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U1E1B - Introduction à la Biologie -
Faculté des Sciences du SportLaboratoire des Déterminants
Physiologiques de l’Activité Physique (UPRES EA3285)
Institut Fédératif de Recherche « Etienne-Jules MAREY »
(IFR107)Faculté des Sciences du Sport
CC910 - 163, avenue de Luminy13288 Marseille cedex 09 -
France
www.physiologie.staps.univ-mrs.fr
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La BiologieLamarck, Treviranus et Oken 1802
Biologie = Bios « vie » et Logos « doctrine »= Étude de la
vie
La « vie » n ’est pas une entité abstraite, elle est toujours
reliée àune structure organisée et se manifeste par des
fonctions.
•L’Ordre,•La Reproduction,•La Croissance et
Développement,•L’Utilisation d’énergie (ou Métabolisme)•Les
réponses aux facteurs de l ’environnement•L’Homéostasie•L’Évolution
et l’Adaptation
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La Biologie
Tout ce qui vit = êtres organisés / plusieurs niveaux
d’organisation
La vie ?
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Les Disciplines Scientifiques
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« La Théorie Cellulaire »Matthias Schleiden et Theodor Schwann,
(1839)
« Tous les organismes sont constitués de cellules, chaquecellule
possède en elle-même tous les attributs du vivants »
La Cellule, Unité fondamentale de la vie
Bichat (1801) - notion de « tissus »
•Robert Hooke (1665)•Antonie van Leeuwenhoek•Matthias Schleiden
et Theodor Schwann, (1839)•Rudolf Virchow
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La Cellule
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Les Cellules Eucaryoteset Procaryotes
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Les Constituants de la Matière Vivante
Atome : Noyau + Électrons
Noyau : (Protons + Neurons) Nucléons
•Taille d’un atome et de son noyau
•Masse de l’atome
•Caractéristique de l’électron
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Les éléments chimiques
Les éléments C, H, N, et O composent 96% de la matière
vivante.
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Les liaisons inter-atomiquesA) Liaisons faibles
1) Liaisons ioniques
2) Liaisons hydrogène3) Forces de Van der Waals
B) Liaisons fortes - Liaisons covalentes
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Représentation de la molécule
1) Forme brute : C4H102) Forme semi-développée :
CH3-CH2-CH2-CH3
3) Forme développée :
4) Forme spatiale :5) Forme simplifiée
ex : Le butane
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Les principaux groupements organiquesLes hydroxydes ou alcool
(R-OH)Les aldéhydes et les cétones (R-C=O)Les acides carboxyliques
(R-COOH)Les amines (R-NH2)Les thiols (R-SH) propanol (alcool)
propanal propanone acide propanoïque propanamine(aldéhyde)
(cétone) (acide carboxylique) (amine)
propanethiol (thiol)
propane (alcane)
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Les molécules de la vie
l’eaules acides aminés
les glucides (ou oses)les bases azotées
les lipides
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L’eau
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L’eau
Liquide Glace
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Les acides aminés
8 familles / 20 acides aminés
•les acides aminés aliphatiques •les acides aminés hydroxylés
•les acides iminés•les acides aminés soufrés •les acides
dicarboxyliques •les acides amidés •les acides diaminés•les acides
aminés aromatiques
1. Glycine (Gly),2. Alanine (Ala),3. Valine* (Val),4. Leucine*
(Leu),5. Isoleucine* (Ile),6. Sérine (Ser),7. Thréonine* (Thr),8.
Méthionine* (Met),9. Cystéine (CySH),10. Proline (Pro),11.
Phénylalanine* (Phe),12. Tyrosine (Tyr),13. Tryptophane* (Try),14.
Acide Aspartique (Asp),15. Acide Glutamique (Glu),16. Lysine*
(Lys),17. Arginine* (Arg),18. Histidine* (His),19. Asparagine
(Asn),20. Glutamine (Gln).
