Correction

UE 2.1 : Biologie fondamentale Correction Nous attirons votre attention sur le fait qu’il s’agit d’une proposition de correction établie par nos soins, et que ce document n’engage ni les professeurs universitaires ni les formatrices de l’école. Nous avons rédigé les réponses à partir de vos cours en essayant de synthétiser pour que ce soit le plus compréhensible possible. Ce document ne se substitue pas pour autant à vos cours ! BIOLOGIE CELLULAIRE : 1) Différenciez les 2 grands types de cellule : Tous les types cellulaires existant sur Terre peuvent se répartir en 2 grands groupes en fonction de certaines propriétés essentielles : -­‐
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Les procaryotes : il s’agit des cellules qui ne comportement pas d’unité structurale nettement délimitée contenant le matériel génétique c’est-­‐à-­‐dire le noyau. Les cellules procaryotes sont donc les bactéries et sont toutes unicellulaires. Les eucaryotes : désigne les cellules qui ont un noyau bien défini. Le matériel génétique est donc isolé du cytoplasme par une enveloppe nucléaire. 2) Citez et expliquez le rôle des 3 principaux éléments d’une cellule eucaryote : Les 3 principaux éléments d’une cellule eucaryote sont : -­‐
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Membrane : elle joue un rôle de barrière qui entoure et retient le cytoplasme. Elle permet également le transport de substances et de mouvements et d’échange d’information. Enfin, elle empêche la pénétration d’agents nocifs dans la cellule. Cytoplasme : composé de cytosol (liquide visqueux contenant des ions et molécules, glucides, lipides, protides et ribosomes participant à la synthèse des protéines) et d’organites. Il a pour fonction de maintenir la structure et la croissance des cellules par des réactions chimiques. Noyau : composé de filaments de chromatine, d’un nucléole, d’un nucléoplasme, de pores permettant les échanges et d’une enveloppe nucléaire. Il détermine la structure de la cellule, dirige l’activité cellulaire et produit les unités ribosomales. Le noyau est le protecteur de l’information génétique. 1 3) Annotez le schéma de la cellule : 4) Définissez : Endocytose : processus d’internalisation de la membrane plasmique permettant aux cellules d’ingérer des éléments du milieu extracellulaire. Elle comprend la phagocytose et la pinocytose . Phagocytose : digestion cellulaire par endocytose de grosses structures (bactéries, virus, fragments de cellule) uniquement réalisée par des cellules spécialisées (PN, macrophages…). Osmose : diffusion de l’eau du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré. Ce phénomène se fait de façon inné et ne nécessite pas d’energie. Transport actif : Transport mettant en jeu des transporteurs protéiques afin de faire passer les molécules du milieu le plus concentré vers le moins concentré et nécessitant de l’énergie sous forme d’ATP. Diffusion facilitée : Forme de transport passif (ne nécessitant pas d’énergie) dans laquelle un canal spécifique permet aux protéines de passer la membrane. 5) Que signifie les sigles suivant : ADN : acide désoxyribonucléique. ARN : acide ribonucléique. ATP : adénosine triphosphate. ARNm : acide ribonucléique messager. ARNt : acide ribonucléique de transfert. 2 6) Expliquez le rôle essentiel de la mitochondrie : La mitochondrie est un organite cytoplasmique présent dans toutes les cellules hormis dans les hématies. Elle joue un rôle essentiel dans la respiration cellulaire (chaine respiratoire) en produisant et stockant de l’énergie sous forme d’ATP, obtenue par l’oxydation enzymatique des molécules nutritives. Elle assure également le transport sur les lieux où la cellule en a besoin. Elle fournit donc l’énergie nécessaire à la cellule. 7) Expliquez le rôle essentiel du réticulum endoplasmique. Citez les 2 types et différenciez leur fonction : Le RE est l’organite majeur de stockage du calcium. On distingue le RE lisse dépourvus de ribosomes, du RE granuleux ou rugueux tapissé de ribosomes en cours de traduction protéique. Le REL intervient dans la synthèse et le stockage des lipides, il peut également bourgeonner pour donner des vésicules qui transporteront les protéines synthétisées dans le REG. Le REG intervient dans la synthèse des protéines à destinée sécrétoires ou transmembranaires. La proportion REL/ REG dépend donc de l’activité de la cellule. Une cellule avec un REG développé produira donc beaucoup de protéines sécrétées (pancréas exocrine). Une cellule produisant beaucoup de lipides aura une proportion de REL développé. 