Biochimie I

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Questions and Answers

Quel scientifique a isolé pour la première fois les acides nucléiques?

  • Gregor Mendel
  • Friedrich Miescher (correct)
  • Linus Pauling
  • James Watson

Quelle loi de Mendel stipule que chaque caractère transmissible est défini par une paire de gènes?

  • Loi de la Variation Génétique
  • Loi de l’Assortissement Indépendant
  • Loi de la Dominance
  • Loi de la Ségrégation (correct)

Quel événement se produit lors de la métaphase de la mitose?

  • Alignement des chromosomes à l’équateur (correct)
  • Duplication du matériel nucléaire
  • Formation de la membrane nucléaire
  • Séparation des chromatides vers les pôles

Quel chercheur était reconnu pour avoir proposé une structure d'ADN à trois hélices?

<p>Linus Pauling (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle déterminant de la séquence d'acides aminés dans les protéines?

<p>Elle détermine la structure 3D de la protéine. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel système tampon a un pKa de 6,8 et est présent à des concentrations milimolaires ?

<p>Équilibre H2PO4(-1)/HPO4(2-) (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des protéines dans les systèmes biologiques ?

<p>Catalyseurs, transporteurs, et structure (B)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les unités structurales de base des protéines ?

<p>Acides aminés (D)</p> Signup and view all the answers

Combien d'acides aminés composent généralement une protéine?

<p>100 à 30000 (B)</p> Signup and view all the answers

Quel acide aminé est connu pour avoir deux formes isomères, L et D ?

<p>Glycine (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le poids molecular approximatif d'un acide aminé ?

<p>110 g/mol (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle fonction remplissent les canaux protéiques dans les membranes cellulaires ?

<p>Contrôler les échanges de substances (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle structure moléculaire est responsable de la diversité des acides aminés ?

<p>Les chaînes latérales R (B)</p> Signup and view all the answers

Quels types de protéines sont impliqués dans le transport de l'oxygène ?

<p>Protéines hémoglobine (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de sucre est présent dans l'ADN par rapport à l'ARN ?

<p>Désoxyribose (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal des hélicases dans la réplication de l'ADN ?

<p>Initier la séparation des brins d'ADN (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle enzyme est responsable de la synthèse d'un brin néosynthétisé lors de la réplication de l'ADN ?

<p>ADN polymérase (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les conditions nécessaires pour la dénaturation de l'ADN ?

<p>Température élevée et pH neutre (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type de réplication est effectué chez les procaryotes ?

<p>Bidirectionnelle et circulaire (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le taux d'erreurs lors de la réplication de l'ADN ?

<p>Un nucléotide modifié sur 10^9 (B)</p> Signup and view all the answers

Quel élément joue un rôle stabilisateur dans la réplication de l'ADN ?

<p>Ions Mg2+ (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la dégradation des ARNm non-sens par NMD ?

<p>Dégrader les ARNm ayant un codon stop prématuré avant le dernier exon (C)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la rifampicine n’inhibe-t-elle pas l’élongation de la transcription ?

<p>L'hybride ADN-ARN bloque le site de liaison de la rifampicine (D)</p> Signup and view all the answers

Quel énoncé est vrai concernant les codons STOP ?

<p>Il existe 3 codons STOP : UAG, UAA, UGA (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la dégénérescence du code génétique minimise-t-elle l'effet des mutations ?

<p>En offrant de nombreux synonymes pour 20 acides aminés (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type de mutation provoque un changement d'acide aminé après un changement de nucléotides ?

<p>Mutation faux sens (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet d'une mutation par délétion sur le cadre de lecture ?

<p>Elle entraîne un décalage dans le cadre de lecture (C)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle jouent les aminoacyl-tRNA synthétases dans la traduction ?

<p>Elles lisent et interprètent le code génétique (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est un résultat d'une mutation par insertion ?

<p>Changement du cadre de lecture et altération de la protéine (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique de l'ARNr par rapport à la synthèse protéique ?

