Biologie cellulaire - 101-SN1-RE - Exam Past Paper - 2024

03-09-24 Biologie cellulaire 101-SN1-RE L’évolution, le vivant et la démarche scientifique -chapitre 1 1 1...

03-09-24 Biologie cellulaire 101-SN1-RE L’évolution, le vivant et la démarche scientifique -chapitre 1 1 1 Qu’est-ce que la biologie ? Science qui étudie la vie. La vie sous toutes ses formes et dans toute la complexité de son organisation:...de l'univers microscopique (atome, molécule, cellule) au macroscopique (écosystème, biome, biosphère). 2 2 1  03-09-24 3 3 Caractéristiques de la vie… 1. Ordre 2. Reproduction 3. Croissance et développement 4. Utilisation de l’énergie 5. Perception et réaction aux stimuli 6. Homéostasie 7. Adaptation et évolution 4 4 2  03-09-24 Caractéristiques de la vie 1. L’ordre -Toutes les caractéristiques d’un organisme proviennent d’une organisation complexe. Rien n’est laissé au hasard… la vie est organisée. 5 5 Caractéristiques de la vie 1. L’ordre: niveaux d’organisation (suite) À chaque niveau, de nouvelles propriétés apparaissent: « propriétés émergentes » -Les molécules ont des propriétés que n'ont pas les atomes qui les constituent. -Les cellules ont des propriétés (la vie) que n'ont pas les molécules, même les plus complexes. -Le cerveau (organe) a des propriétés que n'ont pas les neurones (cellules) qui le forment. Etc… 6 6 3  03-09-24 Caractéristiques de la vie 2. La reproduction -Un organisme produit des organismes qui lui ressemblent. -Un être vivant ne peut provenir que d’un autre être vivant. vs « génération spontanée » 7 7 Caractéristiques de la vie 3. La croissance et le développement  Déterminé par les gènes Le développement La croissance 8 8 4  03-09-24 Caractéristiques de la vie 4. L’utilisation de l’énergie -Les organismes vivants ont tous des dépenses en énergie dont le bilan s’appelle le métabolisme. Métabolisme = Anabolisme + Catabolisme -Le Catabolisme « casse » les molécules, l’Anabolisme les « assemble ». -Selon le vivant étudié, les métabolismes varient beaucoup en fonction de leur source d’énergie et de leur source de C. 9 9 Caractéristiques de la vie 5. Perception et réaction aux stimuli 1. Réaction 2. Réaction 3. Réaction physiologique morphologique comportementale 10 10 5  03-09-24 Caractéristiques de la vie 6. Homéostasie -Homéostasie : Recherche d’équilibre du milieu interne en réponse aux variations qui surviennent dans le milieu externe. -Cet équilibre n’est jamais atteint, mais tout organisme cherche constamment à l’atteindre. Exemples d’homéostasie : La digestion et l’excrétion L’équilibre acido-basique sanguin La thermorégulation 11 11 Caractéristiques de la vie 7. Adaptation évolutive -L’ adaptation désigne un phénomène favorisant la survie et/ou la reproduction d’un individu ou d’une espèce dans son milieu. 12 12 6  03-09-24 Exemple: L’évolution humaine C’est quoi évoluer ? 13 13 Atome Niveaux d’organisation Molécule Organite Les niveaux d’organisation en biologie sont les suivants. Cellule C’est ce qu’on appelle la Tissu hiérarchie de l’organisation Organe biologique. Système À chaque niveau d’organisation, la complexité est accrue. Organisme Plus la vie se complexifie, plus elle Population acquiert des propriétés impossibles Communauté à réaliser aux niveaux inférieurs. = *Propriétés émergentes Écosystème Biome Biosphère 14 14 7  03-09-24 Niveaux d’organisation du corps humain 15 15 16 16 8  03-09-24 Éléments chimiques de la vie 1. Les molécules inorganiques Molécules inorganiques 1.1 – Eau 1.3 -Acides 1.2 -Ions Concept 3.1 livre et bases 17 17 1.1 L’eau La singularité vitale de l’eau -chapitre 3 -La vie a débuté dans l'eau et y a évolué pendant 3.5 milliards d'années avant de s'étendre sur la terre ferme. -La vie demeure tributaire de l'eau. -Les cellules contiennent env. 70 à 95% d'eau. -Les 3/4 de la surface terrestre sont recouverts d'eau. 18 18 9  03-09-24 1.1 L’eau La singularité vitale de l’eau -chapitre 3 3 formes sur terre (exceptionnelle): – Liquide à la plupart des To terrestres – Solide – Gazeuse  Molécule simple, dont la structure permet une grande diversité de liaisons chimiques.  Molécule polaire (polarisée à 2 pôles = dipolaire)  Un des pôles est positif (les 2 H+) et l’autre est négatif (l’O-). 