8) Expliquez le rôle de l’appareil de Golgi : Le Golgi stocke les protéines venant du RE par l’intermédiaire de vésicules, achève leur maturation pendant la traversée et les sécrète vers les lysosomes, les vésicules sécrétoires ou la membrane plasmique par le biais de vésicules 9) Expliquez le rôle des peroxysomes et citez les 2 enzymes oxydatives qu’ils contiennent : Les peroxysomes sont des micro-­‐corpuscules dont la fonction est de produire du peroxyde d’hydrogène, qui est un puissant agent oxydant, afin de permettre la dégradation des acides gras à longue chaîne (réaction oxydative). Cependant, il sera transformé en eau et en oxygène car c’est un agent dangereux pour les cellules. Les peroxysomes sont présents dans toutes les cellules mais ils sont abondants dans les cellules de la détoxification tel que les cellules rénales ou les hépatocytes. Les 2 enzymes qu’il contient sont : la catalase et l’urate oxydase. 10) Expliquez la division cellulaire : Il s’agit de la division d’une cellule mère en deux cellules filles identiques. Les deux évènements les plus importants sont : la division du noyau (mitose) et lorsque la cellule se divise en deux (cytodiérèse). Ces deux phénomènes se déroulent au cours de la phase M. La période entre la phase M et celle qui suit est l’interphase. A noter : Le cycle cellulaire comprend : -­‐une phase de croissance -­‐la réplication de l’ADN -­‐ la division cellulaire. 3 11) Expliquez la mitose en citant les 4 phases : Il s’agit de la division des cellules somatiques dans laquelle une cellule mère à 2n chromosomes donne 2 cellules filles identiques à 2n chromosomes chacune. Elle permet donc de transmettre aux cellules filles les caractères héréditaires portés par les gènes de la cellule mère. Elle comprend 4 phases : -­‐ Prophase : Les chromosomes dupliqués sont condensés et se déplacent en se rapprochent du centre du fuseau mitotique (plaque équatoriale), à chaque pôle de la cellule. -­‐ Métaphase : L’enveloppe nucléaire disparaît. Les chromosomes s’alignent au plan équatorial sur le fuseau mitotique. Les chromosomes se placent de telle façon que les chromatides d’un même chromosome se trouvent séparés par la plaque équatoriale. -­‐ Anaphase : Les chromosomes se séparent et migrent au pôle opposés de la cellule. -­‐ Télophase : Les chromosomes de décondensent et forment les deux futurs noyaux. Par ailleurs l’enveloppe nucléaire se reforme. 12) Expliquer la méiose. C’est la division des cellules reproductrices. Une cellule mère à 2n chromosomes (cellule diploïde) donne 4 cellules filles à n chromosomes (cellules haploïdes ou gamètes). La méiose se déroule en deux divisions cellulaires successives, les différentes phases étant relativement semblable à la mitose. Pendant la première division méiotique les chromosomes se juxtaposent par paire dans le plan médian. En anaphase, les chromosomes (à 2n chromatide) d’une même paire migrent vers les pôles opposés de la cellule donnant ainsi deux cellules haploïdes. La deuxième méiose consiste en une simple mitose, les deux chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule donnant ainsi 4 cellules haploïdes. HISTOLOGIE 1) Citez les 4 grandes familles de tissus : -­‐ Tissu épithélial -­‐ Tissu conjonctif et dérivés -­‐ Tissu nerveux -­‐ Tissu musculaire 4 2) Annotez le schéma suivant : Epithélium Non Vascularisé Pôle apical Basale
Nutrition par
diffusion
Pôle Basal Vascularisé Chorion 3) Cochez la réponse exacte : Vrai Faux Les épithéliums sont vascularisés. F Les épithéliums stratifiés ne possèdent qu’une seule assise cellulaire. F Les épithéliums sont toujours associés à une basale et un chorion vascularisé. V Les cils vibratiles présents au niveau de l’épithélium respiratoire facilitent l’évacuation du mucus. V Les glandes exocrines déversent leur produit de sécrétion dans le sang . F (glandes exocrines déversent dans une cavité en relation avec le milieu extérieur, glandes endocrines déversent dans le sang) Les 3 composants du tissu conjonctifs sont : cellules, fibres et matrice F (cellules , fibres et substance fondamentale ! matrice=fibre+ substance fondamentale) Les 3 types de fibres du tissu conjonctif proprement dit sont : collagène, réticulé et élastique. V Les fibres de collagène peuvent se présenter de manière isolée . F Un patient appartenant au groupe AB possède les antigènes A et B au niveau de ses hématies mais aucun anticorps dans son plasma. V Les plaquettes interviennent dans le phénomène de la coagulation : elles forment le clou plaquettaire. V Le tissu musculaire strié squelettique intervient dans l’exécution des mouvements volontaires. V Les 2 propriétés du tissu myocardique sont : excitabilité et conductivité . V 5 4) Différenciez ostéoblastes, ostéocytes et ostéoclastes : Les ostéoblastes sont chargés de l’élaboration du tissu osseux. Les ostéocytes assurent le maintien de la trophicité (nutrition et développement) du tissu osseux élaborés par les ostéoblastes. Les ostéocytes sont chargés de détruire le tissu osseux. Ils sont donc nécessaires pour assurer les remaniements nécessaires à la croissance et au renouvellement du tissu osseux. 