Guide d’étude détaillé pour l’examen 2 (Biologie cellulaire) - PDF

Biologie cellulaire 101-SN1-RE Guide d’étude détaillé pour l’examen 2 (25%) Ce document se veut un guide détaillé pour vous soutenir dans la préparation à la deuxiè...

Biologie cellulaire 101-SN1-RE Guide d’étude détaillé pour l’examen 2 (25%) Ce document se veut un guide détaillé pour vous soutenir dans la préparation à la deuxième évaluation. Tout comme l’examen 1, le deuxième examen sera composé d’une diversité de type de questions afin de valider votre capacité à ▪ Caractériser les fonctions du métabolisme sur l’activité cellulaire. ▪ Décrire de façon juste du rôle et du fonctionnement des catalyseurs biologiques. ▪ Distinguer adéquatement les mécanismes de transport membranaire. ▪ Décrire le processus de respiration cellulaire. ▪ Expliquer les mécanismes menant à la synthèse d’une protéine fonctionnelle. ▪ Décrire de façon juste les étapes menant à un transcrit et à l’expression différentielle des gènes. ▪ Appliquer de façon adéquate le code génétique. ▪ Caractériser les étapes menant à la synthèse d’une protéine fonctionnelle. ▪ Distinguer les types de mutations géniques et chromosomiques. Théorie, exercices et lectures Le contenu à l’étude se trouve dans les notes de cours et dans le cahier de laboratoire. En plus de l’étude de ces notions théoriques, il est essentiel de répondre à des questions afin de valider votre compréhension de la matière. Si ce n’est pas déjà fait, assurez-vous d’effectuer les exercices déposés dans la section exercices sur Léa en plus de ceux remis en classe. ▪ Le solutionnaire des exercices suggérés dans le livre (Campbell, 2020) est à la fin du manuel (appendice A). ▪ Le solutionnaire de la plupart des questions supplémentaires est dans la section corrigé des exercices sur Léa. En cas de besoin, référez-vous aux lectures suggérées dans votre manuel qui se retrouvent dans la section lecture livre de référence sur Léa. Certaines des notions abordées lors des cours sur les biomolécules ainsi que sur les cellules sont essentielles à la compréhension de plusieurs des notions du guide d’étude détaillé. Ainsi, assurez-vous de bien connaître les éléments suivants :  Nommer les quatre principales classes de biomolécules (glucides, lipides, protéines et acides nucléiques) de même que leurs principaux monomères et polymères;  Pour chaque classe de biomolécules, plusieurs molécules sont abordées dans le transport membranaire, la synthèse des protéines et le métabolisme et l’activité enzymatique. Il est essentiel de connaître le nom des principales molécules, leurs fonctions et leur emplacement dans la cellule;  Nommer et expliquer les principales différences entre la cellule procaryote et eucaryote;  Nommer et expliquer les principales différences entre la cellule animale et la cellule végétale; Bonne étude! 1  Biologie cellulaire 101-SN1-RE Guide d’étude détaillé Notions sur les membranes, la diffusion et l’osmose  Décrire l’architecture d’une membrane cellulaire en nommant ses principaux constituants et leur arrangement dans la membrane (phospholipides, protéines et cholestérol [cellule animale]);  Définir les termes hydrophobe et hydrophile, donner des exemples de chacun et être en mesure de mentionner si une molécule est hydrophobe ou hydrophile;  Définir ce qu’est la diffusion;  Nommer, expliquer et être en mesure de reconnaître (dans une mise en situation) les différents types de diffusion à travers une membrane cellulaire (diffusion simple, diffusion facilitée avec canaux, diffusion facilitée avec transporteur);  Distinguer les canaux à fonction passive (canaux toujours ouverts) des canaux à fonction active (canaux ouverts à des moments précis; ligand-dépendant ou voltage-dépendant);  Être en mesure d’expliquer les facteurs influençant la capacité d’une molécule à passer au travers une membrane biologique par diffusion;  Définir ce qu’est l’osmose;  Définir ce qu’est une solution hypotonique, isotonique ou hypertonique et être en mesure de reconnaître ces solutions dans une mise en situation expérimentale;  Décrire l’effet d’une différence de tonicité (équilibre hydrique) sur des cellules (animales, végétales, etc.) ou entre deux compartiments séparés par une membrane perméable à l’eau;  Nommer, expliquer et être en mesure de reconnaître (dans une mise en situation) les différents types de transport actifs (transport actif, transport actif secondaire et transport vésiculaire [phagocytose, pinocytose et endocytose par transporteur interposé, exocytose]);  Distinguer le transport passif du transport actif;  Expliquer le fonctionnement de la pompe sodium/potassium;  Comprendre les manipulations effectuées au laboratoire 4 concernant le transport membranaire. Expliquer les processus de transports membranaires effectués lors de ce laboratoire. Être en mesure de répondre à l’ensemble des questions du protocole de laboratoire et à d’autres questions sur ce sujet. Du gène à la protéine 2  Biologie cellulaire 101-SN1-RE  Nommer les trois principaux mécanismes permettant la synthèse de protéines (transcription, maturation et traduction);  Décrire les différences dans les processus précédemment nommés entre les procaryotes et les eucaryotes;  Définir ce qu’est un codon (triplet) et un anticodon;  Être en mesure de fournir la séquence primaire d’une protéine à partir de la séquence d’un gène et du code génétique (qui vous est fourni);  Expliquer ce qu’est la polarité 5’ →3’ d’un polymère d’ADN ou d’ARN et son importance dans la synthèse de ces polymères;  Identifier et décrire les structures importantes d’un gène et d’un ARN messager (ARNm);  Décrire le processus de transcription (initiation, élongation et terminaison) de l’ADN en