Takween. Sciences de la vie, Biochimie
Life Sciences, Biochemistry
علوم الحياة، بيوكيمياء
Cours -- TD -- TP
Transition Secondaire-Supérieur
إنتقال ثانوي - عالي
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La biologie cellulaire et l'ultrastructure associée aux molécules biologiques constituent le programme d'enseignement de la première année des Faculté des sciences (cas de la filière sciences de la vie, semestres S1 et S2). Il concerne la cellule et ses organites (noyau, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosome, peroxysome, mitochondries, ..) en plus la membrane plasmique et du cytosquelette (microfilamants, filaments intermédiaires et microtubules). Aussi, le programme englobe des notions de biochimie avec les matériaux de base de l'édification des êtres vivants.
Sur cette même page:
1/
Définir une structure vivante ...........................
2/Donnez les caractéristiques principales d'une cellule
procaryote ......
3/ Citez deux structures qui différencient les virus des cellules ..............
4/ Légendez le schéma suivant:
a) quelle est la composition chimique de la structure 1 .................
b) comment appelle-t-on aussi la structure 1 ? ........................................
c) Quelle est la composition chimique de la structure 2 ..........................................
5/
Donnez le nom des phospholipides:
- de la couche lipidique externe de la membrane plasmique: - ......... - ...........
- de la couche lipidique interne de la membrane plasmique: - ......... - ............
6/ Définir la fluidité membranaire ......................................
a) quels sont les facteurs influençant la fluidité de la membrane:
- ............................ - ...................
- ............................ - ..................
b) donnez un exemple de phénomène physiologique qui montre
l'importance de la fluidité membranaire ............................
7/
La pompe à Na+, K+: (mettez une croix devant la ou les réponse(s)
juste(s).
- est une protéine extrinsèque
- fait sortir 3 K+ et fait entrer 2 Na+
- maintient le potentiel de membrane
- fait sortir 3 Na+ contre le gradient de concentration
- fait entrer 2 K+ dans le même sens du gradient de concentration
8/
Les microtubules:
- quelle est la protéine principale des microtubules ? ....................
-
où se situe l'extrémité moins d'un microtubule? ..................
-
où se situe l'extrêmité plus ? ..............................
-
quelles sont les protéines motrices accessoires associées aux microtubules et donnez pour chacune le sens de déplacement
..................................................
- donnez trois structures cellulaires formées d'un assemblage organisé de microtubules .................
- légendez le schéma ci contre et donner un titre ..........................
- calculez le grandissement de cette photographie .................
1/Une structure vivante est une structure capable de se reproduire car porteuse d'une information génétique sous forme d'ADN, ARN.
Commentaire: Pour la biologie moléculaire, le vivant est l'être qui porte la molécule d'Acide Désoxyribonucléique (ADN) ou d'Acide Ribonucléique (ARN) supports de l'information génétique. Pour la physiologie, le vivant est l'être qui produit des réactions biochimiques (transformation des substrats en produits). Pour la thermodynamique, l'être vivant est ce qui est capable de se perpétuer et de se transformer en dégradant de l'énergie prise à l'environnement.
2/ Caractéristiques principales d'une cellule procaryote:
1/ ne possédant pas de membrane nucléaire,
2/ Ayant un ADN sans introns, .