5) Expliquez le remaniement du tissu osseux : Le tissu osseux est en perpétuel remaniement. Il est soumis à des phénomènes de résorption (ostéoclasie) et de synthèse (ostéogénèse). Ce remodelage est dépendant des facteurs hormonaux ainsi que des pressions mécaniques, entraînant la libération ou le stockage de sels minéraux, et assurant ainsi (conjointement avec l’intestin et les reins) le contrôle du métabolisme phosphocalcique. Les hormones stimulant la construction de l’os sont : – l’hormone de croissance (STH), – les hormones sexuelles (œstrogènes et androgènes) – la calcitonine. La parathormone est l’hormone contrôlant la destruction de l’os. Notons l’importance des vitamines C et D pour la construction osseuse car elles interviennent respectivement sur la synthèse de collagène et l’absorption calcique intestinale. Le remaniement du tissu osseux, se déroule en deux étapes successives : •
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Une Ossification primaire où le tissu osseux peut se former à partir d’un tissu conjonctif. Il se forme un os périostique ou de membrane. Cette ébauche de tissu osseux primaire obtenu est immature et cartilagineuse. Une ossification secondaire appelé ossification enchondrale qui se déroule au dépend du tissu osseux primaire. L’ébauche est alors envahi par des vaisseaux sanguins et des ostéoclastes qui vont résorber le tissu cartilagineux dans les zones de résorption. Et vont se déposer de nouvelles cellules : les ostéoblastes qui vont élaborer la substance osseuse fondamentale définitive créant ainsi le système de Havers. 6 6) Annotez le schéma suivant : 1. Dendrites 2. Gaine de myéline. 3. Nœuds de Ranvier. 4. Terminaison axonale. 5. Bouton terminal 6. Axone. 7. Jocker ! Hypothèse : neurone ou fibre nerveuse…. 7) Définir le terme de neuromédiateur. Citez ceux présents au niveau du système nerveux : Les neuromédiateurs ou médiateurs chimiques ou neurotransmetteurs sont des substances qui vont être libérées sous l’effet d’une excitation par les terminaisons nerveuses et qui permettent la transmission de l’information. Au niveau du SN on retrouve : -­‐ L’acétylcholine -­‐ La noradrénaline -­‐ La dopamine 7 8) Définir la fente synaptique : La fente synaptique est l’espace situé entre la membrane post-­‐synaptique d’un premier neurone et la membrane pré-­‐synaptique d’un second neurone. Elle constitue donc une aire de jonction dans laquelle sont libérés les neurotransmetteurs permettant ainsi le passage du message chimique d’un neurone à l’autre. CHIMIE 1) Complétez le texte : L’atome, électriquement neutre, comporte un noyau formé de nucléons (des protons chargés positivement et des neutrons neutres) et d’électrons en périphérie. Un cation se forme par la perte d’un électron, à l’inverse de l’anion formé par le gain d’un électron. L’ion H+ est responsable de l’acidité des solutions. Une solution avec un pH de 5,2 est une solution acide et une solution qui contient plus d’ions OH-­‐ que d’ions H+ est une solution basique. Un pH neutre est égal à 7 et le pH physiologique du sang est de 7,4. 2) Expliquez le rôle des systèmes tampon de l’organisme : Un système tampon est un système permettant d’éviter les variations de l’organisme nuisible à son bon fonctionnement. Les systèmes tampons comprennent deux parties en équilibre, un acide dit faible et une base dite forte. Lors de la rupture de l’équilibre du pH physiologique on peut faire face à une augmentation de la concentration d’ions H+ ou d’ions OH-­‐. Le système tampon permettra alors de compenser cette augmentation et de rétablir l’équilibre. A noter le système tampon le plus important de l’organisme est le système bicarbonate de sodium/acide carbonique (H2CO3-­‐/H2CO3). Les systèmes tampons amortissent les variations de pH lorsqu'il y a une perturbation de l'équilibre acide-­‐base. 3) Citez 2 solutés isotoniques au plasma : Les deux solutés isotoniques au plasma les plus couramment utilisés sont le glucose 5% et le chlorure de sodium 0,9%. Cependant attention, les glucosés à 10, 15, 20, 30% sont hypertoniques. Ça peut vous servir en pratique !! 4) Citez 3 fonctions de l’eau dans l’organisme : Elle a un rôle de solvant, elle participe à des réactions chimiques, permet le maintien de l’homéostasie thermique (thermorégulation), permet le refroidissement par la transpiration, rôle de lubrifiant. 5) Citez les 4 éléments que contiennent tous les acides aminés. A quelle famille appartiennent-­‐
