Biologie Cellulaire et Biomolécules

Introduction à la Biologie (Module I)

• L'unité d'enseignement est la Biologie générale (cellulaire, moléculaire) et fait partie du Module I.
• Le cours est enseigné par la Professeure Laurence Ladrière de l'Université Libre de Bruxelles (ULB).
• Le module vise à comprendre l'unicité du vivant, l'origine de la vie et les molécules de la vie.
• Le module couvre les sujets suivants : l'unicité du monde vivant, origine de la vie, molécules de la vie, biologie cellulaire, procaryotes, virus, eucaryotes, organites cellulaires, fonctions cellulaires, génétique mendélienne, biotechnologie, biologie de l'évolution, génétique évolutive, preuves de l'évolution.

Objectifs spécifiques

• Définir la biologie, la vie et les différents niveaux d'organisation du monde vivant.
• Distinguer les grandes catégories de macrobiomolécules de base et connaître leur structure.
• Définir et décrire la cellule et sa place dans les différents niveaux d'organisation du vivant.
• Définir la notion de Vie (propre aux êtres vivants pour accomplir des fonctions physiologiques nécessaires à leur bon fonctionnement).
• Définir la notion de Biologie (science qui étudie ces organismes vivants et comment ils interagissent entre eux et avec leur environnement).

La Biologie : Définition générale

• Biologie = combinaison de deux mots grecs : « Bios », qui signifie « Vie » et « Logos » qui signifie « Etude de ».
• La biologie est l'étude des êtres vivants, de leur organisation, de leurs fonctions et de leurs interactions.

La Vie

• Les caractéristiques de la vie comprennent la croissance, la reproduction, et le besoin d'énergie.

• Les organismes vivants sont constitués d'une ou plusieurs cellules, organisées et fonctionnelles.

• La vie nécessite des fonctions physiologiques essentielles (nutrition, digestion, excrétion, respiration et circulation), à la fois au niveau cellulaire et de l'organisme dans son ensemble.

• Le métabolisme est essentiel pour les organismes vivants il est divisé en deux catégories: catabolisme et anabolisme.

• Catabolisme : processus de dégradation des molécules pour libérer de l'énergie.

• Anabolisme : processus de construction des molécules à partir de molécules plus simples, qui nécessite de l'énergie.

Métabolisme et fonctions physiologiques

• Le métabolisme comprend des réactions de dégradation (catabolisme) et de synthèse (anabolisme).
• Les fonctions physiologiques essentielles aux organismes vivants concernent la nutrition, la digestion, l'excrétion, la respiration, la circulation.

Niveau cellulaire et pluricellulaire

• L'étude de la structure et du fonctionnement se fait d'abord sur les cellules, puis sur les organismes pluricellulaires.
• La comparaison entre le niveau cellulaire et le niveau pluricellulaire montre la complexité d'un être vivant pluricellulaire.
• Les cellules ont des fonctions basiques comme nutrition, digestion, excrétion, respiration, circulation.

Excrétion dans les organismes pluricellulaires

• Les organismes pluricellulaires ont des organes et des systèmes d'organes expliquant comment l'excrétion se réalise au niveau de la cellule et chez un organisme pluricellulaire.

Respiration dans les organismes pluricellulaires

• Les organismes pluricellulaires ont des organes et des systèmes d'organes afin de traiter la respiration.
• La respiration est une fonction cellulaire et systémique dans les organismes pluricellulaires.

L'organisation du monde vivant

• L'organisation du monde vivant est un processus hiérarchique.
• Le monde vivant commence avec les atomes, puis les molécules, les cellules, les tissus, les organes, les systèmes d'organes et les organismes. Ces structures augmentent progressivement en complexité.
• Les différents niveaux de l'organisation du monde vivant passent du niveau cellulaire, à celui de l'organisme, à celui de la population et finissent par le niveau écosystème.
• Un exemple d'organisation est donné de la classification de l'être humain dans les classifications de Carl Von Linné.

Les Biomolécules

• Les biomolécules sont essentielles à la vie et à la structure des organismes vivants.
• Les biomolécules comprennent les protéines, les glucides, les lipides, et les acides nucléiques, qui peuvent être divisées en différents types (monosaccharides, disaccharides et polysaccharides).

ADN

• L'ADN est la molécule qui contient le support de l'hérédité (génétique).
• L'ADN est une double hélice composée de 2 brins complémentaires.
• L'ADN est localisé dans différentes structures cellulaires, selon le type de cellule.
• Le ADN est un acide nucléique.
• Les nucléotides sont les unités de base de l'ADN.
• L'ARN est un acide nucléique à un seul brin.

L'ARN

• Un acide nucléique composé de nucléotides qui a une structure plus simple que l'ADN.
• L'ARN joue un rôle essentiel dans la synthèse des protéines.

Lipides

• Les lipides sont des molécules organiques hydrophobes (résistantes à l'eau).
• Les lipides sont constitués de C, H et O, et ils ne sont pas des polymères.
• Les lipides sont importants dans la construction des membranes cellulaires.
• Les lipides sont importants dans le stockage d'énergie.

Molécules minérales

• L'eau est le principal constituant de la matière vivante et un solvant universel.
• L'eau a des propriétés physiques et chimiques importantes pour les réactions biologiques.

Origines de la vie

• Plusieurs hypothèses existent sur l'origine de la vie, mais l'une des plus connues est l'hypothèse de la soupe prébiotique.
• L'expérience de Miller et Urey en 1953 a fourni une preuve expérimentale de l'hypothèse de la soupe prébiotique, et montre comment des biomolécules organiques se sont formées en l'absence d'oxygène.
• L'expérience de Sidney Fox représente une étape supplémentaire dans la mise en place d'un processus par lequel des biopolymères ont pu se mettre en place, à partir des biomonomères.
• Les protobiontes sont des structures précédant les premières cellules. Ils sont entourés d'une membrane et contiennent des biopolymères.
• L'hypothèse du monde à ARN suggère que l'ARN a joué un rôle crucial dans l'origine de la vie.

Classification des Organismes vivants

• Les organismes vivants sont classifiés en espèces, races, et variétés.
• La nomenclature binomiale est un système scientifique pour nommer les espèces.
• La classification est organisée en une hiérarchie de groupes emboîtés (ex: Royaume, Embranchement, Classe, ordre, famille, genre, espèce).
• La phylogénie/cladistique détermine comment les espèces sont reliées les unes aux autres au cours de l'évolution.

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