BORZUYA UNIVERSITY » Biologie

Chapitre 6 : Bioenergétique

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 10:00:03 +0000

Introduction à la bioénergétique

La respiration cellulaire est composée de trois composantes:

1. Les réactions d’oxydoréduction (oxydo-réduction)

2. La chaîne respiratoire

3. La glycolyse

En fait les cellules vivantes ont besoin d’énergie provenant de sources externes. Certains animaux obtiennent de l’énergie en mangeant des plantes et quelques autres se nourrissent d’autres organismes qui se nourrissent de plantes, et les plantes reçoivent de l’énergie des rayons du soleil.

Pour résumé :

Les flux d’énergie dans un écosystème comme la lumière du soleil sous forme de chaleur.

↓

La photosynthèse génère O2 et des molécules organiques qui sont utilisés dans la respiration cellulaire.

↓

Les cellules utilisent l’énergie chimique stockée dans les molécules organiques pour régénérer l’ATP.

Ces voies cataboliques résultant de la production de l’ATP sont exergoniques (c.-à-d. que de l’énergie est libérée pendant le processus). Les cellules fonctionnent de différentes manières:

• La fermentation est une dégradation partielle des sucres qui se produit en l’absence d’O2.

• La respiration aérobie est la respiration cellulaire : il consomme des molécules organiques et donne de l’ATP.

• La respiration anaérobie est semblable à la respiration aérobie mais consomme des composés autres que l’O2.

Les réactions d’oxydoréduction (oxydation et réduction) impliquent : Un transfert d’électrons au cours des réactions chimiques qui libère l’énergie stockée dans les molécules organiques. L’énergie libérée est finalement utilisé pour synthétiser de l’ATP.

Le principe de redox

Les réactions chimiques qui transfèrent des électrons entre les réactifs sont appelées réactions d’oxydo-réduction, ou des réactions d’oxydo-réduction. Dans l’oxydation, une substance perd des électrons, ou est oxydé. En matière de réduction, une substance gagne des électrons, ou est réduit (la même quantité de charge positive est réduite)

Exemple: Na Cl → Cl- + Na+ Na = oxydé Cl = réduite

Nous pouvons schématiser d’une manière générale: agent réducteur + l’agent oxydant → agent réduit + agent oxydé

Le donneur d’électrons est appelé agent réducteur et le récepteur d’électrons est appelé l’agent oxydant. Certaines réactions redox ne transfèrent pas les électrons mais le partage d’électrons dans des liaisons covalentes.

Un exemple est la réaction entre le méthane et l’O2

La respiration cellulaire

Pendant la respiration cellulaire, le combustible (comme le glucose) est oxydé. L’oxygène est un agent très négative. Le glucose est le carburant de l’organisme, mais la réaction ne se produit pas en une seule étape mais au cours de plusieurs étapes; c’est une réaction très exergonique en Kcal / molécule.
Pourquoi il n’y a pas de combustion spontanée avec le glucose? Parce que l’énergie d’activation est élevée: la récolte d’énergie par étapes et la chaîne de transport d’électrons. Dans la respiration cellulaire, le glucose et d’autres molécules organiques se décomposent en une série d’étapes. Les électrons libérés à partir de composés organiques sont d’abord transférés à un coenzyme, accepteur d’électrons, qui fonctionne comme un agent oxydant au cours de la respiration cellulaire. Chaque NADH (forme réduite de NAD+) représente l’énergie stockée qui peut être exploitée pour synthétiser de l’ATP. NADH transmet les électrons à la chaîne de transport d’électrons. Contrairement à une réaction incontrôlée la chaîne de transport d’électrons passe les électrons en une série d’étapes au lieu d’une réaction explosive. L’énergie produite est utilisée pour régénérer l’ATP.

Les étapes de la respiration cellulaire:

La respiration cellulaire comporte trois étapes:

• La glycolyse (décompose le glucose en deux molécules de pyruvate)

• Le cycle de l’acide citrique (complète la dégradation du glucose)

• La phosphorylation oxydative (représente la synthèse d’ATP)

La chaîne de transport: GlucoseNADHelectron .

