécules → peut servir de catalyseur

- Rôle capital des ARN dans les processus anciens et fondamentaux de l’évolution des cellules du monde vivant

       3 - Protéines = catalyseurs dans toutes les cellules :

• Longs polymères non branchés constitué de monomères (comme pour les désoxyribonucléotides pour l’ADN ou les ribonucléotides pour l’ARN)
• À partir d’une bibliothèque de monomères identique dans toutes les cellules vivantes
• Porteuses d’informations comme un texte écrit avec un alphabet

• Acides aminés :

- Monomères des protéines

- 20 types au lieu de 4

...