ARNprémessager (ou ARN messager chez les bactéries) en regard du brin transcrit (matriciel), non transcrit (codant) et des principales sections du gène (promoteur, terminateur et boîte TATA);  Nommer la protéine responsable du processus de transcription (ARN polymérase);  Expliquer les principales étapes de maturation d’un ARN prémessager eucaryote en ARN messager (coiffe 5’, excision et épissage (épissage différentiel) et queue poly-A);  Décrire les différences structurales entre un ARN prémessager et un ARNm eucaryote mature;  Expliquer le processus général de traduction des ARNm en protéines;  Décrire la structure des ribosomes (sites E, P et A de la grande sous-unité ainsi que le site de liaison de l’ARNm sur la petite sous-unité) et le rôle des différentes structures;  Décrire la structure (anticodons et site de liaison à l’acide aminé) et expliquer la fonction des ARN de transfert (ARNt);  Décrire les différentes étapes de la traduction (initiation, élongation et terminaison);  Expliquer comment le codon de l’ARNm et l’anticodon de l’ARNt permettent de convertir le message contenu dans l’ADN en la séquence primaire d’une protéine;  Expliquer comment les facteurs de terminaison de traduction permettent l’arrêt de la synthèse d’une protéine;  Expliquer ce qu’est un cadre de lecture ouvert (en anglais « open reading frame », ou ORF);  Expliquer les mécanismes menant à la production d’une protéine de la voie sécrétoire (ribosome lié sur le réticulum endoplasmique); 3  Biologie cellulaire 101-SN1-RE  Expliquer les différents types de mutation (substitution, silencieuse, faux-sens, non-sens, insertion et délétion) et leur impact sur la séquence d’une protéine (décalage du cade de lecture, dans certains cas); Enzyme et métabolisme (comprenant la respiration cellulaire) Caractéristiques des enzymes  Définir ce qu’est une enzyme;  Définir ce qu’est un catalyseur et expliquer comment il permet d’accélérer une réaction chimique (ou biochimique);  Expliquer et être en mesure de schématiser une voie métabolique simple;  Être en mesure de représenter une réaction chimique (substrat[s], complexe enzyme-substrat[s], produit[s]);  Expliquer et représenter sur une enzyme le site actif;  Nommer les principaux mécanismes de régulation enzymatique (concentration de produit/substrat, inhibition compétitive et non compétitive);  Nommer les facteurs qui influencent l’activité enzymatique;  Nommer les conditions menant à la dénaturation d’une enzyme et expliquer les conséquences sur sa capacité catalytique; Métabolisme  Définir ce qu’est le métabolisme, l’anabolisme et le catabolisme;  Donner des exemples de voies cataboliques et de voies anaboliques;  Expliquer ce qu’est la respiration cellulaire et nommer les principales voies métaboliques qui la composent (glycolyse, oxydation du pyruvate, cycle de l’acide citrique, chaîne de transport d’électrons et phosphorylation oxydative);  Expliquer comment la molécule d’ATP permet le transfert d’énergie à une réaction chimique ou pour effectuer un travail;  Expliquer ce qu’est la phosphorylation au niveau du substrat et la phosphorylation oxydative;  Pour chacune des voies impliquées dans la respiration cellulaire (glycolyse, oxydation du pyruvate, cycle de l’acide citrique), nommer la molécule de départ, la molécule finale, le nombre d’ATP produit (en comptabilisant aussi les molécules d'ATP produites par la chaîne de transport d’électrons et les oxydations phosphorylantes);  Pour chacune des voies impliquées dans la respiration cellulaire (glycolyse, oxydation du pyruvate, cycle de l’acide citrique), nommer s’il y a production de NADH, de FADH2 et de molécules de CO2; 4  Biologie cellulaire 101-SN1-RE  Nommer l’emplacement cellulaire où se déroule chacune des voies métaboliques de la respiration cellulaire (cytoplasme, matrice ou membrane interne de la mitochondrie);  Expliquer sommairement comment les électrons transmis par les NADH et les FADH2 à la chaîne de transport d’électrons permettent de générer un gradient électrochimique de part et d’autre de la membrane interne de la mitochondrie;  Nommer l’accepteur final d’électrons de la chaîne de transfert d’électrons (dioxygène) et son produit de réduction (l’eau);  Expliquer sommairement comment les oxydations phosphorylantes utilisent le gradient électrochimique pour produire de l’ATP;  Calculer le bilan énergétique de la dégradation complète d’une molécule de glucose par la respiration cellulaire;  Expliquer ce qu’est la fermentation lactique et alcoolique et nommer dans quelle situation elle se produit;  Nommer les molécules impliquées dans la fermentation lactique et alcoolique et donner leur bilan énergétique en ATP (2 ATP!).  Nommer les autres molécules qui peuvent être utilisées pour produire de l’énergie;  Expliquer la dégradation des lipides (triglycérides) en présence d’oxygène; o Le glycérol est dégradé en un intermédiaire de la glycolyse (PGAL) qui poursuit la voie métabolique (oxydoréduction) de la glycolyse jusqu’à la production d’une molécule de pyruvate. o Les acides gras sont dégradés par la voie métabolique nommée -oxydation, laquelle mène à la production d’acétyl-CoA, de NADH et de FADH2.  Expliquer la dégradation des protéines (polymère d’acides aminés); o La portion carbonée des acides aminés est dégradée en un intermédiaire de la glycolyse ou du cycle de l’acide citrique. Cela varie selon l’acide aminé. o L’azote (groupement amine des acides aminés) est éliminé de l’organisme sous la forme d’urée, d’acide urique ou d’ammoniac selon l’organisme.  Expliquer l’importance du fonctionnement optimal des enzymes dans les voies métaboliques pour éviter le développement de maladies métaboliques. 5 Biologie cellulaire 101-SN1-RE 6