Eucaryotes | Procaryotes | |
Génome | Noyau, ADN Linéaire, Plusieurs chromosom., gènes morcelés, nucléole, Présence d'une membrane nucléaire | Nucléoïde, ADN circulaire, Chromosome unique, Gène linéaire, Absence de nucléole, Plasmide, Absence de membrane nucléaire |
Membrane | Bicouche | Bicouche, Paroi externe |
cytoplasme | Organites | Absence d'organites |
Cytosquelet. | Présent | Absent |
Ribosomes | 40S-60S/ 80S | 30S-50S/ 70S |
Motilité | Flagelle ondulatoire, cils, (tubuline, actin/ myosine) | Flagelle rotatif (flagelline) |
Respiration/ Energie | Mitochondrie | Membrane |
Organisation | Pluricellulaire | Unicellulaire |
3/ Deux structures différenciant les virus des cellules 1/ Présence de capside pour les virus. 2/ Une cellule contient l'ADN et l'ARN. Par contre un virus contient uniquement une composante (soit ADN, soit ARN), .... QCM cellule et organites
4/ Légendez le schéma suivant: 1. Feuillet clair: acides gras des phospholipides, 2. Feuillet sombre: têtes polaires des phospholipides -> Phospholipide. Structure 3D
Commentaire: En microscopie électronique on observe une structure trilamellaire de la membrane : un feuillet clair de 3 nm (environ 2 fois la longueur d'une chaîne d'acide gras saturés ou insaturés) entouré par 2 feuillets sombres de 2,5 nm chacun ; l'épaisseur totale est donc d'environ 8 nm. Ce constat a permis de mettre en évidence la structure en bicouche phospholipidique de la membrane plasmique
5/ Les noms des phospholipides:
-
de la couche lipidique externe de la membrane plasmique: - PL à
phosphatidylcholine (charge -) - PL à sphingomyéline
(charge -).
- de la couche lipidique interne de la membrane plasmique: - PL à
phosphatidylsérine (amphotère) - PL à phosphatidyléthanolamine
(charge -).
Commentaire: presque toutes les molécules lipidiques qui possèdent de la choline dans leurs têtes (phosphatidylcholine et sphingomyéline) se trouvent dans la monocouche externe, alors que presque toutes les molécules de phospholipides qui contiennent un groupement terminal amine primaire (phosphatidyléthanolamine et phosphatidylsérine) se trouvent dans la monocouche interne. Remarque: Lorsque les cellules animales subissent une apoptose (mort cellulaire programmée), les phosphatidylsérines se déplacent rapidement dans la monocouche extracellulaire où ils sont reconnus par des cellules phagocytaires .. Plus de détail dans livre sciences de la vie-Biochimie (pages 37-68)
6/ Fluidité membranaire: La fluidité couvre les possibilités de mouvement des constituants de la membrane (lipides et protéines) dans le plan de la membrane. Les interactions entre les lipides déterminent le degré de liberté de mouvement de chacune des molécules.
a) Les facteurs influençant la fluidité de la membrane:
-
Longueur des chaînes d'acides gras (chaînes courte
-> fluidité augmente) - Insaturation/saturation des acides
gras (insaturation -> fluidité augmente)
- Quantité de cholestérol - Protéines
membranaires. Autres facteurs comme la température --> Acide
gras. Structure 3D
Commentaire: La fluidité de la membrane dépend de la composition en lipide. Une membrane composée uniquement de phospholipides sera très fluide (les phospholipides se déplaçcant rapidememnt dans la membrane), tandis qui'une membrane contenant plus de cholestérol (moins mobile) sera moins fluide.
Membrane cellulaire. Dynamique et fluidité
b) Exemple de phénomène physiologique qui montre l'importance de la fluidité membranaire: Augmentation des acides gras insaturés dans les membranes des bactéries vivant dans les faibles températures, .
7/ La pompe à Na+, K+: (mettez une croix devant la ou les réponse(s) juste(s).
-
maintient le potentiel de membrane
- fait sortir 3 Na+ contre le gradient de concentration
- fait entrer 2 K+ dans le même sens du gradient de concentration
8/ Les microtubules:
- La protéine principale des microtubules: tubuline, protéine globulaire.
Vidéo filaments du cytosquelette (Fr, sous-titrage: Ar):
- L'extrémité moins d'une microtubules se situe du
côté centrosome (associée au centrosome. Le centrosome
est un complexe protéique situé près du noyau et
il est constitué de deux centrioles eux-mêmes constitués
de tubuline).
- L'extrêmité plus d'une microtubule se situe vers
la périphérie de la cellule.
- Les protéines motrices accessoires associées aux microtubules
la kinésine et la dynéine qui assurent le
transport des organites et des vésicules vers différents
compartiments de la cellule en se déplaçant sur le microtubule.
Les kinésines se déplacent vers l'extémité
(+) (vers la membrane plasmique) et les dynéines se déplacent
vers l'extrémité (-) (vers le noyau). Comme la myosine
II (associée aux filaments d'actine), ces protéines
motrices utilisent l'énergie dérivée de l'hydrolyse
de l'ATP pour se déplacer.
