Leçon 1: Le vivant et les molécules

Leçon 1:

Le vivant et les molécules

du vivant

Dr Toure Dinkorma Ouologuem, PharmD, PhD

Bamako le 24 Janvier 2020

Cours biologie cellulaire

Pharmacie 1ère année

OBJECTIFS

2

3. Décrire la composition des 4 classes de molécules organiques

4. Connaitre la structure des 20 acides amines et leurs propriétés

chimiques

1.3. Définition d’une molécule organique et inorganique

1. Définir la cellule, le vivant, les molécules organiques et les

molécules inorganiques, la théorie cellulaire, molecule

2. Citer les quatre classes de molécules organiques

5. Connaitre la structure du ribose et du désoxyribose

Plan

3

1.1. Définition de la Cellule

1.2. Définition du vivant

1.3. Définition d’une molécule organique et inorganique

1. Quelques définitions:

2. Les quatre principales classes de molécules organiques

2.1. Les glucides

2.2. Les lipides

2.3. Les protéines

2.4. les acides nucléiques

3. Conclusion

QUELQUES DEFINITIONS

la biologie

La biologie est une discipline scientifique qui étudie l’ensemble des êtres

vivants; La biologie couvre aussi l'étude de l'environnement dans lequel

les différents organismes évoluent et l'évolution des organismes. C'est

l'une des matières principales dans les formations médicales et

paramédicales.

4


le vivant

➢ Auto–conservation: la capacité de maintenir un état organisé afin

d’assurer la bonne marche du système;

➢ Auto-régulation: la capacité de réguler son fonctionnement (système)

interne par lui même;

➢ Auto-organisation: la capacité de mettre en ordre croissant

Quatre critères définissent le vivant:

➢ Auto-reproduction: la faculté de se reproduire par soi-même, sans

autre intervention.

Ces 4 critères dépendent d’un métabolisme énergétique

5


l’arbre phylogénétique et classification du

vivant

6

7

Chat

Tigre

Coq

Perroquet

Champignons

Maïs

Algues

Chien

Souris

Rat

Chauve souris

Homme

Singe

8

Chat

Tigre

Coq

Perroquet

Champignons

Maïs

Algues Chien

Souris

Rat

Chauve souris

Homme

Singe

9

Arbre phylogénétique de la vie

EUCARYOTESBACTERIES ARCHEES

Amibes

MyxomycètesAnimaux Champignons

Microsporidies

Plantes

Ciliés

Flagellés

Trichomonades

Diplomonades

Pyrodicticum

MethanosarcinaMethanobacterium

Methanococcus

T.celerThermoproteus

Aquifex

Themotoga

BacteroidesCytophaga

Planctomyces

Cyanobactéries

Protéobactéries

Spirochètes

Gram positives

Bactéries Vertes

filamenteuses

Ancêtre commun

Un virus est-il vivant?

➢ Auto–conservation?

➢ Autorégulation?

➢ Auto-organisation?

➢ Autoreproduction

10

le virus est une particule inerte qui ne possède ni métabolisme

propre, ni capacité de réplication, ni par conséquent de possibilités

d'évolution autonome


La théorie cellulaire

Atomes

Fabriqués dans les étoiles

CHON

Etc…

11

Petites molécules

Fabriqués dans les

nébuleuses

H2OCH4NH3HCNEtc…

Moyennes molécules

Nébuleuses &

Fond des océans

Acides aminés,Bases

azotées,Sucres,

Acides gras,Etc…

Polymères

Réactions catalysées

Protéines

Acides nucléiques

Etc…

Cellule

?????

La plus simple soit

elle

➢ Les cellules sont les unités fondamentales du vivant

➢ Tous les organismes sont composés d’une ou plusieurs cellules

➢ Toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes par division

Tous les êtres vivants sont constitués d'unités

microscopiques, les cellules et chaque cellule possède les

propriétés

La cellule est donc l’unité fonctionnelle commune à tous

les organismes

12


La théorie cellulaire

13


la cellule

• C’est la plus petite unité capable de manifester les propriétés du

vivant;

• La cellule synthétise l’ensemble, ou presque, de ses constituants

en utilisant les éléments du milieu extracellulaire;

• Elle croit et se multiplie;

• La cellule est une entité logique : c'est un compartiment cloisonné

par une membrane dans lequel sont regroupées toutes les

molécules du vivant.