<p>Il n'est pas impliqué dans la synthèse protéique (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

ADN : support de l'information génétique

L'ADN est la molécule qui porte l'information génétique, c'est-à-dire les instructions pour la construction et le fonctionnement d'un organisme.

Rôle majeur des protéines

Les protéines sont les molécules effectuant la plupart des tâches dans les cellules. Elles sont composées de 20 acides aminés différents qui s'assemblent dans des séquences uniques.

Lois de Mendel

Gregor Mendel a découvert les lois de l'hérédité en étudiant la transmission des caractères chez les petits pois. Il a démontré que les caractères sont déterminés par des paires de gènes.

Le processus de mitose

La mitose est un processus de division cellulaire qui permet de créer deux cellules filles identiques à la cellule mère. Elle se déroule en plusieurs phases : interphase, prophase, métaphase, anaphase et télophase.

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Fonction d'un gène

Un gène est une portion d'ADN qui porte l'information pour la synthèse d'une protéine. Il détermine un caractère précis.

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Réplication de l'ADN

La réplication de l'ADN est le processus par lequel l'ADN est dupliqué avant la division cellulaire, créant deux copies identiques du génome.

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Mécanisme semi-conservateur

Le processus de réplication implique la séparation des deux brins d'ADN et la synthèse de nouveaux brins complémentaires à partir de chaque brin parental.

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Enzymes de la réplication

Les enzymes jouent un rôle crucial dans la réplication de l'ADN. L'hélicase sépare les deux brins d'ADN, la topoisomérase évite les tensions dans l'ADN, l'ADN polymérase synthétise les nouveaux brins et la primase crée une courte amorce d'ARN.

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Réplication chez les procaryotes

La réplication chez les procaryotes se déroule sur un chromosome circulaire. Un point d'origine de la réplication (OriC) est identifié, et la réplication se poursuit bidirectionnellement autour du chromosome.

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Fidélité de la réplication

Les erreurs de réplication peuvent conduire à des mutations. Cependant, un système de réparation de l'ADN corrige la plupart de ces erreurs, maintenant l'intégrité du génome.

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Phase d'initiation de la réplication

L'initiation de la réplication commence avec la liaison de l'initiateur (DnaA) à l'OriC, riche en A et T. L'hélicase (DnaB) ouvre le brin d'ADN double brin en brins simples, et la primase (DnaG) synthétise une amorce d'ARN.

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Vitesse de réplication

La réplication est rapide, environ 1000 bases par seconde chez les procaryotes. Les deux fourches de réplication se déplacent en directions opposées, ce qui accélère le processus.

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Système tampon intracellulaire

Maintien du pH intracellulaire grâce à des systèmes tampons : L’équilibre H2PO4(-1)/HPO4(2-) (pKa = 6,8) présent à des concentrations milimolaires, le système acide carbonique (H2CO3), bicarbonate (HCO3(-)) et gaz carbonique (CO2) (pKa = 6,1 H2CO3/HCO3(-)), et la chaine latérale histidine (pH environ 7).

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Protéines

Molécules complexes formées d'acides aminés liés entre eux. Elles sont responsables de nombreuses fonctions cellulaires.

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Séquence d'acides aminés

L'ordre des acides aminés dans une protéine est crucial pour sa fonction. Ce séquencement est déterminé par l'information génétique.

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Chaîne polypeptidique

Les protéines peuvent être composées d'une ou plusieurs chaînes polypeptidiques (chaînes d'acides aminés).

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Enzymes

Les protéines jouent le rôle de catalyseurs biologiques, accélérant les réactions chimiques dans les cellules.

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Canaux protéiques

Les protéines peuvent former des canaux à travers les membranes cellulaires, permettant le passage contrôlé de molécules.

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Transporteurs

Les protéines peuvent transporter des molécules telles que l'oxygène dans le sang.

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Acide aminé

Les protéines sont les unités structurelles de base des protéines.

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Isomères L et D

Deux formes d'acides aminés (L et D) sont possibles, mais seul l'isomère L est présent dans les protéines.