19 19 La molécule d’H2O Charge - Charge + Charge + 20 20 10  03-09-24 Éléments chimiques de la vie Les molécules inorganiques 1.1-L’eau Propriétés de l’eau qui contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie –concept 3.2 a) Son pouvoir de cohésion, b) Sa capacité de stabiliser les températures, chaleur spécifique élevée; chaleur de vaporisation élevée; c) Sa dilatation à l’état solide; d) Son pouvoir comme solvant. 21 21 a) La cohésion de l’eau À l’état liquide, les liaisons hydrogènes sont fragiles – Elles se font et se défont constamment. – Prises collectivement, les liaisons hydrogènes maintiennent entre-elles les molécules d’eau. Phénomène de cohésion Ça se tient! Relativement bien… 22 INC.  2007, LES ÉDITIONS DU RENOUVEAU PÉDAGOGIQUE 22 11  03-09-24 a) La cohésion de l’eau -Les liaisons hydrogènes font en sorte que les molécules d’eau adhèrent les unes aux autres, et à plusieurs autres molécules chimiques. Ex: montée de la colonne de sève dans les arbres Combinaison des effets de cohésion, adhérence et tension superficielle 23  2007, LES ÉDITIONS DU RENOUVEAU PÉDAGOGIQUE INC. 23 b) L’eau stabilise les températures (La chaleur spécifique) Chaleur spécifique = quantité d’énergie (Joules) nécessaire pour élever d’un Kelvin un kilogramme d’une substance. La chaleur spécifique élevée de l’eau provient des liaisons hydrogènes; – De la chaleur doit être absorbée pour que celles-ci se brisent. – L’eau peut absorber beaucoup de chaleur avant que cela ne modifie l’état des liaisons hydrogènes entre les molécules d’eau. Il est difficile de faire changer l’eau de température… La capacité de l’eau à stabiliser la température ambiante découle de sa chaleur spécifique élevée. – Permet donc une certaine stabilité dans le maintient des températures de ce solvant de nos cellules -Essentiel !!! 24 24 12  03-09-24 b) L’eau stabilise les températures (La chaleur de vaporisation) H2O est un réservoir thermique efficace ! Chaleur de vaporisation = la quantité de chaleur que 1g de liquide doit absorber à une température constante pour passer de l’état liquide à l’état gazeux (élevée). La chaleur de vaporisation élevée de l’eau provient aussi des liaisons hydrogènes, qui doivent être rompues avant que les molécules ne quittent le liquide (ne s’évaporent…). – On chauffe = molécules d’eau se séparent les unes des autres – On refroidit = molécules d’eau reforment des liaisons et il y a un dégagement de chaleur. 25 25 b) L’eau stabilise les températures (Refroidissement par évaporation) Applications à la vie ? Répartit et tempère le climat sur la Terre. – Vaporisation de l’eau de surface des océans aux tropiques (réchauffés par le rayonnement solaire), – Transport de la vapeur d’eau et de son énergie dans l’atmosphère vers les pôles, – Le refroidissement de l’air provoque le retour à l’état liquide (pluie) ce qui relâche la chaleur correspondante dans l’atmosphère des pôles = tempère le climat. 26 26 13  03-09-24 Le cycle de l’eau 27 27 c) Dilatation de l’eau à l’état solide -L’eau possède une masse volumique plus petite à l’état solide qu’à l’état liquide (rare); elle est plus légère sous forme solide que liquide. -Conséquence : Les océans et lacs ne gèlent pas jusqu’au fond parce que la glace flotte. 28 28 14  03-09-24 c) Dilatation de l’eau à l’état solide Masse volumique de l’eau est maximale à 4oC. – L’eau à 4oC est plus lourde que la glace à 0 oC ! Le fond des océans et des lacs ne gèle pas, donc la vie peut y continuer (stratification thermique) Brassage des lacs au printemps et à l’automne. 29 29 d) L’eau: solvant 4- L’eau: solvant fondamental deviela vie fondamental de la Définitions ? Solution Solvant Soluté Solution aqueuse Solvant universel ? 30 30 15  03-09-24 d) L’eau: solvant fondamental de la vie solution solvant soluté 31 31 d) L’eau: solvant fondamental de la vie Dans le contexte d’une cellule… – Molécule hydrophile ? Utilité ? – Molécule hydrophobe ? Utilité ? http://www.astrosurf.com/luxorion/bio-fonctionnement-cellules4.htm 32 32 16  03-09-24 L’acidification : la qualité de l’eau menacée http://www.oceanacidification.org.uk/ Campbell, 33 P. 58 33 ? 