NoyauNeutronsÉlectrons

Représentation simplifiée d’un atome

Protons

14


la molécule

Les atomes essentiels constitutif de la matière

Carbone


la molécule

Azote

Oxygène

Soufre

Hydrogène

Phosphore

H

O

N

C

S

P15

Les principaux atomes

16

Le tableau périodique des éléments chimiques


la molécule

Exemple d’une molécule (le glucose)

Glucose est constituée par 24 atomes:• Carbone (6)• Oxygènes (6)• Hydrogène (12)

17


la molécule

Une molécule est un corps constitué d’atomes réunis

entre eux par des liaisons covalentes

18


la molécule

19


la molécules inorganiques

Une molécule inorganique (ou minérale) ne contient pas à la

fois du carbone et de l’ hydrogène.

Une molécule inorganique n’est pas une source d’ énergie

O OC

CO O

CO2

Dioxyde de carbone

Une molécule organique est une molécule élaborée par les être

vivants.

Une molécule organique contient à la fois du carbone et de l’

hydrogène (ainsi que d’autre éléments).

Une molécule organique est une source d’ énergie

20


la molécules organiques

Plan

21



2.1. Les glucides

2.2. Les lipides

2.3. Les protéines


Il y a quatre types de molécules organiques:

- Les glucides

- Les lipides

- Les protides = protéines

- Les acides nucléiques

22

Les quatre principales classes de

molécules organiques

Les 4 classes de molécule organique?

H O+C

C

C

Squelette de carbone

PROTIDE= PROTEINE

N S

H O+C

C

C


ACIDE NUCLEIQUES

N P

H O+C

C

C


GLUCIDE = SUCRE

H O+C

C

C


LIPIDE= GRAISSE

23

Notion de monomères, macromolécules

(polymères)

Monomères

Collier de bonbon

➢ Les petites unités sont

appelés Monomères

➢ Les monomères sont liés

entre elle par des liaisons

covalentes

➢ L’assemblage des

monomères formes des

molécules plus

complexes appelés:

Polymères

24

Les glucides

H O+C

C

C


GLUCIDE = SUCRE

25

➢ Les glucides sont des

composés ternaires: Ils sont

constitué de 3 éléments: C, O et

H.

Les glucides simples: Oses

26

➢ Les glucides simples sont aussi appelés oses ou monosaccharides

➢ Les glucides simples sont les unités de bases de tous les autres

glucides

➢ Les glucides simples sont des monomères qui peuvent s’assembler

pour former des polymères

➢ Ce sont des sucres contenant 3 à 7 d’atomes de carbone associés a des

atomes d’ hydrogène (H) et d’ oxygènes (O).

➢ Formule chimique: (CH2O)n avec n compris entre 3 et 7

Les glucides simples a 3 carbones: trioses

27

➢ Les glucides simples sont aussi appelés oses ou monosaccharides

Le glyceraldéhyde

H

H

C

C

C

H

OH

OH

O H

Les glucides simples a 5 carbones:

pentoses

28

Les glucides simples a 6 carbones:

Hexoses

29

Glucose

Les glucides

30

➢ Les polysaccharides sont composés de glucides simples liés entre elle

par des liaisons covalentes. Ce sont des polymères de sucres simples;

• les disaccharides (maltose, lactose, etc…)

• les polysaccharides (amidon, glycogène, etc…)

➢ Les polysaccharides sont des sucres de réserve et des sources

d’énergie.

