Cours de Biologie n°2 : 13 Octobre 2009

Biologie : Niveaux d’Organisation du Vivant
Cours en ligne : http://coursenligne.u-paris10.fr
Deux tuteurs a partir du 2 novembre : Alexandre Lerch , Franck Peron
Préambule
Que sont les sciences humaines et sociales ? C’est l’étude des comportements et
des processus mentaux humains.
Homme = organisme vivant adapté à son milieu.
Plan du cours :
Chapitre 1 : Niveaux d’Organisation du vivant
Chapitre 2 : L’Evolution des systèmes vivant
Chapitre 3 : Le Systeme « Organisme – Milieu »
Introduction
-
Caractéristique des Systemes vivants
Principales caractéristiques des systèmes vivants :
-
Autoconservation
Autorégulation
Autoreproduction
Est considéré comme inerte, quelque chose qui n’a pas ces 3 éléments à la fois.
Autoconservation : Capacité à se maintenir en vie de façon autonome par :
Nutrition, Assimilation, Excrétion, Fabrication de l’énergie nécessaire à ces
travaux.
Autorégulation : Capacité à coordonner, synchroniser et contrôler les
mécanismes précédent de façon autonome. On distingue la régulation interne et
externe :
-
Au niveau cellulaire (régulation des gènes)
Au niveau d’un organisme
Au niveau d’une population
Au niveau d’une génération
Autoreproduction : capacité de reproduire de façon autonome ayant des capacité
d’autoconservation autorégulation et d’autoreproduction :
-
a partir d’un seul individu (asexué)
à partir de deux individus (reproduction sexuée)
L’unité du système vivant est la cellule.
On distingue d’une part les Procaryote = les bactéries, et d’autre part les
Eucaryotes = les animaux, végétaux, champignons.
On distingue également les organismes unicellulaires (bactéries, protophytes,
protozoaires) des organismes pluricellulaires (Métaphyte, Métazoaires)
les cellules vivent en communauté, elles communiquent donc entre elles.
Au début du développement tous les organismes pluricellulaires sont
unicellulaires.
On considère le virus comme un organisme inerte = non vivant. Il a en effet
besoin d’une cellule vivante pour se conserver, se réguler et se reproduire, il
n’est donc pas autonome.
Chapitre 1. Niveaux hiérarchiques d’organisation
1. Organisation chimique de la matière
a. Atomes et Molécules
Un atome à un noyau constitué de 2 sortes de particuliers : Les Protons (+) et les
Neutrons (neutres)
Par exemple l’atome de Carbone : 6 protons + 6 Neutrons
Tout atome a autour de son noyau des électrons qui gravitent.
Il y a autant de protons que d’électrons.
Il y’a 2 couches d’électrons. La première est saturée a 2, la seconde a 8.
Dans sa globalité, un atome est donc neutre électriquement.
Par ex l’hydrogène : 1 proton, 1 électron.
99, 3 % des atomes constituant de l’univers sont constitués d’Hydrogène,
Carbone, Oxygène, N (azote).
Le Carbone est l’élément le plus représenté des éléments.
Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Par Exemple le Chlorure
de Sodium est composé des ions Na+ et ClObservons l’assemblage de ces 2 éléments : L’atome de sodium possède 11
électrons (Na) L’atome de Chlore en possède 17 (Cl)
Lors de l’assemblage de ces 2 éléments, L’ion sodium (Na) perd un électron (il se
touve seul sur la 3ème couche et se fait donc « aspirer par l’atome de Chlore).
L’atome Na ayant un électron en moins est donc chargé positivement : Na+
L’atome Cl ayant un électron en plus est donc chargé négativement : Cl- On
obtient ainsi la molécule de Chlorure de Sodium : Na+ClUne molécule est une association d’ions ou d’atomes. On observe également que
les atome de Na ou Cl sont très dangereux individuellement mais le Sel (Na+Cl-)
est indispensable à la vie humaine
Cours de Biologie n°2 : 13 Octobre 2009
Molécules inorganiques : se divisent en eau et sels minéraux (pas de carbone)
Molécules organiques : protides acides nucléiques glucide lipides
b. Molécules Inorganiques
Eau
Hydrogène et oxygène dangereux mais pas de vie sans eau…= H2O
A l’intérieur des cellules il y a tjrs de l’eau, avec des substances dissoutes dedans.
Milieu intra cellulaire.
A l’extérieur des cellules il y’a aussi de l’eau avec des substances dissoutes aussi,
milieu appelé extra cellulaires.