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Dégradation non-sens médiée (NMD)

La dégradation des ARN messagers (ARNm) qui contiennent un codon stop prématuré avant le dernier exon. Ce processus empêche la production de protéines tronquées et potentiellement nocives.

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Interférence d'ARN (ARNi)

Un mécanisme qui dégrade les ARN double brin exogènes (dérivés de sources externes) pour prévenir l'infection virale et d'autres effets néfastes.

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Mécanisme d'action de la rifampicine

La rifampicine est un antibiotique qui cible la transcription bactérienne. Elle inhibe spécifiquement l'initiation de la transcription, mais pas l'élongation, car le site de liaison de la rifampicine est spécifique aux RNA polymérases bactériennes.

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Mécanisme d'action de l'actinomycine

L'actinomycine est un médicament anticancéreux qui inhibe la transcription de l'ADN en s'intercalant entre les paires de bases, empêchant ainsi la séparation des brins d'ADN.

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Traduction

La traduction est le processus par lequel l'information génétique contenue dans l'ARN messager (ARNm) est traduite en une séquence d'acides aminés, formant une protéine.

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Code génétique

Le code génétique est lu trois nucléotides à la fois, formant un codon qui spécifie un acide aminé. Chaque acide aminé est codé par au moins un codon, ce qui rend le code génétique dégénéré.

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Mutations silencieuses

Les mutations silencieuses sont des changements dans la séquence d'ADN qui n'affectent pas la séquence d'acides aminés de la protéine codée.

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Mutations faux sens

Les mutations faux-sens sont des changements dans la séquence d'ADN qui modifient un acide aminé dans la séquence de la protéine codée.

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Mutations non-sens

Les mutations non-sens sont des changements dans la séquence d'ADN qui introduisent un codon stop prématuré dans l'ARNm, ce qui entraîne une protéine tronquée.

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Study Notes

Biochimie I

  • Biochimie: the chemistry of living systems, understanding the mechanisms of living organisms at a molecular level
  • Living systems share similar characteristics (complexity, energy use, adaptability, self-replication) across all organisms
  • Life has evolved over millions of years, from a common ancestor to bacteria, archaea, and eukaryotes
  • A cell is the fundamental unit of life, with both unicellular (single cell) and multicellular (multiple cells) organisms
  • Cells share common properties but also have diverse types designed for specific functions in complex organisms
  • Measurements are often expressed in Angstroms (1 Å = 10⁻¹⁰ m = 0.1 nm), relevant to atomic and molecular dimensions, bonds (1-2 Å) in molecules are common
  • Key elements in living systems are: Hydrogen, Oxygen, Carbon, Nitrogen and trace elements
  • Molecules (proteins, nucleic acids, lipids, carbohydrates) are the major building blocks of cells
  • A large number of atoms/molecules exist in living systems, and each contributes key roles
  • Most biological molecules posses multiple functional groups
  • 3D structure is crucial to molecular function in living systems, for example cis-trans isomers and covalently bonded molecules
  • Chirality (mirror images) is often an important feature in biomolecules that is crucial to their function.

Thermodynamique

  • Living systems maintain order, which creates disorder in surroundings.
  • Energy is essential for life. The different forms of energy are exchanged in chemical reactions,
  • A calorie (cal) is a unit of energy, equal to the energy required to raise the temperature of 1g of water by 1 °C. A mole (mol) is a unit of measurement equal to 6.022 x 10²³ entities, often used for measuring numbers of molecules,
  • First law: energy is conserved in isolated systems. Second law: Energy flows with a trend towards disorder. Total entropy always increases in an isolated system
  • Entropy (S) is a measure of disorder or randomness. A reaction that releases heat to its environment is exothermic (ΔH < 0), while one that absorbs heat from its environment is endothermic (ΔH > 0).
  • Gibbs Free energy (ΔG) is a measure of spontaneity of a reaction. ΔG < 0 for spontaneous reactions; ΔG > 0 for nonspontaneous reactions