34 34 17  03-09-24 Les effets néfastes des précipitations sur l’environnement  Pluies acides:  dissolution et lessivages d’ions basiques essentiels à la vie Calcium Magnésium  Solubilisation de minéraux toxiques  Aluminium  2007, LES ÉDITIONS DU RENOUVEAU PÉDAGOGIQUE INC.  mercure  Modifient la chimie des sols  Dégénérescence des forêts 35 35 Comment la science évolue… Technologies Essais et erreurs Partage d’informations Assurance-qualité par les pairs 36 36 18  03-09-24 La démarche scientifique de résolution de problème 1- Point de départ = Problématique qu’on voudrait expliquer… 2- Documentation -Qu’est ce qu’on sait sur le sujet ? 3- Émission d’une hypothèse -Piste de solution à explorer 4- Expérience a Observation b-Documentation c-Modélisation d-Expérimentation 5- Résultats 6- Analyse 7- Conclusion -Validation ou invalidation de l’hypothèse 8- Publication/ communication 37 37 Quelques explications pour bien saisir l’essentiel de la démarche… 1. Point de départ = Problématique qu’on voudrait expliquer/ élucider… 2. Documentation – Qu’est-ce qu’on sait sur le sujet ? – Aller consulter la littérature scientifique pour savoir ce qui a déjà été établi comme connaissances sur le sujet On ne veut pas nécessairement refaire ce qui a déjà été fait, mais plutôt faire progresser les recherches dans le domaine étudié. – Voir site de NCBI (portail de tous les résultats scientifiques à l’échelle internationale) – Les publications scientifiques des principaux domaines de recherche sont rassemblées dans PubMed (dont l’accès aux articles complets est payant) et PubMed Central (articles complets libre d’accès) » PuBMed Central est un endroit idéal pour vous pour aller chercher de vrais exemples de littérature scientifique, soit des résultats de recherche publiés. 38 19  03-09-24 Quelques explications pour bien saisir l’essentiel de la démarche… 3. Émission d’une hypothèse – Piste de solution à explorer ou qu’on veut vérifier – Émise sous la forme d’une phrase affirmative. – Ne se formule pas sous la forme interrogative (pas de « ? » à la fin de l’hypothèse) – Elle doit être vérifiable par la réalisation d’une expérimentation donnant des résultats – Le but est de pouvoir en arriver à la conclusion que l’hypothèse formulée est valide ou ne l’est pas. 4. Réalisation des expérimentations pour vérifier l’hypothèse Différents moyens pour y arriver : a-Observation b-Documentation c-Modélisation d-Expérimentation 39 Quelques explications pour bien saisir l’essentiel de la démarche… 5. Résultats – Obtenus suite à la collecte des données expérimentales 6. Analyse des résultats – Se doit d’être objective et rigoureuse 7. Conclusion(s) tirée(s) de l’analyse – Permettant de valider ou d’invalider l’hypothèse 8. Publication/ communication – C’est la contribution du chercheur à son domaine d’étude au vu de la communauté scientifique – Les conclusions seront vérifiées par les pairs (chiffre magique = 3) 40 20  03-09-24 Exemple: La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation 1. Problématique  J’ai échoué mon cours de biologie à la session passée. J’aimerais bien que cela ne se reproduise plus. 2. Documentation  Compilation d’informations : Est-ce que ça s’est produit dans d’autres cours ? Est-ce que c’est arrivé seulement une fois? Y a-t-il un ou des évènements qui sont survenus dans ma vie à ce moment là ? etc… 3. Hypothèse  Constatations : Selon les données préliminaires compilées, il se pourrait que la cause expliquant le fait que j’ai échoué mon cours de biologie soit dû à un manque chronique de sommeil.  Hypothèse pour expliquer la cause de la problématique ? Lorsque mon colocataire fait trop souvent la fête à l’appartement le soir, la durée et la qualité de mon sommeil sont perturbés ce qui accroît mon état de fatigue. 41 Exemple La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation 4. Expérimentations  Pour vérifier s’il y a une corrélation entre l’hypothèse et la problématique à régler, on établi un plan de match permettant de vérifier l’hypothèse via des données objectives, mesurables et quantifiables. Méthode de collection de données utilisée (protocole expérimental) :  Chaque jour, à 11h59, le nombre de bouteilles de bières qui se trouvent au recyclage sera compté, et ce pendant 2 mois.  