La glycolyse se produit dans le cytosol. Et quand le pyruvate est produit, il entre dans le cycle de l’acide citrique qui se passe à l’intérieur des mitochondries. Le processus qui génère le plus de l’ATP est appelé phosphorylation oxydative, car il est alimenté par des réactions redox. La phosphorylation oxydative compte pour près de 90% de l’ATP généré par la respiration cellulaire. Une plus petite quantité d’ATP est formée dans la glycolyse et par le cycle de l’acide citrique par la phosphorylation au niveau du substrat.

La glycolyse récolte l’énergie chimique par oxydation du glucose en pyruvate. La glycolyse se produit dans le cytoplasme et possède deux grandes phases:

• phase d’investissement de l’énergie

• phase de gain d’énergie

The post Chapitre 6 : Bioenergétique appeared first on BORZUYA UNIVERSITY.

Chapitre 5: photosynthèse

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:58:18 +0000

La photosynthèse est le processus qui convertit l’énergie solaire en énergie chimique. Directement ou indirectement, la photosynthèse nourrit presque les mondes vivants.

-Autotrophe : Se maintenir sans rien consommer qui soit issu d’autres organismes

-Autotrophes : Sont les producteurs de la biosphère, produisant des molécules organiques à partir de CO2 et d’autres molécules inorganiques.

-Près de toutes les plantes sont photo-autotrophes, en utilisant l’énergie de la lumière du soleil pour faire des molécules organiques à partir de H2O et CO2.

-Heterotrophes : Obtenir de la matière organique provenant d’autres organismes.

-Heterotrophes : Sont les consommateurs de la biosphère. -Près de tous les hétérotrophes, y compris les humains, dépendent des photo-autotrophes pour l’alimentation et O2

La photosynthèse

-La photosynthèse : Convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique des aliments.

-Chloroplastes : Sont structurellement similaires et ont probablement évolué à partir de bactéries photosynthétiques.

-L’organisation structurale de ces cellules permet aux réactions chimiques de la photosynthèse.

-Les Chloroplastes ont leur propre ADN et leurs propres ribosomes.

Les chloroplastes: le site de la photosynthèse des plantes

-Les feuilles : Sont les principaux lieux de la photosynthèse

-leur Couleur verte est due à la chlorophylle, le pigment vert présent dans les chloroplastes

-La lumière : Énergie absorbée par la chlorophylle qui entraîne la synthèse de molécules organiques dans le chloroplaste

-CO2 : Entre et sort de la feuille à travers les pores microscopiques appelés stomates

-Chloroplastes : Se trouvent principalement dans les cellules du mésophile, le tissu interne de la feuille
-La cellule de mésophylle typique possède 30 à 40 chloroplastes.

-La Chlorophylle se trouve dans les membranes thylacoïdes (sacs dans le chloroplaste reliées), les thylakoïdes peuvent être empilés en colonnes appelées Grana.

– Les chloroplastes contiennent également un stroma qui est un fluide dense
Suivi des atomes au cours de la photosynthèse

– La photosynthèse peut être résumée comme l’équation suivante:

6CO2 + 12H2O énergie + light + 6O2 → C6H12O6 + 6H2O

– Les chloroplastes, H2O décomposée en hydrogène et de l’oxygène, incorporant les électrons de l’hydrogène dans les molécules de sucre
La photosynthèse est un processus d’oxydo-réduction dans laquelle on oxyde l’H2O et réduit le CO2 .

CO2 + H2O + O2 → ⌊ch2o⌋ ou CO2 + H2S + 2S → ⌊CH2O⌋

Les deux stades de la photosynthèse La photosynthèse se compose des réactions légères (la partie de la photo) et cycle de Calvin (la partie de synthèse). Les réactions à la lumière (dans les thylakoïdes)

• de fission de l’H2O

• sortie de l’O2

• Réduire NADP + en NADPH

• Générer ATP à partir d’ADP par phosphorylation

Le cycle de Calvin (dans le stroma) forme du sucre à partir de CO2 en utilisant l’ATP et NADPH.

• Le cycle de Calvin commence par la fixation du carbone, intégrant CO2 en molécules organiques.

• Les chloroplastes sont des usines chimiques solaires.