- Trois structures cellulaires formées d'un assemblage organisé
de microtubules: 1/ Fuseau mitotique, 2/ Flagelles, 3/ Cils.
I-
Répondez par vrai ou faux aux propositions suivantes:
- Toutes les endomembranes ont une structure tripartite et renfermant
peu de choléstérol .........
- Le REG se présente en général sous forme tubulaire ............
- La chaîne du cytochrome b5 n'est présente que dans les
membranes des saccules golgiens .................
- La D- glucosaminyl-transférase existe uniquement dans les membranes
du REG ..........
- La sulfatation se déroule dans le dictyosome et nécessite
de l'ATP ......
- Les cavités du réticulum sarcoplasmique représentent
un milieu approprié pour l'isolement des ions Ca++ ............
- Les glyoxysomes sont des peroxysomes capables de convertir des lipides
en glucides dans les graines en germination ...........
- Après exocytose, la membrane des vésicules de sécrétion
s'intègre à la membrane plasmique en gardant les mêmes
caractéristiques que celles des saccules golgiens de la face
de formation ..........
II-
Classez dans l'ordre de déroulement, les étapes de transfert
(selon la théorie du signal) des chaînes polypeptidiques
à travers la membrane du REG. Mettez à chaque étape
le numéro correspondant ...........
- Excision de la séquence signal par la peptidase signal.
- Interaction entre protéine signal et protéine tunnel.
- Fixation de l'ARNm par son extrêmité 3' sur son récepteur.
- Déplacement du complexe ribosome-protéine tunnel le long
de l'ARNm.
- Engagement de la chaîne polypeptidique traduite dans le tunnel.
- Traduction de la séquence signal.
III-
L'observation au microscope d'un neutrophile (leucocyte granulocyte)
phagocytant une bactérie (voir schéma ci dessous), montre
que les inclusions cytoplasmiques du neutrophile sont impliquées
dans l'élimination de la bactérie phagocytée.
2.
Quelle est la structure qui protège la cellule contre l'action
destructrice des hydrolases acides et les caractéristiques lui
permettant d'assurer cette fonction ? ................................
3. Donnez le nom du processus par lequel sera éliminée la bactérie
dans le neutrophile..................................
4. Représentez par un schéma clair avec légende complète,
le mécanisme de ce processus.
5. Quel est le rôle joué par ce processus dans le cas du neutrophile
? .......
6. Citez les rôles jouées par ce processus dans d'autres types
de cellules (utiliser un tableau).
IV-
Dans un tube à essai, on dispose d'un mélange constitué
des éléments suivants: protéines (PM = 120000), ARNr
45 S, ARNr 28 S, ARNr 18 S et ARNr 5 S.
1.Donnez la définition du paramètre D: ............
2. Quel type de centrifugation peut-on utiliser pour séparer les molécules
du mélange ? ...............
3. Citez une technique permettant d'identifier séparément protéines
et ARNr (ou acides nucléiques d'une manière générale).
4. Expliquer brièvement le mécanisme de synthèse de
l'ARNr 45 S: .........
5. Dans quelle structure cellulaire a lieu la maturation de l'ARNr 45 S?
Quelles sont les molécules issues de cette maturation ?
- Lieu de maturation: .........
- Molécules produites: .........
V- On pratique, in vitro, une culture cellulaire dans un milieu
contenant des protéines marquées (radioactives). Des groupes
cellulaires sont prélevés puis traités par la technique
d'autoradiographie, successivement aux temps T1 et T2. Au temps T1, les
images radioactives sont observées dans le cytoplasme et le noyau.
Au temps T2, elles sont toutes concentrées au niveau du noyau.
1. Citez les 3 principales étapes de traitement des coupes cellulaires
par la technique d'autoradiographie:
a/ ......., b/ .........., c/ .........
2. D'après les résultats de l'expérience, quelle est
la nature probable de la protéine radioactive utilisée ?:
.........................
3. Comment expliquer l'accumulation de cette protéine au niveau du
noyau, au temps T2 ?: .....................