Les lipides

H O+C

C

C


LIPIDE= GRAISSE

31

Caractéristiques générale des lipides

32

➢ Les lipides sont des corps gras composés de C, H et O

➢ Certains lipides contiennent du phosphate: les phospholipides

➢ Les lipides sont insolubles dans l’eau mais solubles dans d’autres

solvants organiques (ex: alcool)

Les groupes de lipide

33

➢ Ce sont des molécules hydrophobes ou amphiphiles

➢ Fonctions biologiques

• Membranes biologiques

• Stockage d'énergie métabolique

• Signalisation cellulaire

• Autres fonctions

Les groupes de lipide

34

➢ Les lipides comprennent:

• Acides gras

• Acylglycérols ou glycérides

• Phosphoacylglycérols ou

phosphoglycérides

• Sphingolipides

• Saccharolipides ou glycolipides

• Polycétides

• les stéroïdes

• Prénols

un triglycéride

phospholipide

Les stéroïdes

Les protéines

35

H O+C

C

C


= PROTEINENS

P

Les caractéristiques générales des

protéines

36

➢ Les protéines servent à la construction du corps

➢ Les protéines permettent a l’organisme vivant de fonctionner

➢ Les protéines contiennent: C, O, H et l’azote (N)

➢ L’azote confère le caractère amine des protéines

➢ Les protéines peuvent également contenir du soufre (S) et du

phosphore (P)

➢ les protéines sont de grosses molécules (macromolécules)

➢ Les protéines sont des polymères d’acides aminés.

37

Les groupements fonctionnels présents

dans un acide aminé

H2N

R

H

C

O

OH

FONCTION

AMINE

FONCTION

ACIDE

RADICAL

38

les 20 acides aminés

➢ Les 20 acides aminés diffèrent par leur radical R porté par leur carbone

central

➢ Le carbone central de tous les acides aminés porte 4 éléments:

• un Radical R

• un groupement carboxylique COOH

• un groupement amine NH2

• un hydrogène H

39

les 20 acides aminés

➢ Les acides amines sont subdivisés en deux grands groupes:

• Les 10 acides aminés non polaires (hydrophobe): Alanine,

Glycine, Valine, Leucine, Isoleucine, Proline, Phénylalanine,

Méthionine, Tryptophane, Cystéine

• Les 10 acides aminés polaires (hydrophile):

• Les acides aminés polaires non chargé: Asparagine,

Glutamine, Serine, Thréonine, Tyrosine

• Les acides aminés chargés positivement (base): Arginine,

Lysine, Histidine

• Les acides aminés chargés négatif (acide): Acide aspartique,

Acide glutamique

40

Les liaisons peptidiques

H2N

R

H

C

O

OH H2N

R

H

C

O

OH

H2OH2N

R

H

C

O

N

R

H

C

O

OH

H

+

+

Liaison peptidiques

41

Les liaisons peptidiques: exemple

Portion

N-terminal

Portion

C-terminal

Cysteine ValineHistidine

42

Les liaisons peptidiques

➢ 2 acides aminés se lient par une liaison peptidique au cours d’une

réaction de synthèse libérant une molécule d’eau.

➢ cette liaison (CO-NH) relie la fonction acide d’un acide aminé à la

fonction amine de l’autre acide aminé.

➢ L’hydrolyse de la liaison peptidique nécessite une molécule d’eau

➢ On parle de polypeptide lorsque le polymères contient moins de 50

acides aminés

➢ On parle de protéine lorsque le polymères contient plus de 50 acides

aminés

Les acides nucléiques

H O+C

C

C


ACIDE NUCLEIQUES

N P

43


44

➢ Les acides nucléiques sont des polymères dont l’unité de base, ou

monomère, est le nucléotide

➢ Ces nucléotides sont reliés par des liaisons phosphodiesters.

➢ Il existe deux types d’acides nucléiques :

• l'acide désoxyribonucléique (ADN): L’ADN est le support de

l’information génétique. Il contient le génome, tout ce qui est

nécessaire à la formation des protéines;

• l'acide ribonucléique (ARN) : L'ARN joue plusieurs rôles:


45

➢ L'ARN joue plusieurs rôles:

– il peut être le messager qui copie l'information génétique de

l'ADN, ARNm: l’ ARNm est exporté du noyau par les pores

nucléaires pour fournir l'information et permettre la synthèse des

protéines par les ribosomes.