• Leurs thylakoïdes transforment l’énergie lumineuse en énergie chimique de l’ATP et le NADPH
La nature de la lumière du soleil

– La lumière est une forme d’énergie électromagnétique, également appelée rayonnement électromagnétique

– Comme les autres énergies électromagnétiques, la lumière progresse par ondes rythmiques

– La longueur d’onde est la distance entre les crêtes d’ondes

– La longueur d’onde détermine le type d’énergie électromagnétique

– Spectre électromagnétique est l’ensemble de la gamme d’énergie électromagnétique ou un rayonnement.

– La lumière visible est constituée de longueurs d’onde (y compris ceux qui conduisent la photosynthèse) qui produisent des couleurs que nous pouvons voir.

– La lumière se comporte aussi comme si elle était constituée de petites particules appelées photons.

Les pigments photosynthétiques

Les pigments sont des substances qui absorbent la lumière visible. Différents pigments absorbent des longueurs d’onde différentes Longueurs d’onde qui ne sont pas absorbés sont réfléchies ou transmises Les feuilles sont vertes parce que la chlorophylle reflète et transmet la lumière verte. Un spectrophotomètre mesure la capacité d’un pigment à absorber différentes longueurs d’onde. Cette machine envoie la lumière à travers des pigments et mesure la fraction de lumière transmise à chaque longueur d’onde.

spectrophotomètre

Un spectre d’absorption est un graphique représentant une lumière de longueur d’onde par rapport à un pigment absorption. Le spectre d’absorption de la chlorophylle suggère que, la lumière bleu-violet et rouge, fonctionnent le mieux, pour la photosynthèse. Un spectre d’action, les profils de l’efficacité relative des différentes longueurs d’onde de rayonnement dans la conduite d’un processus. Le spectre d’action de la photosynthèse a été démontrée en 1883 par Theodor W.Engelmann. Dans son expérience il a exposé les différents segments d’algues filamenteuses à différentes longueurs d’onde. Les champs favorables à la photosynthèse produisent de l’O2 en excès. Il a utilisé la longueur d’onde de bactéries aérobies groupés le long des algues en tant que mesure de la production en O2.

La chlorophylle est un des principaux pigments de photosynthèse. Les pigments accessoires tels que la chlorophylle b permettent d’élargir le spectre utilisé pour la photosynthèse. Les pigments accessoires appelés caroténoïdes absorbent la lumière excessive qui nuirait à la chlorophylle b.

Structure de pigments chlorophylle a et b

Excitation de la chlorophylle par la lumière
Excitation de la chlorophylle. Lorsque qu’un pigment absorbe la lumière, il passe d’un état fondamental à un état excité, qui est instable. Lorsque les électrons excités retombent à l’état du sol, les photons sont libérés, une rémanence appelé fluorescence. Si illuminée une solution isolée de chlorophylle sera fluorescente, donnant de la lumière et de la chaleur.

The post Chapitre 5: photosynthèse appeared first on BORZUYA UNIVERSITY.

Chapitre 4 : transcription

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:56:12 +0000

Le dogme central de la biologie moléculaire

Le dogme central est la séquence classique d’événements:
L’ADN produit un ARN par transcription et l’ARN produit des protéines (protéines structurales et enzymes) par traduction.
Transcription: production de l’ARN (en prenant l’information de l’ADN et copier les informations (forme de transition) ARN qui est instable.
Traduction: est le fait de synthétiser une protéine à partir de l’information contenue dans l’ARN.

Contre dogme central:
– Les enzymes peuvent être aussi certaines formes d’ARN.
-A présent nous pouvons prendre de l’ARN et produire de l’ADN à partir de cela.
-Il y a des enzymes qui peuvent produire de l’ARN à partir d’ARN.
Nous allons commencer par transcription chez les procaryotes. La transcription chez les procaryotes produit un ARN qui va coder pour plus d’une protéine. La transcription commence au niveau du promoteur pour faire de l’ARN selon la même direction que l’ADN polymérase dans le sens (5 ‘→ 3′). L’ARN polymérase qui reconnaît le promoteur fait de la transcription (le promoteur est défini comme le site lié par l’ARN polymerase et où commence la transcription).