4. Quel rôle joue cette protéine au niveau du noyau ?: ................
VI-
Le tableau ci dessous regroupe des questions relatives aux structures
et fonctions respiratoires (dans les mitochondries) et photosynthétiques
(dans les chloroplastes). Répondez à ces questions en remplissant
le tableau.
Question | Au niveau des mitochondries | Au niveau des chloroplast. |
1. Dans quelle membrane se trouvent les transporteurs d'électrons ? | ||
2. Citer 3 transporteurs spécifiques d'électrons | ||
3. Quelle est la molécule finale réduite par les électrons transportées ? | ||
4. Dans quel milieu s'accumulent les protons H+ lors du transport d'électrons ? | ||
5. Quel est le mécanisme d'activation de l'ATP-synthétase ? |
Avertissement: Les éléments d'information ci joints ne peuvent constituer les réponses définitives aux questions posées, considérant d'éventuels manques de précisions que le Responsable de l'épreuve pourrait fournir sur place, suite à la demande des étudiants. Pour alerter une réponse non convenable, contacter infos(at)takween.com.
I- Répondez par vrai ou faux aux propositions suivantes:
-
Toutes les endomembranes ont une structure tripartite et renfermant peu
de choléstérol: Vrai (le cholestérol, presque
absent des membranes des compartiments intracellulaires, est essentiel
dans la membrane plasmique, avec 15 à 20 % du poids sec de la membrane).
- Le REG se présente en général sous forme tubulaire:
Faux (REG s/forme citernes, REL s/forme tubules)
- La chaîne du cytochrome b5 n'est présente que dans les
membranes des saccules golgiens: Faux
- La D- glucosaminyl-transférase existe uniquement dans les membranes
du REG: Faux ( La glycosylation en N (N-glycosylation, la
plus fréquente) commence en même temps que la traduction,
dans le lumen du réticulum endoplasmique rugueux (REG), et se continue
jusque dans l'appareil de Golgi. L'attachement de sucres en O (O-glycosylation,
moins fréquente) se fait dans l'appareil de Golgi, grâce
à l'action de glycoprotéines glycosyltransférases
) --> Glycosylation
des protéines + adressage.
- La sulfatation se déroule dans le dictyosome et nécessite
de l'ATP: Vrai (La sulfatation est une addition des radicaux sulfates
à une glycoprotéine donnant un mucopolysaccharide. Elle
se fait en 2 étapes : 1/ activation du sulfate par l'ATP à
l'aide d'une ATP sulfurylase (ATP + sulfate --> A-5'-phosphosulfate
(A-5'-P-S) + Pi,
A-5'-P-S + ATP --> 3'-Phosphoadénosine-5'-P-S
(PAPS) + ADP en présence de l'ATP sulfurylase), 2/ Transfert du
sulfate par une sulfotransférase:
PAPS + Glycoprotéine -> Glycoprotéine sulfatée
+ 3'-P-Adénosine-5'-P (PAP))
- Les cavités du réticulum sarcoplasmique représentent
un milieu approprié pour l'isolement des ions Ca++: Vrai
(Le réticulum sarcoplasmique est le nom donné au réticulum
endoplasmique lisse des cellules musculaires striées ou lisses,
squelettiques et cardiaques. Ce compartiment est une réserve interne d'ions Ca2+).
- Les glyoxysomes sont des peroxysomes capables de convertir des lipides en glucides dans les graines en germination: Vrai.
- Après exocytose, la membrane des vésicules de sécrétion
s'intègre à la membrane plasmique en gardant les mêmes
caractéristiques que celles des saccules golgiens de la face de
formation ..........
(Vidéos sur DVD avec explications dans le livre 'Science de la vie-Biochimie', Baaziz 2012, édité pour la préparation de la transition Secondaire-Supérieur (Ar --> Fr). Soutenir cette action par l'acquisition de cet ouvrage et en même temps appuyer la continuité des services gratuits rendus par le site takween.com au profits de tous les étudiants)
Cellule. Constituants chimiques et rôle de la membrane plasmique (Ar, Fr):
Membrane plasmique. Lipides, protéines et glycocalix (Ar)
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