Chaque jour, pendant 2 mois, le nombre de bouteille se trouvant dans le bac à recyclage à 11h59 sera inscrit dans le cahier jaune intitulé « Cahier jaune de prise de données de l’expérimentation de la cause du manque de sommeil de Bibi qui a échoué son cours de biologie une première fois et qui ne veut pas que cela se reproduise »  Chaque jour, à 20h, le degré de fatigue ressenti sera évalué et pris en note en utilisant une échelle de 1 à 5 selon la gradation suivante : La distance entre les paupières supérieures et inférieures est d’au moins 10 mm. La distance entre les paupières supérieures et inférieures se situe entre 8 et 10 mm. La distance entre les paupières supérieures et inférieures se situe entre 5 et 8 mm. La distance entre les paupières supérieures et inférieures se situe entre 2 et 5 mm. La distance entre les paupières supérieures et inférieures est de moins de 2 mm.  Les notes obtenues à chaque évaluation seront notées dans le cahier jaune pendant 2 mois. 42 21  03-09-24 Exemple La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation 5. Résultats Les données sont compilées sous forme de tableaux et graphiques. Tableau 1- Nombre de bouteilles récupérées dans le bac de recyclage à 11h59, distance entre les paupières supérieures et inférieures à 20h (mm) et état de fatigue correspondant notés à chaque jour pour une durée de 2 mois, ainsi que la note (%) des évaluations réalisées pendant la période. Date Nombre de Mesure de la État de fatigue bouteilles distance entre les dans le paupières (Niveaux 1 à 5) recyclage supérieures et inférieures (mm) 1er septembre 2 11 1 2 septembre 3 9 2 3 septembre 5 6 3 4 septembre 8 4 4 5 septembre 1 11 1 6 septembre 9 1 5 7 septembre 0 12 1 8 septembre 4 6 3 Etc… 43 Exemple La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation État de fatigue 5 4 État de fatigue 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nombre de bouteilles de bière récupérées État de fatigue Linéaire (État de fatigue) Figure 1 - Graphique de l’état de fatigue de Bibi en fonction du nombre de bouteilles de bières récupérées dans le bac de recyclage à chaque jour pendant 2 mois. 44 22  03-09-24 Exemple La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation 6. Analyse L’observation de la courbe de la figure 1 démontre que l’état de fatigue de Bibi croît en fonction du nombre de bouteilles de bière récupérées dans le bac de recyclage sur une période de 2 mois. Moins il y a de bouteilles qui ont été recyclées, plus l’état de fatigue estimé par la largeur (mm) de l’ouverture entre les paupières supérieures et inférieures s’améliore, et inversement. Par contre, bien que les bouteilles aient été récupérées par le sujet de l’étude chaque jour à midi tel que mentionné dans la méthodologie, on ne peut pas savoir si des bouteilles de bières qui ont été consommées en soirée pourraient avoir été jetées plutôt que recyclées, ce qui pourrait avoir faussé les données…. -et on doit discuter de toutes les possibilités.. 45 Exemple La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation 7. Conclusion(s) L’étude présentée ici visait à vérifier si une corrélation pouvait être établie entre le niveau de fatigue ressenti par le sujet de l’étude et l’intensité et la durée des fêtes organisées par le colocataire. L’état de fatigue a été estimé en mesurant la largeur de l’ouverture entre les paupières supérieures et inférieures, tous les soir, et mis en relation avec le nombre de bouteilles de bière récupérées le lendemain des fêtes organisées à l’appartement. La corrélation entre ces valeurs ne permet pas hors de tout doute de confirmer l’hypothèse qui voulait que le nombre de bouteilles de bières retirées du bac de recyclage le lendemain d’une fête soit en lien direct avec l’état de fatigue ressenti pendant la journée par le sujet de l’étude, car d’autres facteurs ont pu interférer avec la prise de données, les rendant moins fiables. Une tendance se remarque cependant, mais la méthodologie devra tenir compte d’un plus large éventail de variables pour affirmer hors de tout doute que l’état de fatigue est la conséquence directe de la consommation de bière des invités du colocataire. Une piste à étudier pour résoudre la problématique serait de mesurer l’intensité du ronflement du colocataire la nuit et de tenter de faire le parallèle avec le nombre de bières bues pendant la soirée. Une autre piste pourrait être de compter le nombre de poils de chats retrouvés dans le lit chaque matin comme indicateur du nombre de fois que le chat est monté sur le lit et pourrait avoir perturbé le sommeil du sujet. En conclusion, l’étude est loin d’être terminée, et la meilleure observation à ce jour pour expliquer l’état de fatigue du sujet est que les causes en sont multiples. D’autres études devront être mises au point pour vérifier les nouvelles hypothèses émises. 