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Les acides aminésLa liaison peptidique
La liaison cystéine
R - S - S - R
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Les protéines
•Les enzymes,•Les Protéines de Structures,•Les Protéines de
reconnaissance,•Les Récepteurs,•Les Canaux
L’ocytocine
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Les protéines
Hélice alpha
Feuillet bêta Structure tertiaire de l’acto-myosine
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Les protéines musculaires
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Les glucides (oses)
Les monosaccharides
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Les glucides (oses)
Les disaccharides
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Les glucides (oses)
Les polysaccharides
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Les bases azotées et les acides nucléiques
Nucléosides de l ’ADN
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Les bases azotées et les acides nucléiques
L’ATP
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Les bases azotées et les acides nucléiques
L’ADN
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Les bases azotées et les acides nucléiques
Les ARN
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Les lipidesLes acides grasLes glycéridesLes PhospholipidesLes
stérols
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Les lipides
Les lipides des membranes plasmiques
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Les lipides
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Les vitamines
* Attention, dénomination à éviter car aux USA vitamine B3 =
acide pantothénique.**Ces recommandations en apports journaliers
concernent l’ensemble de la population française, il existe donc
une marge desécurité importante ; pour un individu particulier des
apports plus faibles peuvent être suffisants.
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Les minéraux et les oligo-éléments
Calcium (Ca)Phosphore (P)Sodium (Na)Potassium (K)Magnésium
(Mg)Fer (Fe) ...
L’Iode (I)Le Zinc (Zn)Cuivre (Cu)Sélénium (Se)Fluor (F)Manganèse
(Mn) ...
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Les Cellules Eucaryoteset Procaryotes
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Les Procaryotes (différences avec les eucaryotes)
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Les Procaryotes
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Les Virus (reproduction)
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Les Virus (structure)
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Les Eucaryotes (le noyau)
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Le noyau
•Noyau sphérique (LT et LB). •Noyau polylobé (polynucléaire).
•Noyau ovoïde (fibroblastes ).
L’enveloppe nucléaire
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Le noyauLe nucléoleLa chromatineLes chromosomes
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Le noyauLe Chromosome
Chromosome métaphasique
Détail d’une chromatide
Caryotype humain
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La membrane plasmique
FluiditéMosaïque
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La membrane plasmiqueProtéines intra-membranairesLes protéines
périphériquesGlucides membranaires
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La membrane plasmique
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La membrane plasmique
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La membrane plasmique eucaryote - le modèle en mosaïque(les
constituants cellulaires)
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Le échanges d’information
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Le transport membranaire
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Le cell coat ou le glycocalyx
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Le revêtement cellulaire des cellules procaryotes(la membrane
plasmique)
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La paroi bactérienne
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La capsule bactérienne
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Les Eucaryotes (les membranes Internes)
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Les Eucaryotes (les membranes Internes)
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Les Eucaryotes (les mitochondries)
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Les Eucaryotes (les chloroplastes)
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L’énergie Biologique
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Le cycle de Krebs, ou cycle de l'acide citrique, consiste en une
série de réactions chimiques qui ont lieu grâce à
l'interventiond'un groupe d'enzymes solubles présentes dans la
matrice mitochondriale ou sur la membrane interne de la
mitochondrie. Ce
cycle entraîne la production de gaz carbonique (CO2) et la
soustraction d'électrons aux molécules oxydées.Il se déroule dans
la chambre interne des mitochondries, suivant une séquence de
réactions enzymatiques avec l'acide
oxaloacétique comme substrat initial et terminal.Le point de
départ du cycle de Krebs est le produit final du catabolisme des
nutriments (glucides, protides, lipides), l'acide
acétique, dont le radical acétyl se combine avec le coenzyme A.
L'acétyl coenzyme A cède le radical acétyl CH3CO à
l'acideoxaloacétique: ainsi commence une succession de réactions
d'oxydation qui transforment chaque radical acétyl en deux
molécules de CO2, 8 protons et 8 électrons.
L’énergie Biologique
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Les Eucaryotes (le cytoplasme)
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Le cytosquelette
Les microtubulesLes microfilaments intermédiairesLes filaments
d’actine
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La matrice extracellulaire
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La cellule musculaire3 types :• muscles lisses• muscle
cardiaque• muscles squelettiques
Une fibre musculaire est, en fait, un ensemble de cellules dont
le cytoplasme a fusionné(syncytium); les nombreux noyaux de ces
cellules sont situés à la périphérie du cytoplasme
(sarcoplasme), juste sous la membrane cellulaire (sarcolème). La
fibre musculaire, quitransforme l'énergie chimique de l'ATP
(adénosine triphosphate : produit du métabolisme
cellulaire des nutriments) en énergie mécanique (et en chaleur),
renferme, dans son sarcoplasme,des protéines "contractiles" (actine
et myosine) et des protéines régulant la contractionmusculaire
(tropomyosine, troponine), ensemble de protéines formant les
myofibrilles.
