Chaque organisme vivant comporte les propriétés caractéristiques du vivant :
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des biomolécules communes : glucides, protéines, lipides, acides nucléiques qui composent tous les êtres vivants
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l'utilisation de nutriments et d'énergie pris à l'extérieur pour croître et se reproduire
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la régulation du milieu intérieur : contrôle des échanges entre le milieu extracellulaire et intracellulaire
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la sensibilité et l'adaptation à l'environnement
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une information héréditaire dans le génome
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une structure pouvant croitre et se développer
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une capacité d'évolution
Le vivant se caractérise par une capacité d'autoréplication, par des procédés métaboliques spontanés nécessaires à la croissance ainsi que par un caractère évolutif et adaptatif à l'environnement.
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Mais surtout, tous les êtres vivants possèdent une organisation similaire : la cellule qui est entourée d'une membrane composée de phospholipides. La cellule est définie comme un volume délimité par une membrane plasmique contenant un milieu aqueux (cytoplasme), comportant le matériel génétique sous forme d'ADN et des ribosomes.
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La cellule, qu’elle soit eucaryote ou procaryote est un espace privilégié, séparé du monde extérieur par une membrane plasmique.
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La cellule procaryote, par définition, ne possède pas de noyau. Son patrimoine génétique (ADN) se trouve dans le cytoplasme, un milieu aqueux composé de biomolécules qui constituent la cellule. De petites tailles (environ 1 micromètre), les cellules procaryotes ne s’assemblent pas pour former des tissus ou des organes. Elles peuvent par contre exister sous forme de colonies. Les bactéries et les Archées sont des microorganismes unicellulaires procaryotes.
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La cellule eucaryote localise son ADN dans un noyau. Contrairement à la cellule procaryote, elle possède des structures entourées de membrane dans le cytoplasme, les organites (les mitochondries, l’appareil de Golgi…). A l’état naturel, on trouve des cellules eucaryotes seules, par exemple la levure Saccharomyces cerevisiae aussi appelée levure de boulanger. Mais les cellules eucaryotes peuvent également faire partie d’un organisme complexe avec de multiples tissus et organes. Leur taille est souvent supérieure à 10 micromètres.
La cellule
Caractéristiques des cellules
Transcription = synthèse d’un brin d’ARN messager (monocaténaire) assurée par l’ARN polymérase, à partir d’un des deux brins d’ADN qui est utilisé comme matrice. Le brin d’ARN est complémentaire au brin d’ADN matriciel.
Traduction = mécanisme par lequel le brin d’ARNm va être lu par des ribosomes pour synthétiser des protéines
La lecture se fait triplet de bases par triplet de bases. Le code génétique (triplet de base associé à un acide aminé particulier) est universel.
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Stockage de l'information sous forme d'ADN
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2. Transcription de l'information héréditaire
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L'ADN sert de dépositaire majeur de l'information génétique et code les fonctions vitales de la cellule. Ainsi, il est le siège de l'expression génétique et permet la synthèse de protéines. Celle-ci est indispensable au fonctionnement de la cellule. L'information contenue dans les gènes ( ) ne peut pas être directement exploitée par la cellule. Des intermédiaires sont donc primordiaux.
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Tout d'abord, la cellule va devoir synthétiser un brin d'ARN messager qui est, un acide nucléique simple brin, grâce à l'ARN polymérase. L'ARNm est donc une copie d'une petite portion d'ADN. La principale différence entre l'ADN et l'ARN réside dans l'oxydation du ribose qui est le composant glucidique des nucléotides. De plus, il existe une différence dans la nature des bases composant l'ADN et l'ARN. Contrairement à l'ADN, on ne trouve pas de thymine (T) dans l'ARN, mais de l'uracile (U). Il s'agit du mécanisme de transcription.
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3. Traduction de l'ARNm par les ribosomes
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4. La membrane plasmique
Notions de base
Une fois le brin d'ARNmessager synthétisé, il va quitter le noyau de la cellule (car il ne peut pas y être traduit) en passant par un pore nucléaire. Il va ainsi rejoindre le cytoplasme dans lequel cette séquence va être traduite par les ribosomes.
Schéma de la structure d'une molécule en double hélice d'ADN
Schéma de la structure d'un nucléotide
Schéma simplifié d'une membrane plasmique fonctionnelle
Gène = Segment d’ADN contrôlant un caractère particulier. Il est Intéressant en biologie de synthèse car c’est lui qui contient l'information génétique nécessaire à la production de protéines impliquées dans les activités métaboliques propres à chaque organisme.
La membrane plasmique est une barrière qui délimite l'intérieur de la cellule en y créant un espace privilégié. Elle est étanche à la majorité des éléments à cause de son caractère hydrophobe impliqué par la bicouche phospholipidique (deux feuillets de lipides). De ce fait des structures protéiques sélectives et saturables nommées transporteurs lui permettent d'acquérir une certaine étanchéité.
La membrane plasmique des cellules est composés à 50% de lipides et à 50% de protéines.
La membrane est considérée comme une mosaïque d'éléments agencés de façon asymétrique qui décrivent une structure fluide.
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Groupement phosphate
Pentose
phospholipide