- Réactions chimiques
Une molécule essentielle à la vie peut être composé de molécules très
dangereuses. (Voir planche 4 du polycop)
La quantité proportionnelle d’eau chez un être humain diffère selon l’âge. Le
pourcentage est global/moyen…
- Elimination des déchets
L’eau est aussi importante dans l’élimination des déchets.
Chaque cellule va évacuer ses déchets dans le liquide extra cellulaire, puis sera
drainé au niveau des reins, puis évacué dans l’urine, donc avec de l’eau.
- Thermorégulation
Certains insectes par exemple ne peuvent pas s auto réguler, alors que les
mammifères peuvent. On évacue de l’eau quand on a trop chaud et on essaie d en
garder quand on a trop froid.
Sels minéraux : Ca, Na, Mg, P
Rôles : Constitution des tissus
Assez divers, par ex pour le calcium, il y’en a dans le squelette, mais aussi dans
d’autres cellules. Ils font partis des régulateurs.
Rôle dans l’excitabilité
L’excitabilité neuraux musculaire est le fait que le muscle de ne peut se
contracter que si l’on envoie un flux nerveux. Il est donc dépendant de notre
système nerveux. Le calcium participe a cette transmission nerveuse.
Ils n’ont aucun rôle dans la création d’énergies.
Ex :
Rôle du Calcium :
- Constituant os et dents
Influx nerveux
Coagulation du sang.
Rôle du chlorure de Sodium (NaCl)
Conserve l’eau dans les cellules.
Lorsqu’il n’y a pas assez de Sels, l’intérieur d’une cellule est trop salé par rapport
a l’extérieur. Donc l’eau va entrer dans le milieu intra pour diluer le sel. Car les
cellules gonfle et peuvent éclater.
Si il y’a trop de sel autour, l’eau va s’échapper de la cellule
Il faut tjrs qu’une cellule baigne dans un liquide extra cellulaire qui est plus salé
qu’elle.
c. Molécules organiques
Glucides : Alcool + aldéhyde ou cétone
Lipides : alcools + acides gras
Protides : acide + amine
Acides Nucléiques
Les groupements fonctionnels sont des groupements d’atome qu’on retrouve
dans la catégorie de molécules (page 9 planches 2)
Exemple fonction alcool : caractérisée par la molécule OH, et le R = Radical qui
peut varier.
Glucides :
(Sucre, farine, riz, pommes de terre, légumes secs)
1er Rôle : Reconnaissance cellulaire
Ils sont essentiels dans la reconnaissance cellulaire.
Récepteur glucidiques dans la membrane pour reconnaître : Virus, Bactéries,
Hormones, Anticorps, etc.…
Dans les organismes pluri cellulaire il faut que chaque cellule communique les
unes avec les autres.
2nd Rôle : Carburant énergétique
Rôle énergétique, carburant rapide. (Peut être stocké par le foie ou les muscles
sous forme de glycogènes) Il permet à la cellule de fabriquer de l’énergie
cellulaire.
Lipides :
(Huile, beurre, gras,)
1er Rôle :
Les Phospholipides = lipides + Molécule de phosphate.
C’est la base de toutes les membranes de tous les systèmes vivants.
Ces Lipides vont donner un rôle d’isolant à la cellule.
2ème Rôle : Reserve Énergétique
C’est un carburant à long terme. Elles sont stockées dans les cellules adipeuses,
ou adipocyte.
Protides :
3 catégories :
-
acides aminés (plus simples)
peptides (plus complexe)
protéines (plus volumineux)
On les trouve dans le poisson, les œufs, le riz
Un acide aminé est uniquement une molécule faite avec une fonction acide, une
fonction amine, et un Radical (une autre molécule qui se bloque sur le système et
qui est variable)
Lorsqu’ils vont s’associer les uns aux autres, ils vont pouvoir s’associer soit par
leur fonction acide, soit par leur fonction amine. C’est la base essentielle du
monde vivant, justement parce que il y’a peu d’ingrédients a la base, et qui
permettent de faire des milliards et des milliards de choses différentes.
Un peptide ce sont deux acides aminés, par extension quelques acides aminés
associés les uns aux autres, un peptide ne va pas être associé par plus de cent
acide aminé, sinon on l’appellera protéine, car plus grand.
On parle de polypeptides (moins de 100 acides aminés)
Une liaison peptidique c est le fait qu’un fonction amine s associe avec une
fonction acide d un autre aa. T’a un dégagement d’une molécule d’eau qui va s
associer. De part la structure n’importe quel aa va pouvoir s associer. Il y’a
toujours une extrémité fonction acide, et une fonction amine.
Les acides aminés peuvent s associer de n’importe quelle façon et ca permet de
faire soit des peptides soit des protéines, de façon infinie.