46 23  03-09-24 Exemple La démarche s’applique vraiment à n’importe quelle situation 8. Publication/ communication Si vous êtes satisfait des conclusions de votre étude (il en va de votre crédibilité et de votre réputation) et que vous croyez qu’elles apporteront un éclairage nouveau sur le phénomène de fatigue à l’école, vous pouvez écrire un article scientifique et le soumettre à une revue scientifique qui fera réviser vos écrits par un comité de révision composé de pairs pour décider si votre publication mérite d’être publiée et partagée avec le reste de la communauté scientifique ou si elle doit vous être retournée pour des modifications ou tout simplement rejetée. -Voilà ! C’était un résumé de comment la science « réfléchie » et que l’état des connaissances progresse pour le bien-être collectif. 47 Éléments chimiques de la vie 2. Les molécules organiques - Elles se distinguent par le fait qu’elles possèdent toutes du C Molécules Molécules organiques organiques 2.4 Acides 2.1 Glucides 2.2 Lipides 2.3 Protéines Acides Glucides Lipides Protéines nucléiques nucléiques 48 24  03-09-24 Les molécules de la vie Quatre sont particulièrement importantes : Carbone (C) : peut former 4 liaisons chimiques* Hydrogène (H) : ne forme qu'une liaison Oxygène (O) : peut former 2 liaisons Azote (N) : peut former 3 liaisons *Les atomes de carbone sont les éléments constitutifs les plus polyvalents.  La vie a pu échafauder des molécules complexes à base de C. Tout réside dans l’arrangement ! « De petites molécules communes à tous les O sont les unités structurales qui s’agencent en macromolécules distinctes » 49 Les molécules du vivant -Chaque être vivant contient des milliers de molécules différentes, toutes construites à partir de l’union de différentes sortes de monomères (1 unité).  Les possibilités de combinaison sont incroyables ! On peut regrouper la plupart de ces molécules en 4 grandes familles: 1. Glucides 2. Lipides (gras, huiles et stéroïdes) 3. Protéines 4. Acides nucléiques 50 25  03-09-24 Les glucides Proviennent de notre alimentation Formule générale = Cn(H2O)n Ex. le glucose = C6H12O6 C6H12O6 Formule? Formule? Groupemen t Carbonyle (C=O) C’est l’organisation spatiale des groupes d’atomes qui donne sa forme tridimensionnelle à la molécule (Important!) « isomères » 51 1. Les glucides « les –oses » On divise les glucides en : Glucose Monosaccharides (les oses) monomère des glucides non-hydrolysables: glucose, fructose, galactose Par Ben; Yikrazuul — Travail personnel, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=101915 Polysaccharides (osides) 8 Amidon sucres doubles: Disaccharides (diholosides) maltose, saccharose, lactose sucres complexes: amidon et glycogène (réserve) cellulose et chitine (structure) https://fr.wikipedia.org/wiki/Amidon 52 26  03-09-24 Monosaccharide Sucres à 5 carbones (pentoses) Ribose (C5H10O5) Désoxyribose (C5H10O4) ADN ARN 53 Monosaccharide Sucres à 6 carbones (hexoses) Glucose Fructose tous (C6H12O6) Galactose Directement assimilable par les cellules ! -Carburant du cerveau 54 27  03-09-24 Disaccharides Les monosaccharides peuvent se lier deux à deux : Saccharose (ou sucrose) : glucose + fructose glucose-fructose + H2O = réaction de déshydratation : une molécule d'eau est libérée 55 Ça prends des Enzymes !! C’est le principe de la digestion de nos aliments 56 28  03-09-24 Disaccharides *Saccharose : glucose - fructose *Maltose : glucose - glucose *Lactose : glucose - galactose 57 Polysaccharides = Polymères de glucoses (glu-glu-glu-glu…glu) Amidon Glycogène Cellulose http://www2.ustboniface.ca/cusb/abernier/Biologie/Chimie/ structurefonctionmacromol.htm 58 29  03-09-24 Polysaccharides Amidon = Forme sous laquelle les plantes (rôle de emmagasinent leurs surplus de glucose (plastes) réserve) Glycogène  Abondant dans les féculents Cellulose -céréales (riz, blé, maïs), pommes de terre, légumineuses Digestion de l'amidon = transformation de l'amidon en glucose dans l’intestin 59 Amidon -Petits sacs (plastes) remplis d'amidon Grains dans les cellules d'amidon d'une pomme de terre. -L'amidon a ici été coloré en bleu par l'iode Cellule de pomme de terre http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/chimcell/notesmolecules/glucides_3.htm Quel est l’effet de la fécule de maïs lorsqu’on l’ajoute à des sauces puisqu’elle est faite d’amidon? 