Il ya deux parties dans un promoteur: ils sont ainsi appelés séquences -10 et -35. Ces séquences -10 et -35 se réfèrent à la distance en paires de bases de la première base d’ADN qui est copié en RNA. Ces séquences sont très caractéristiques de tous les gènes.
La séquence -35 est reconnue par une protéine (une famille de protéines cibles) tels que les facteurs sigma qui sont des protéines régulatrices. Les ARN polymérases bactériennes sont formés par quatre sous-unités différentes (deux copies de grandes sous-unités appelées α et β et copies de β ‘) ⇒ α2ββ’.
α2ββ ‘est l’holoenzyme et le facteur σ est une sous-unité régulatrice qui intervient dans de nombreuses variétés. Il existe de nombreux facteurs σ, l’essentiel avec σ est qu’ils sont spécifiques à des promoteurs, exemples:
1) Choc thermique

2) Sporulation
Il existe de nombreux facteurs qui sont spécifiques à des promoteurs particuliers.

Les différences entre l’ADN et de l’ARN:

1) 2 ‘OH est spécial pour l’ARN
L’ADN est désoxy. Ce groupe OH rend les ARN instables et vulnérables vis-à-vis des enzymes ou des bases ou des différents types de conditions biophysiques. Ainsi, l’ARN a été conçu pour être instable. Pourquoi l’ARN doit être instable (les premières formes de vie utilisaient l’ARN comme matériel génétique). Pourquoi nous utilisons une molécule instable? c’est probablement pour le contrôle de l’expression génique.
2) l’uracyle au lieu de la thymidine
3) aucune amorce nécessaire à la synthèse de l’ARN à partir d’ARN

4) synthétisé en 5 ‘→ 3′ (la chimie impliquée est identique à l’ADN polymerase): Initiation-allongement- terminaison
Étape 1: complexe promoteur fermé
Étape 2: formation de complexe ouvert de promoteur qui est de 17 paires de bases (normalement il ya 10 paires de bases par tour de l’hélice) donc 17 est presque deux tours de l’hélice dans cette situation, l’ARN polymérase commence à synthétiser de l’ARN.

Comment pouvons-nous le confirmer? par empreinte génétique….

The post Chapitre 4 : transcription appeared first on BORZUYA UNIVERSITY.

Chapitre 3: Les enzymes

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:53:26 +0000

Les enzymes (« dans la levure») sont des catalyseurs de réactions chimiques des systèmes biologiques. La plupart des enzymes sont des protéines et ils utilisent souvent des ions métalliques ou des groupes prosthétiques comme les vitamines qui vont aider à la catalyse.

Beaucoup de troubles génétiques héréditaires résultent d’une défectuosité ou même une absence totale d’une enzyme particulière, ou une activité excessive d’une enzyme. La mesure de l’activité des enzymes dans les fluides corporels est importante dans le diagnostic de divers pathologies. De plus de nombreux médicaments agissent en modifiant les activités des enzymes. Et les enzymes sont des outils pratiques en laboratoire.

Les enzymes accélèrent les taux de réactions biochimiques. Le site actif d’une enzyme est généralement une fente ou poche dans laquelle se déroule la réaction. Une molécule qui se lie au site actif et qui est sollicité par l’enzyme est appelée un substrat. Une simple équation pour une réaction catalysée par une enzyme peut s’écrire:

E + S ↔ES ↔ EP ↔ E + P

Où E est l’enzyme, le substrat S est, P est produit

Les enzymes ne changent pas l’équilibre de la réaction, mais ils modifient la vitesse en avant ou en arrière des réactions. Les enzymes restent inchangés après la réaction.
Quelques exemples d’enzymes catalysent les taux d’avancements:
Anhydrase carbonique 10000000 X,
Thriose phosphate isomérase 1000000000 X,
Carboxypeptidase A 1000000000000 X
En comparaison de la réaction non catalysée versus catalysée, l’énergie d’activation est plus faible lorsque la réaction est catalysée par une enzyme.
Une idée sur le fonctionnement des enzymes est que ces derniers se fixent à l’état de transition mieux avec le substrat ou le produit stabilisant ainsi l’état de transition.
Cette réaction commence par un substrat ayant une valeur de force énergétique et qui se dirige vers une barrière (appelée l’état de transition) qui va descendre pour former le produit. Lors de la réaction, le produit est à une énergie de force inférieure : c’est une réaction spontanée mais qui peut-être très lente comme beaucoup de réactions en biologie. C’est pourquoi nous avons besoin d’enzymes pour accélérer ces réactions.
Nous savons que les enzymes réduisent l’énergie des états de transition et nous allons voir comment les enzymes peuvent agir. La constante d’équilibre d’une réaction n’est que le rapport du produit sur son substrat: K = produit / substrat