Structures to the molecular level

  • Interactions: Electrostatic forces (hydrogen bonding, ionic bonds) and Van der Waals forces, and hydrophobic interactions drive interaction among biological molecules.
  • The nature of biomolecule interactions is essential to their function, like enzymes and substrates' interaction.
  • Water properties, its polarity, and polarity of other biological molecules are important features, such as electrostatic interaction.
  • Hydrogen bonds are a strong type of dipole-dipole interactions between polar molecules.
  • Van der Waals forces are very weak intermolecular interactions caused by transient dipole-induced dipoles.
  • Hydrophobic Interactions: Non polar molecules tend to cluster together in water to minimize interactions with the polar water molecules.
  • Acid-Base Properties of Water and Water Solutions: Water can act as both an acid and a base in certain chemical reactions
  • pH measures the concentration of hydrogen ions in a solution.
  • A buffer stabilizes the pH of a solution by maintaining a relative constant hydrogen ion concentration.

Acides nucléiques

  • DNA(deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic acid) with similar structures are important information carriers,
  • DNA structure is a double helix composed of two complementary strands, with the strands running antiparallel (5' to 3' and 3' to 5').
  • DNA is replicated semi-conservatively, with each new DNA molecule containing one original strand and one newly synthesized strand
  • Semi-conservative replication is validated,
  • DNA polymerase is essential in DNA replication.
  • The transcription of DNA into RNA using DNA template also proceeds in the 5' to 3' direction to form an RNA copy
  • The translation of RNA into a protein also follows the principle of 5' to 3'.

Replication

  • Replication: crucial for cell division; it creates identical copies of DNA.
  • Replication enzymes are important for DNA replication.
  • Bacterial replication starts at a single origin and proceeds bidirectionally.
  • Eukaryotic replication starts at multiple origins.

Transcription and Translation

  • Transcription produces single-stranded RNA, complimentary to one strand of DNA.
  • RNA polymerase is vital for transcribing genetic information from DNA into RNA.
  • Proteins are synthesized in the 5' to 3' direction, following the code in mRNA.
  • The translation of mRNA to a protein happens with the help of ribosomes and tRNA.

Cell components

  • Cell organelles (nucleus, mitochondrion, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus) contain specific structures and have different tasks that are essential to the functions of the cell.
  • Proteins perform various functions within cells, including catalytic, structural, signaling, and transport, etc.
  • The presence of hydrophobic and hydrophilic properties in proteins is essential for their interaction with other molecules.

Cell membranes

  • Cell membranes are biological barriers with a lipid bilayer structure.
  • The two layers are made of phospholipids arranged with hydrophilic heads facing the water and hydrophobic tails facing each other
  • The membranes also have proteins that help with various tasks, like transport.
  • Membranes are important because they ensure the inside of cells are distinct, they maintain different environments and keep molecules in the places needed, maintain structure and homeostasis.
  • Membrane proteins can form channels through the membrane for specific molecules
  • Active and Passive transport are ways of maintaining the different environments in the cells or in two different parts of the cells.
  • Lipid bilayer structure is largely responsible for maintaining the different environments in the cell.
  • Proteins are embedded in the bilayer for a wide range of functions, such as transport and communication.

Other aspects

  • Proteins undergo post-translational modifications, such as glycosylation, phosphorylation, and proteolytic cleavage, to regulate their function.
  • The 20 amino acids forming proteins differ in their side chains (R groups).
  • Amino-acid properties determine interaction with water and other molecules,
  • The structure of proteins is determined by their specific amino acid sequence.
  • The way amino acids are strung together dictates how they fold and arrange themselves into 3-dimensional structures.
  • Proteins have diverse 3D shapes, crucial for their function, depending on the order and sequence of amino acids.
  • Protein folding is a complex process, aided by chaperone proteins.
  • Protein structure is directly linked to protein function.
  • Protein structure is vital in understanding protein function, and for drug development and diagnostics.
  • The study of proteins is also essential for understanding diseases and developing treatments.

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