Un muscle squelettique est constitué de quelques dizaines à
quelques milliers defibres musculaires, de 10 à 100 µm de diamètre
et de plusieurs centimètres de
long, regroupés en faisceaux. Les fibres musculaires se
terminent à leursextrémités par des filaments de collagène, qui,
regroupés, forment les tendons et
assurent la fixation du muscle sur ses points d'insertion.
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La cellule musculaire
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Le réticulum endoplasmique (= réticulum sarcoplasmique) lisse
est très développé dans le musclesquelettique, où il forme un
réseau de tubules disposés parallèlement à l'axe des myofibrilles.
Desanastomoses transversales au niveau des jonctions A-I forment
des citernes dilatées, ou citernes
terminales, entourant complètement chaque myofibrille.
Les tubules T représentent des invaginations de la membrane
plasmique qui s'enfoncent enprofondeur et cheminent entre les
citernes terminales voisines du réticulum sarcoplasmique.
L'ensemble des tubules transverses T constitue, par définition,
le système T.L'ensemble des citernes terminales et du tubule T
correspondant constitue une triade. Dans le
muscle strié squelettique, les triades sont situées au niveau de
la jonction disque A - disque I et ilexiste deux triades au niveau
de chaque sarcomère.
Ces dispositifs jouent un rôle essentiel dans le transfert et le
stockage du calcium intra-cellulaire,en particulier lors de la
contraction musculaire.
La cellule musculaire
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La cellule musculaire
Les mitochondries ("sarcosomes") sont nombreuses, volontiers
situées autour des myofibrillesautour des disques I ou parfois
organisées en longues chaînes intermyofibrillaires. Des
gouttelettes lipidiques sont souvent en contiguïté avec les
mitochondries.Quelques empilements de citernes golgiennes sont
situés à proximité des pôles nucléaires, où ils
coexistent avec de rares éléments du reticulum granuleux.
La matrice sarcoplasmique contient des grains de glycogène, de
l'eau, des sels minéraux ainsiqu'un pigment respiratoire
caractéristique, la myoglobine.
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La synthèse de protéines
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Le Cycle Cellulaire
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Le cycle cellulaire (introduction)
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La Phase G1
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La Phase S
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La Phase G2
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La Mitose
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La Mitose et la Méiose
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La Mitose (introduction)
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La Mitose (la prophase)
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La Mitose (la métaphase)
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La Mitose (l’anaphase)
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La Mitose (la télophase)
Les agents antimitotiques
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Les chromosomes
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Les chromosomes
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Les chromosomes (ultrastructure)
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Les chromosomes (organisation moléculaire)
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La méiose (introduction)
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La méiose (déroulement)
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La méiose (les enjambements)
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La méiose (l’espace synaptonémal)
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La méiose (les nodules de recombinaison)
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La méiose (la deuxième division méiotique)
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La Réplication de l’ADN
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Réplication de l’ADN (mécanisme)
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Réplication de l’ADN (la fourche de réplication)
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Réplication de l’ADN (le mécanisme de correction)
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Réplication de l’ADN (la synthèse des amorces ARN)
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Réplication de l’ADN (ouverture de la fourche de
réplication)
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Réplication de l’ADN (le nœud coulant)
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Réplication de l’ADN (la machine de réplication)
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Réplication de l’ADN (le système de correction)
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Réplication de l’ADN (les origines de réplication)
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Réplication de l’ADN (les topoisomérases)
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Schéma récapitulatif
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Transcription des Gènes
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Transcription des gènes (le dogme)
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Transcription des gènes
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Transcription des gènes (le contrôle)
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Transcription des gènes (protéines régulatrices)
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Transcription des gènes (protéines à doigt de zinc)
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Transcription des gènes (protéines à répétition de leucine)
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Transcription des gènes (protéines hélice-boucle-hélice)
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Transcription des gènes (régulation chez les procaryotes
-l’opéron tryptophane et lactose)
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Transcription des gènes (régulation chez les eucaryotes
-facteurs généraux, le promoteur, le répresseur)
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Synthèse des Protéines
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Modification des pré-ARN
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Epissage des ARN
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Transport et Epissage
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ARN de transfert
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Les synthétases
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La traduction
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Les étapes de traduction
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Les étapes de traduction
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La traduction chez les eucaryotes
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Les polyribosomes
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Les facteurs d’initiation
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Les inhibiteurs de la traduction