Mécanismes d’action des enzymes

Les enzymes accélèrent la réaction métabolique en abaissant les barrières d’énergie.
– Un catalyseur est un agent chimique qui accélère une réaction sans être consommé par la réaction. Une enzyme est une protéine catalytique
L’hydrolyse du saccharose par l’enzyme sucrase est un exemple d’une réaction catalysée par une enzyme:
C’est une réaction spontanée dans le sens que nous pourrions mélanger du saccharose dans de l’eau afin de voir la décomposition de ses composants. Mais il faut attendre très longtemps (la réaction spontanée) n’est pas une réaction rapide. Nous ajoutons alors des enzyme et ainsi nous pouvons rapidement (probablement en secondes) voir la décomposition. La réaction est accélérée par les enzymes. Ces derniers sont très spécifiques, par exemple en cas d’incubation de la sucrase avec d’autres disaccharides tels que le maltose, elle ne va pas être capable de cliver le maltose en sa composante sucres! et ceci est un autre aspect des enzymes, ils sont très bien spécifiques.

La barrière d’énergie d’activation

Chaque réaction chimique entre les molécules implique la rupture d’une liaison et la formation d’une autre liaison.
L’énergie initiale nécessaire pour démarrer une réaction chimique est appelée l’énergie de la force de l’activation ou l’énergie d’activation (EA).
L’énergie d’activation est souvent fournie sous la forme de chaleur environnante.
Comment les enzymes abaissent la barrière EA :
– Les enzymes catalysent les réactions en abaissant la barrière énergétique.
– les enzymes n’affectent pas la variation de l’énergie de la force (à la place, ils se accélèrent des réactions qui pourraient éventuellement se produire.

Spécificité enzymes/ substrats
– L’enzyme se lie à son substrat et forme ainsi un complexe enzyme-substrat
– Le site actif est la région de l’enzyme sur laquelle substrat se lie.
– la fixation du substrat induit sur l’enzyme l’ajustement des groupes chimiques du site actif dans des positions qui améliorent leur capacité à catalyser la réaction.
En général les enzymes sont vraiment d’énormes molécules et leur site actif est généralement petit par rapport à la structure globale de l’enzyme de manière à créer l’architecture qui est nécessaire pour placer des acides aminés individuels à partir du polypeptide segmenté au bon endroit dans l’espace 3D dans le site actif de sorte que les substrats peuvent s’y fixer et la réaction peut se produire. Et il faut donc tout ce supplément de protéines pour créer la structure qui est essentielle pour assurer que la réaction ait lieu.

Catalyse dans le site actif de l’enzyme
Dans une réaction enzymatique, sous les substrat se lie au site actif de l’enzyme.
Le site actif peut réduire la barrière EA
– en orientant correctement substrats
– en maintenant les lies avec le substrat.
-en fournissant un micro-environnement favorable
– en formant des liens covalentes avec le substrat

L’énergie de liaison contribue à la catalyse de multiples façons:
– Réduction de l’entropie
– Désintégration du substrat
– Ajustement Induite

Réactions exergoniques vs réactions endergoniques

Les réactions exergoniques rejettent de l’énergie dans le système. Ces sont des réactions spontannées.

Les réactions endergoniques quant à elles absorbent de l’énergie à partir du système. Ce sont des réactions non spontanées.
Le travail de l’ATP cellulaire est de procéder à des de couplages de réactions exergoniques avec des réactions endergoniques.
Une cellule a plusieurs types d’activités:
– Chimique
– Transport
– Mécanique
Pour ce faire des cellules doivent gérer les ressources d’énergie par couplage de l’énergie. L’utilisation d’un processus exergonic pour mener à bien une réaction endergonique.
La source principale d’énergie dans la cellule est médiée par l’ATP.
La structure et l’hydrolyse

Most energy coupling in cell is mediated by ATP.

La structure et l’hydrolyse

ATP (adénosine triphosphate) est la navette de l’énergie de la cellule.
ATP est composé de ribose (un sucre);;;;;;;;;;;;;;; (une base azotée) et trois groupes phosphate.
Les bandes entre les groupes phosphate de la queue de l’ATP peuvent être rompues par hydrolyse.