60 30  03-09-24 = façon de faire des réserves de glucose Amidon chez les animaux (dans le foie et les Glycogène muscles) –On a seulement une journée d’énergie en réserve sous forme de glycogène (rôle de réserve) S'il y a des surplus de glucose Cellulose dans le sang : glu + glu + glu +…+ glu glycogène -Le glycogène s'accumule dans le foie et les muscles * Rx d’hydrolyse = on coupe le polymère en S'il y a carence de glucose : monomères assimilables par le glycogène glu + glu + glu +…+glu corps. ****l’É est stockée dans les liens chimiques !! Si on les brisent, on récupère l’É. 61 Amidon Cellulose Glycogène = chaînes linéaires de glucose Cellulose (rôle de structure) Liaisons  (plutôt que α pour l’amidon et le glycogène) 62 31  03-09-24 Cellulose  Donne la rigidité aux plantes ex : céleri  Ne peut pas être digérée par la plupart des animaux  Les liaisons bêta 1-4 ne peuvent pas être brisées par les sucs digestifs de la plupart des animaux.  Les vaches et autres herbivores trichent…  source importante de fibres alimentaires 63 Chaque cellule végétale est entourée d'une paroi riche en cellulose. Papier, bois, coton = cellulose La cellulose est assurément la molécule organique la plus abondante sur Terre. 64 32  03-09-24 65 La chitine (prononcez « kitine »)  polymère de glucoses aminés (glucosamine; glucoses liés a un groupement NH2) et imprégné de CaCO3  Forme la carapace extérieure (exosquelette) des Arthropodes (crustacés, insectes, araignées, etc.).  Forme aussi la paroi rigide des cellules des Mycètes (champignons). 66 33  03-09-24 67 Les lipides 1. Triglycérides / Triacylglycérols 2. Phosphoglycérolipides 3. Stéroïdes 68 34  03-09-24 1- Triglycérides (Triacylglycérols) Rôles:  Réserve d’énergie Les surplus en lipides, glucides ou protéines alimentaires peuvent se transformer en gras. 1 g graisse = 2 fois plus d'énergie que 1 g de glucide  Protection mécanique (amortisseur…)  Isolant thermique 69 1- Triglycérides (Triacylglycérols) Molécules formées de 1 glycérol lié à 3 acides gras 70 35  03-09-24 Glycérol +1 acide gras 1. 2. 3. (= triacylglycérol) 71 Gras saturés et gras insaturés Chaque carbone est saturé de H  La saturation réfère au nombre de liaisons doubles 72 36  03-09-24 Gras saturés Gras animal en général Solide à la température de la pièce Consommation favorise un taux de cholestérol élevé et donc des problèmes cardio-vasculaires Gras insaturés Gras végétal en général  Quelques exceptions quand même, ex. : poissons (Omega: on ne peut pas les synthétiser nous-mêmes, on doit donc en absorber!) Liquide à la température de la pièce 73 74 37  03-09-24 75 Hydrogénation d'une huile insaturée L’hydrogénation permet de rendre les huiles plus stables (plus résistantes à la dégradation par la lumière ou la chaleur). Elle permet aussi de rendre certaines huiles, solides à la température de la pièce (permet de fabriquer de la margarine, par exemple). Attention: le beurre d’arachide commercial n’est pas toujours hydrogéné. On y ajoute seulement un peu d’huile partiellement hydrogénée (très peu, moins de 1% du contenu en gras ) pour empêcher l’huile d’arachide de remonter à la surface. 76 38  03-09-24 L’hydrogénation (un procédé artificiel) produit des acides gras trans cis trans Les huiles naturelles insaturées sont toujours de type cis 77 La plaque d'athérome (athérosclérose) -Se constitue dans la paroi artérielle par accumulation de lipides et de tissu fibreux. -Cette plaque fait saillie à l'intérieure de l'artère, engendrant des turbulences et un obstacle au flux sanguin, ce qui contribue à son épaississement. -Lorsque les athéromes durcissent (à cause du calcium) = athérosclérose (ou durcissement des artères) 78 39  03-09-24 Obstruction : 0% 30 % 65 % 90 % 79 2- Phospholipides Formé de… 1 glycérol 2 acides gras 1 groupement phosphate (peut aussi contenir du N) ***Forment les membranes des cellules 80 40  03-09-24 2-Phospholipides Groupement chimique contenant du P et du N Glycérol Acides gras 81 Comportement des phospholipides face à l'eau Groupement phosphate hydrophile Acides gras hydrophobes micelle 82 41  03-09-24 83  La membrane des cellules est formée d'une double couche de phospholipides associés à d'autres molécules (protéines, protéines glycosylées, cholestérol) bicouche 84 42  03-09-24 3- Stéroïdes (faible affinité pour l’eau) Molécules formées d'un squelette de 4 cycles de carbone (noyau stérol). Le plus connu = cholestérol (animaux seulement) Entre dans la composition des membranes cellulaires. UTILE ! Sert à fabriquer certaines hormones. le noyau stérol hormones stéroïdiennes ex: testostérone et œstrogènes. 