C’est la cellule qui se fabrique ses propres protides. Les peptides différents c a
dire que chaque peptide aura un rôle différent,. De part la nature des aa, par le
nombre, et de l’ordre.
Les protéines se sont des assemblages d’aa, mais il y’en a toujours plus de cent.
Ce sont des molécules tjrs volumineuses. Il faut toujours imaginer qu’une
molécule qui est dc constitué de différents atomes, a une forme dans l’espace. Les
molécules aa quand ils s associent les uns aux autres ils vont s associer la ou il y’a
les fonctions, ce qui va donner une forme en 3D, et les formes se complexifient de
plus en plus.
Structure Primaire :
Juste quelques aa associés les uns aux autres.
Structure Secondaire : forme de spirale
Structure Tertiaire : Dans la cellule il peut y avoir plusieurs protéines qui vont s
associer les unes aux autres.
Structure Quaternaire : les protéines s associent els une aux autres mais aussi a
d’autres atomes, d’autres cellules qui n’ont pas la même fonction (ex :
l’hémoglobine , c’est la molécule qui donne la couleur rouge. Elle a pour rôle de
transporter l’Oxygène.
Cette protéine a une structure complexe : elle est constitué de 4 molécules. On a
des associations d atomes ou il y a du fer. Cette association permet le transport
entre autre de l’oxygène dans le sang. Tout notre système vivant fabrique nos
protéines.
Quand une protéine est fabriquée il faut qu’elle subisse encore des
transformations afin d obtenir une certaine forme. = processus de maturation.
Les rôles : Planche 7 Du polycop, Page 14
Les cellules se fabriquent leurs protéines, c est la base de l’hérédité.
d. Acides Nucléiques – Nucléotides
Un acide nucléique est fait en nucléotides. Il y’a différents types.
Découverts très tard (début 20ème) la constitution a été trouvée dans les années
50. On les a appelé comme ca car on savait qu‘a l’intérieur du noyau de toutes les
cellules il y’avait des molécules particulières dont on ne connaissait pas toute la
constitution mais on savait qu’elle était a base d acides. (noyau d’atome =
nucléaire, noyau de cellule = nucléide)attente
Il peut aussi y’en avoir a l’extérieur du noyau, mais on a conservé l’appellation.
Tout acide nucléique est constitué de différents nucléotides associés les uns aux
autres. Un nucléotide est déjà un composé : une molécule d’acide phosphorique,
un glucide (qui peut être de deux sortes, soit du ribose soit le désoxyribose) et
puis associé au glucide il y’a une base azotée (cytosine, thymine, Uracile,
Adénine, Guanine)
Acide Nucléique – ADN
Acide désoxyribonucléique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_nucl%C3%A9ique#Composition
Une molécule d’ADN est faite d’une double chaine de nucléotides. Ces 2 chaines
sont aussi appelées : Brins. Chaine d’ADN 2 brins.
Les 2 brins sont associés par leurs bases azotées. La règle d’association est
stricte.
De la Thymine ne peut s’associer qu’avec l’Adénine
La Guanine uniquement avec la cytosine.
Et réciproquement.
Il n’y a jamais d’Uracile dans l’ADN.
On appelle ca : la règle de complémentarité entre les bases.
Tout système vivant a des molécules d’ADN avec les mêmes règles de
complémentarités.
Si on connaît l’un des brins (la succession des nucléotides qui portent les bases
azotées) on peut rapidement reconstituer l’autre. Mais la succession de l‘ordre
des nucléotides dans l’un des bruns ne peut être devinée.
Avec 4 sortes de nucléotides différents, un brin d’ADN peut être constitué de
milliards de fois différentes, tellement les possibilités sont infinies. Il faut
connaître tout de même la constitution de l’un des brins. Ce sont les acides
nucléiques qui donnent des plans de fabrication de nucléotides a la cellule.
L’ADN a été supposé depuis longtemps, mais on ne connaît sa structure en 3D
que depuis peu (années 50).
Forme dite de Double Hélice. Les Hélices sont liées entre elles par les bases
azotées. C’est cette double hélice est donc appelé ADN. (voir page 15 planche 8)
L’ADN donne le plan de fabrication des protéines.
Quand la cellule se prépare a sa division et pendant sa division, les molécules
d’ADN se transforment en bâtonnets particulier que l’on appelle « Chromosome »
L’ADN se trouve sur une forme ordonnée au moment de la division. Donc en les
constituant en chromosome.
L’ARN est l’autre forme d’acide nucléique qui s’appelle Acide Ribonucléique qui
est fait de nucléotide avec du ribose, dans les bases azotées on ne trouve jamais
de Thymine mais de l’Uracile.