L’énergie est libérée à partir de l’ATP alors que la bande de phosphate terminal est en panne.
Cette libération d’énergie provient de la transformation chimique à un état d’énergie inférieur libre: pas de bandes de phosphate eux-mêmes.

Les trois types de travaux cellulaire (mécanique, le transport et chimique) sont alimentés par l’hydrolyse de l’ATP.

Dans la cellule, l’énergie provenant de la réaction d’hydrolyse de l’ATP exergonique peut être utilisé pour entraîner une réaction endergonique.
Dans l’ensemble, les réactions couplées sont exergoniques.
ATP entraîne des réactions endergoniques par phosphorylation : transfert d’un groupe phosphate à une autre molécule, telle qu’un réactif. =>La molécule du destinataire est maintenant phosphorylée.

La régénération de l’ATP
L’ATP est une ressource renouvelable qui est régénérée par addition d’un groupe phosphate à l’adénosine diphosphate (ADP).
L’énergie de phosphoryler l’ADP;;;;;;;;; provient des réactions cataboliques dans la cellule.
L’énergie potentielle chimique regroupé temporairement en ATP va permettre la majeure partie de l’activité cellulaire.

The post Chapitre 3: Les enzymes appeared first on BORZUYA UNIVERSITY.

Chapitre 2 : La réplication de l’ADN

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:46:19 +0000

Définition

La réplication de l’ADN est l’un des principaux mécanismes du cycle cellulaire. C’ est un processus biologique très régulé au cours duquel sont mises en place des mécanismes de réparation pour assurer l’intégrité du génome.

La phase S ou phase de réplication suit la phase G1 pendant laquelle la cellule a synthétisé tous les éléments nécessaires à cette réplication. La duplication de l’ADN dure environ 8 heures.

Acteurs de la réplication

2.1. Brin matrice

La double hélice d’ADN est séparée en 2 brins d’ADN parents. Chaque brin sert alors de matrice pour la synthèse d’un nouveau brin ou brin fils.

La réplication produit ainsi 2 molécules hybrides formées d’un brin parent et d’un brin fils: la réplication est semi conservatrice.

2.2. Nucléotides

Nucléotides: dATP, dCTP, dTTP apportant à la fois :
- le substrat : le nucléoside monophosphate,
- l’énergie pour relier les nucléotides entre eux.

2.3. Enzymes

Il existe plusieurs ADN polymérases selon leur activité réplicative :

alpha : début de la réplication
delta : réplication du génome nucléaire
gamma : réplication du génome mitochondrial
beta : réparation de l’ADN
epsilon : réplication des télomères

D’autres protéines sont également nécessaires lors de la réplication

Mécanisme de la réplication

3.1. Origines de réplication

Chez les eucaryotes, la réplication est initiée à plusieurs origines de réplication appelées OriC, contrairement aux procaryotes chez qui il n’existe qu’une seule origine de replication.

Les cellules eucaryotes doivent répliquer à chaque cycle cellulaire la totalité de leur génome. Afin de réaliser ce processus en un temps record, l’initiation de la réplication au cours de la phase S du cycle cellulaire se fait au niveau de plusieurs OriC ou « origines de réplication » le long du chromosome (environ 10000) dans des unités de réplications indépendantes appelées réplicons (30 à 300 pb).

Chez les Eucaryotes, les origines de réplication les mieux caractérisées sont celles de la levure. Elles sont nommées ARS pour Autonomously Replicating Sequence. Ces régions ARS, riches en AT, possèdent des sites de fixation pour les complexes ORC.

Ensuite seront recrutées d’autres protéines capables de dérouler la double hélice d’ADN (par activation des hélicases).

3.2. Activation des origines de réplication

3.2.1. Formation du complexe de pré-réplication

Les origines de réplication sont reconnues par des complexes protéiques « ORC » (Complexe de Reconnaissance de l’Origine) formées de six sous-unités dont chacune se fixe sur chaque origine de réplication.

Suite à cette fixation, deux autres facteurs protéiques, Cdc6/Cdc18 et Cdt1, rejoignent le premier complexe pour le recrutement de six complexes protéiques Mcm2-7 (Mcm2, 3, 5, 6, 7, 8).