85 86 43  03-09-24 Les protéines Les protéines sont les molécules les plus complexes et les plus variées des êtres vivants. Un être humain fabriquerait au total environ 100 000 sortes différentes de protéines. Chaque cellule en fabrique en moyenne 15 000 sortes différentes. 87 Les protéines  50% du poids sec de la plupart des cellules = protéines  Molécules les plus variées; plusieurs types  Remplissent de nombreuses fonctions… Ex ? Protéines = polymère (chaîne) d'acides aminés Monomère Formule générale d’un acide aminé 88 44  03-09-24 Les différents rôles des protéines 89  Il y a 20 sortes différentes d'acides aminés =R 90 45  03-09-24 Liaison peptidique synthèse par déshydratation *Extrémité amine *Extrémité carboxyle L'union de plusieurs acides aminés forme un polypeptide. Les protéines sont donc des polypeptides. 91 Les protéines  La plupart des protéines comportent entre 100 et 200 acides aminés (a.a.)  Moins de 100 a.a. = peptides ou polypeptides  On en connaît cependant de moins de 10 acides aminés (peptide) et des protéines géantes en comportant plus de 600 !  donc… les protéines sont des assemblages d’un ou plusieurs polypeptides ayant subi des modifications post-traductionnelles et un repliement protéinique. 92 46  03-09-24 Exemple : le lysozyme LYS VAL PHE GLU ARG CYS GLU LEU ALA ARG THR LEU LYS ARG LEU GLY MET ASP GLY TYR ARG GLY ILE SER LEU ALA ASN TRP MET CYS LEU ALA LYS TRP GLU SER GLY TYR ASN THR ARG ALA THR ASN TYR ASN ALA GLY ASP ARG SER THR ASP TYR GLY ILE PHE GLN ILE ASN SER ARG TYR TRP CYS ASN ASP GLY LYS THR PRO GLY ALA VAL ASN ALA CYS HIS LEU SER CYS SER ALA LEU LEU GLN ASP ASN ILE ALA ASP ALA VAL ALA CYS ALA LYS ARG VAL VAL ARG ASP PRO GLN GLY ILE ARG ALA TRP VAL ALA TRP ARG ASN ARG CYS GLN ASN ARG ASP VAL ARG GLN TYR VAL GLN GLY CYS GLY VAL Le lysozyme est une protéine formée de l'assemblage de 130 acides aminés dans un ordre bien précis. Chacun des mots de trois lettres de cette liste représente un acide aminé. On retrouve du lysozyme dans le sang, les larmes et les sécrétions des voies respiratoires. Cette protéine a des propriétés antiseptiques et défend l'organisme contre les bactéries (brise les peptidoglycanes de la paroi). 93 Conformation des protéines 4 niveaux d’organisation 1- structure primaire 2- structure secondaire 3- structure tertiaire 4- structure quaternaire http://reflexions.ulg.ac.be/cms/c_352385/fr/demeler-la-structure-3d-des- proteines?portal=j_55&printView=true 94 47  03-09-24 Conformation des protéines Structure primaire -Toutes les protéines sont formées d’une succession d’acides aminés liés les uns aux autres dans un ordre précis. -La séquence des acides aminés constitue la structure primaire. -Ils sont ordonnés en chaîne 95 Principales forces responsables du repliement de la chaîne d’acides aminés 96 48  03-09-24 Conformation des protéines Pas de conformation Structures secondaires régulière Liaison H La chaîne d’a.a. se replie en structures régulières Feuillet beta Hélice alpha Forme finale = structure tertiaire 97  Les radicaux des acides aminés (R, la partie qui varie d'un acide aminé à l'autre) ont des propriétés chimiques différentes.  Certains sont hydrophobes, d'autres hydrophiles, certains s'ionisent négativement et d'autres positivement.  Certains radicaux forment des liens chimiques avec d'autres radicaux, etc.  L’interaction des groupements radicaux entre les chaîne d'acides aminés aura donc tendance à faire se replier les chaînes pour adopter une structure tridimensionnelle précise, la structure tertiaire. 