ils ? Tous les acides aminés contiennent au minimum les 4 éléments de la structure générale : C, H, O, N. Ce sont des composés organiques (C, H, O, N, P, S). 8 6) Expliquez ce qu’est un acide aminé indispensable. Un acide aminé indispensable est un acide aminé que l’organisme ne peut pas synthétiser seul. Ils sont pourtant nécessaire au fonctionnement des cellules et des organes, il est donc impératif qu’ils soient apportés par le biais de l’alimentation. 7) Expliquez le rôle de l’ATP : C’est une molécule possédant des liaisons riches en énergie, elle est donc la monnaie d’échange de l’énergie et est nécessaire pour : -­‐mouvements -­‐maintien de l’intégrité des cellules -­‐synthèse des composants indispensables à la vie (ADN, ARN, protéines…) 8) Expliquez le rôle d’une enzyme. Une enzyme est une protéine qui catalyse des réactions biochimiques dans nos cellules et nos organismes, c’est-­‐à-­‐dire qu’elle permet de faciliter, d’accélérer une réaction biochimique. Elle agit en formant un complexe enzyme substrat spécifique c’est-­‐à-­‐dire qu’une enzyme réagit avec son substrat et pas un autre. 9) Citez 2 produits de la dégradation des protéines reflétant la fonction rénale : Afin de surveiller le bon fonctionnement de la fonction rénale on s’intéresse au taux de créatinine et d’urée, toute deux issu du catabolisme protéique. 10) En utilisant le concept du schéma de Starling, expliquez la formation des œdèmes : Normalement, la quantité de liquide interstitiel est à l'équilibre. On parle d'homéostasie. La physiopathologie des œdèmes découle d'un déséquilibre dans l'équation de Starling (cf schéma du cours). Le premier facteur qui régule les échanges de liquide est la pression hydrostatique qu'on définit comme la pression exercée par le sang sur les parois du capillaire entrainant une sortie de liquide. La pression oncotique est la pression exercée par les protéines sur les molécules d’eau créant ainsi un appel d’eau du liquide interstitiel vers la lumière du capillaire. Il existe plusieurs mécanismes de formation des œdèmes : • Lorsque le taux de protéines du plasma sanguin diminue, la pression oncotique diminue également, par conséquent la quantité d’eau réabsorbée par le capillaire est diminuée créant ainsi un déséquilibre et par conséquent une augmentation de liquide interstitiel. • Lorsque la pression hydrostatique augmente, la sortie de liquide vers le liquide interstitiel sera plus importante. De son côté la pression oncotique restant normale, elle ne permet plus une réabsorption suffisante des molécules d’eau, un déséquilibre est alors créé. 9 11) Citez la principale forme de stockage du glucose dans l’organisme et ses lieux de stockage : Le glucose est stocké sous forme de glycogène et se trouve préférentiellement dans le foie et les muscles. 12) Différenciez HDL et LDL cholestérol : Le cholestérol ne circule pas librement dans le sang, car il est hydrophobe. Pour pouvoir circuler dans l'organisme, il doit être transporté dans une lipoprotéine. Les deux lipoprotéines couramment dosées sont les HDL et LDL. Elles n'ont pas le même rôle : -­‐Les LDL apportent le cholestérol aux cellules. Lorsque trop de LDL circulent dans le sang, le cholestérol apporté aux cellules ne sera pas utilisé en totalité. Les LDL-­‐cholestérol inutiles vont alors se déposer dans la paroi des vaisseaux, pour former des « plaques » d'athérome (athérosclérose) qui risquent de boucher les artères. IL est donc couramment appelé le « mauvais cholestérol ». -­‐Les HDL récupèrent le cholestérol dans les tissus et le ramènent au foie afin d’être émulsionné en sels biliaires puis éliminé dans la bile. Il joue le rôle de « bon cholestérol ». 13) Différenciez acide gras saturé et acide gras insaturé : Les acides gras saturés ne possèdent que des liaisons simples à l’inverse des acides gras insaturés qui possèdent une ou plusieurs doubles liaisons. 14) Reliez enzyme et substrat : Trypsine et chymotrypsine TAG et CE Lipases Protéine Amylase Amidon Hydrolase intestinales Diholosides Notez bien que les sucres sont une première fois clivés au niveau intestinal par des hydrolases pancréatiques. On obtient des diholosides qui ne peuvent toujours pas être utilisés par l’organisme, c’est là qu’interviennent les hydrolases intestinales. On obtient alors des oses que l’organisme peut absorber ! En résumé l’organisme ne peut utiliser les nutriments seulement sous forme d’oses, d’acides aminés, d’acides gras et de cholestérol. 10