3.2.2. Activation du complexe pré-RC

Activation des CDK
phosphorylation/ activation des protéines dont les hélicases Mcm2-7
hélicases déroulent la double hélice d’ADN et séparent les 2 brins

Le déroulement de l’ADN et la séparation des 2 brins font apparaître des régions d’ADN simple brin, stabilisées par des protéines RPA (protéines de réplications A), accessibles aux enzymes et protéines nécessaires à la réplication.

4.recrutement des ADN polymérases et autres protéines

3.3. Les ADN polymérases

Les ADN polymérases (ou désoxynucléotidyl-transférase) sont les enzymes responsables de la polymérisation des nucléotides lors de la réplication de l’ADN. Les ADN polymérases procaryotes sont de 3 types (I, II et III) et les ADN polymérases eucaryotes de 5 types (α, β, δ, ε et γ).

3.3.1 L’ADN polymérase α

L’ADNpol α – primase synthétise l’amorce (= primer) qui est un court segment d’ARN (10 paires de bases). Ces courts fragments d’ARN sont ensuite allongés par un fragment d’ADN adjacent de 20 à 40 nucléotides de long. Une amorce ARN-ADN est ainsi créée.

3.3.2. L’ADN polymérase δ

La synthèse de l’ADN se fait toujours dans le sens 5’ vers 3’, ceci nécessite donc la présence d’un brin précoce (ou primaire) qui est le brin lu dans le sens de la fourche et d’un brin tardif (ou secondaire) qui est le brin lu dans le sens inverse de la fourche et qui est dit brin discontinu. On parle ainsi de réplication semi-discontinue.

Un complexe RF-C/PCNA (facteur de réplication C-antigène nucléaire de prolifération cellulaire) se fixe sur l’extrémité 3’OH de cette amorce ARN/ADN néosynthétisée, dissocie l’ADN polymérase α de la matrice d’ADN, laissant la place à l’ADN polymérase δ qui reconnaît le complexe RFC/ PCNA et sera responsable de la synthèse du brin continu.

Sur le brin à synthèse discontinue, l’ADN polymérase α-primase préalablement dissociée remet en route la synthèse d’une nouvelle amorce d’ARN/ADN. Sur ce brin d’ADN 5′ → 3′, l’enzyme synthétise de multiples petits fragments d’ADN à la suite des amorce, ce sont les « fragments d’Okazaki » (long d’environ 1000 à 5000 nucléotides).

Au fur et à mesure de la progression de la fourche de réplication :

des hélicases déroulent la double hélice d’ADN,
des topo- isomérases diminuent les torsions de l’ADN en amont de ces fourches.

3.3.3. L’ADN ligase

Elle reconstitue la liaison phosphoester entre le carbone 3′-OH et le phosphate-5′ de deux nucléotides voisins sur un brin de DNA.

Elle intervient aussi dans de nombreux processus de réparation de l’ADN.

3.4 Les enzymes topo-isomérases

Type I

– réalise une coupure sur l’un des brins de l’ADN.

– transitoire

– relâche la torsion.

– pas d’ATP nécessaire.

Type I I

– réalise une coupure sur les deux brins de l’ADN.

– ATP nécessaire.

The post Chapitre 2 : La réplication de l’ADN appeared first on BORZUYA UNIVERSITY.

Chapitre 1: métabolisme cellulaire +

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 06:34:50 +0000

Il existe différentes vois métaboliques :
– Le thermodynamisme
– L’énergie libre
Introduction aux enzymes
Vue d’ensemble: l’énergie de la vie
La cellule vivante est une usine chimique miniature où des milliers de réactions ont lieu. La cellule extrait de l’énergie et de l’énergie qu’elle va utiliser pour élaborer différentes réactions. Certains organisme convertissent même l’énergie en lumière: c’est la bioluminescence.
Organisation de la biochimie dans les voies métaboliques
Une voie métabolique commence par une molécule spécifique et se termine avec un produit. Chaque étape est catalysée par une enzyme. Certains voies métaboliques décomposent des molécules. Ces voies cataboliques libèrent de l’énergie en cassant les molécules complexes en des composés plus simples.
La respiration cellulaire, la dégradation du glucose en présence d’oxygène, est un exemple d’une voie de catabolisme. D’autres voies métaboliques créent des molécules. Ce sont les voies anaboliques qui consomment de l’énergie pour construire des molécules complexes. La synthèse des protéines à partir des acides aminés est un exemple d’anabolisme.