– L’ARN peut aussi jouer un rôle catalytique:

– L'ARN de transfert (ARNt),

– l’ARN ribosomique (ARNr),

– micro ARN (miARN),

– les petits ARNs interférants (miARN),

– les petits ARNs nucleaires (scaARN),

46

les constituants des acides nucléiques

Phosphate

Sucre

Base

azotéenucleotide

Sucre phosphaté

Les nucléotides se composent toujours de trois éléments fondamentaux

47

Les bases azotés

48

les sucres

ADN ARN

l'acide désoxyribonucléique

l'acide ribonucléique

49

Structure d’un nucléotide

Phosphate

Sucre

Base

azotée


50

➢ L'ARN est souvent en un seul brin

➢ L'ADN est constitué par l'enroulement de deux chaînes pour former une

double hélice = deux brins.

➢ Les acides nucléiques sont constitués d'un enchaînement de

nucléotides reliés par des liaisons phosphodiesters

➢ On trouve des acides nucléiques dans les cellules de presque chaque

organisme. Toutes les cellules eucaryotes et procaryotes contiennent les

deux types d’acide nucléique.

➢ Les virus peuvent contenir de l’ADN ou de l’ARN, mais jamais les deux

en même temps.

51

Polynucléotide

Phosphatepentose

Base

azotée

Phosphatepentose

Base

azotée

52

Structure schématique d'une molécule

d’ARN

les deux brins sont disposés de telle

sorte que toutes les bases nucléiques

se retrouvent au centre de la structure.

Cette structure est maintenue par des

liaisons hydrogène qui se forment

entre les bases nucléiques

complémentaires,

L'adénine s’associe toujours avec la

thymine (dans l'ADN) ou l’uracile (dans

l'ARN) à l’aide de deux liens

hydrogène.

La guanine s’associe toujours avec la

cytosine à l’aide de trois liens

hydrogène.

Phosphate

ribose

Base

azotée

53

Structure schématique d'une molécule

d'ADN

les deux brins sont disposés de telle

sorte que toutes les bases nucléiques

se retrouvent au centre de la structure.

Cette structure est maintenue par des

liaisons hydrogène qui se forment

entre les bases nucléiques

complémentaires,

L'adénine s’associe toujours avec la

thymine (dans l'ADN) ou l’uracile (dans

l'ARN) à l’aide de deux liens

hydrogène.

La guanine s’associe toujours avec la

cytosine à l’aide de trois liens

hydrogène.Deoxyribose

54

Organisation d'une molécule d'ADN

• les deux brins sont disposés de telle sorte que toutes les

bases nucléiques se retrouvent au centre de la structure.

• Cette structure est maintenue par des liaisons

hydrogènes qui se forment entre les bases nucléiques

complémentaires,

• L'adénine s’associe toujours avec la thymine (dans

l'ADN) ou l’uracile (dans l'ARN) à l’aide de deux liens

hydrogène.

• La guanine s’associe toujours avec la cytosine à l’aide

de trois liens hydrogène.

Plan

55



2.1. Les glucides

2.2. Les lipides

2.3. Les protéines


3. Conclusion

56

CONCLUSION

• Les molécules des êtres vivants se répartissent en 4

groupes : Lipides, Glucides, Protéines (ou protides),

Acide nucléique

• Les glucides et les lipides sont constitués de carbone,

d'hydrogène et d'oxygène alors que les protéines

contiennent en plus des éléments en quantité moindre

(azote et soufre).

57

CONCLUSION

• Les glucides représentent la principale source d'énergie

pour la cellule et peuvent être stockés sous la forme de

polymères.

• Les lipides ont des rôles variés : réserves énergétiques,

ils sont également les principaux constituants des

membranes cellulaires, ils sont aussi impliqués dans la

communication hormonale.

58

CONCLUSION

• Les protéines sont toutes des macromolécules et sont

impliquées dans la réalisation des fonctions d'une

cellule.

• Les acides nucléiques sont des polymères dont l’unité de

base est le nucléotide. Ces nucléotides sont reliés par des

liaisons phosphodiesters. l'acide désoxyribonucléique

(ADN) est le support de l’information génétique. L'acide

ribonucléique (ARN) joue plusieurs rôles dans la cellule

Références

59

1 : Abrégés de Biologie Cellulaire de Marc Maillet, 9ème ou 10ème Edition;

chez MASSON

2: Molecular Biology of the Cell, 6th Edition de Bruce Alberts

Documents

Leçon 1: Le vivant et les molécules