98 49  03-09-24 Structure tertiaire -C’est l’ensemble des structures secondaires de la chaîne d’a.a. + les interactions entre les chaînes latérales = repliement tertiaire fonctionnelle La forme tertiaire donne sa forme « activée » à la protéine. Feuillets beta en jaune Hélices alpha en violet 99 Structure quaternaire Beaucoup de protéines sont formées de plusieurs chaînes d'acides aminés qui s'imbriquent les unes dans les autres 2 chaînes alpha Ex. l’hémoglobine… 2 chaînes alpha et 2 chaînes bêta 2 chaînes bêta 100 50  03-09-24 Conformation des protéines "225 Peptide Bond-01" by OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site. http://cnx.org/content/col11496/1.6/, Jun 19, 2013.. Licensed under CC BY 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:225_Peptide_Bond-01.jpg#mediaviewer/File:225_Peptide_Bond-01.jpg 101 Voir la figure 5.20 dans Campbell et Reece, p. 90-91 102 51  03-09-24 Structure tertiaire Que se passe-t-il si on change un a.a. par un autre? -Fait mal quand ils circulent dans les vaisseaux sanguins. -Ne peuvent plus transporter l’O 2 (anémie). -Seront détruits par le SI, car elles sont des cellules anormales. 103 Dénaturation d'une protéine Structure tertiaire - C’est l’ensemble des structures secondaires de la chaîne d’a.a. + les interactions entre les chaînes latérales. * C’est la structure tertiaire qui rend la molécule fonctionnelle ! - Dans certaines conditions, ces liens peuvent se défaire. La protéine peut alors changer de forme. la fonction biologique d'une protéine est intimement liée à sa forme. - La protéine modifiée ne peut donc généralement plus assurer sa fonction. Elle est alors dite dénaturée. 104 52  03-09-24 Protéine (enzyme) structure tertiaire fonctionnelle ou dénaturée La chaleur- Un pH extrême- Un milieu très concentré en électrolytes (ions)- Solvant organique- 105 Les acides nucléiques Source: https://www.perspectives-agricoles.com/recherche-agronomie/comment-sorganise-linformation-genetique-definitions- et-schema 106 106 53  03-09-24 Les acides nucléiques Chaque cellule fabrique les protéines dont elle a besoin. Pour fabriquer une protéine, il faut deux choses… Des acides aminés La recette !! – Quels acides aminés il faut assembler et dans quel ordre ? Très important sinon les erreurs peuvent être très graves… 107 Le matériel génétique Les recettes sont dans le noyau ! Le noyau contient une matière nommée « chromatine » – fait d’ADN et de protéines (histones) Les histones servent à enrouler l’ADN sur lui-même pour qu’il arrive à entrer dans le noyau. Source: Raven2 108 54  03-09-24 Les acides nucléiques Découverte de la structure de la molécule d’ADN (Acide Désoxyribo Nucléique) 1953; Crick et Watson (Nobel)  ADN = polymère de nucléotides  Formé de 4 monomère (nucléotide) Adenine; Thymine; Cytosine; Guanine 109 *L’ADN, la recette originale, ne sort jamais du noyau où elle est protégée par la membrane (bicouche de phospholipides) nucléaire… La cellule a donc trouvé un moyen pour apporter la recette aux ribosomes (organites qui fabriquent les protéines)… elle fait des copies. Les ARN sont donc des copies de la recette originale (ADN) qui pourront sortir du noyau et aller se fixer sur les ribosomes pour que la recette soit lue et déchiffrée, et qu’elle soit traduite en chaîne d’a.a., puis en protéine. 110 55  03-09-24 Les acides nucléiques L’ADN et l’ARN Polymères d’acides nucléotidique dont l’ordre détermine les recettes nécessaires aux cellules pour fabriquer les protéines dont elles ont besoin. ADN copie ribosome ARN Protéine Noyau Extérieur du noyau (cytoplasme) 111 Monomère = Un nucléotide 3 sous-unités moléculaires: (dans ce cas-ci, l’Adénine) = pentose : Pentose (dans ce cas-ci, le désoxyribose) 112 56  03-09-24 La composition de L’ADN https://www.larousse.fr/encyclopedie/medical/nucl%C3%A9otide/14848 113 113 ARN seulement 114 114 57  03-09-24 Appariement des bases (ADN) http://lewebpedagogique.com/lagrenouille/tag/adn/ 115 Bases ADN vs ARN 116 116 58  03-09-24 https://www.thoughtco.com/dna-versus-rna-608191 117 Cytoplasme Noyau  Double hélice  Brins antiparallèles http://paoyflor.blogspot.com/p/adn-y-arn.html 118 59  03-09-24 L’ATP L’adénosine-5'-triphosphate (ATP) est la molécule qui, dans la biochimie de tous les organismes vivants connus, fournit l'énergie nécessaire (par hydrolyse) aux réactions chimiques du métabolisme. – Mitochondries L’énergie est « emmagasinée » dans les liaisons chimiques, mais particulièrement dans la liaison du 3e phosphate. Si on brise ce lien, on « récupère l’énergie qui s’y trouve »… qui pourra être utilisée par les cellules qui en ont besoin pour accomplir plusieurs de leurs réactions chimiques.  119 L’ATP Mitochondrie 120 60