La bioénergétique est l’étude de la façon dont les organismes gèrent leurs ressources énergétiques. L’énergie est la capacité de provoquer un changement. L’énergie existe sous différentes formes dont certaines peuvent réaliser des travaux.
L’énergie cinétique est l’énergie associée au mouvement. La chaleur (énergie thermique) est l’énergie cinétique associée au mouvement aléatoire des atomes ou des molécules.
L’énergie potentielle est l’énergie que possède une matière en raison de son emplacement ou de sa structure. L’énergie chimique est l’énergie potentielle disponible et libérée lors d’une réaction chimique. L’énergie chimique peut être convertie d’une forme à une autre.

Les lois de la transformation de l’énergie

La thermodynamique est l’étude de la transformation. Un système d’énergie fermé, comme celui d’un liquide dans un thermos, est isolé de son environnement. Dans un système ouvert, de l’énergie et de la matière peuvent être transformées entre le système et son environnement. Les organismes sont des systèmes ouverts.

La première loi de la thermodynamique

Selon la première loi de la thermodynamique, l’énergie de l’univers est constante: l’énergie peut être transférée et transformée, mais elle ne peut être ni créée ni détruite. La première loi est aussi appelée le principe de conservation de l’énergie.

La deuxième loi de la thermodynamique

Lors de chaque transfert d’énergie ou de transformation, une partie de l’énergie est inutilisable et est souvent perdue sous forme de chaleur. Selon la deuxième loi de la thermodynamique, chaque transfert d’énergie ou de transformation augmente l’entropie (désordre) de l’univers.

Les cellules vivantes convertissent inévitablement des formes structurées d’énergie en chaleur. Des process spontanés se produisent sans apport d’énergie, ils peuvent se produire rapidement ou lentement. Pour qu’un processus se produise sans apport d’énergie, il faut augmenter l’entropie de l’univers.

Ordre biologique et le désordre

Les cellules créent des structures ordonnées à partir de matériaux moins ordonnés. Les organismes remplacent aussi des formes ordonnées de la matière et de l’énergie avec des formes moins ordonnées. Les flux d’énergie pénètre dans un écosystème sous forme de lumière et sort sous la forme de chaleur. L’évolution augmente l’ordre dans les organismes au niveau local, mais augmente le désordre dans l’univers de sorte que la deuxième loi n’est pas violée.

Equilibre et métabolisme

La réaction dans un système fermé peut atteindre l’équilibre et ne pas marcher. Les cellules ne sont pas en équilibre, ce sont des systèmes ouverts avec un flux constant de matière. Un trait caractéristique de la vie est que le métabolisme n’est jamais en équilibre. Une voie catabolique dans une cellule libère de l’énergie libre dans une série de réactions. La variation d’énergie libre de réaction indique si oui ou non la réaction se produit spontanément.

Les biologistes veulent savoir quelles réactions se produisent spontanément et lesquelles nécessitent de l’énergie. Pour ce faire, ils ont besoin de déterminer les changements d’énergie qui se produisent dans les réactions chimiques.

L’énergie libre d’un système vivant est l’énergie qui est disponible pour faire le travail lorsque la température et la pression sont uniformes comme dans une cellule vivante.

Variation d’énergie libre (ΔG)

La variation d’énergie libre (ΔG) au cours d’un processus est lié à la variation d’enthalpie ou de variation de l’énergie totale (ΔH), variation d’entropie (ΔS) et de la température en Kelvin (T):

ΔG = ΔH – T ΔS

Seules les processus avec un Δg négatif sont spontanés. Les processus spontanés peuvent être exploitées pour effectuer un travail. Stabilité de l’énergie libre et de équilibre énergétique. L’énergie libre est une mesure de l’instabilité d’un système de sa tendance à passer à un état plus stable. Lors d’un changement spontané, l’énergie libre diminue et la stabilité d’un système augmente. L’équilibre est un état de stabilité maximale. Un processus est spontanée et ne peut effectuer un travail que lorsqu’il se déplace vers l’équilibre.

The post Chapitre 1: métabolisme cellulaire + appeared first on BORZUYA UNIVERSITY.