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BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLÉCULAIRE TOUT LE COURS EN FICHES Licence • • PAES CAP

BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLÉCULAIRE TOUT LE COURS EN FICHES Licence • • PAES CAPES Sous la direction de Daniel Boujard Professeur à l’université Rennes 1 TOUT LE COURS EN FICHES BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLÉCULAIRE Bruno Anselme Professeur en BCPST 2 au lycée Fénelon (Paris) Christophe Cullin Professeur à l’université Bordeaux-Segalen Cécile Raguénès-Nicol Maître de conférence à l’université Rennes 1 Licence • PAES • CAPES © Dunod, Paris, 2012 EAN 978-2-10-056425-5 Illustration de couverture : Coupe de cervelet : les cellules de Purkinje sont en vert, les cellules gliales sont en bleu et les noyaux des cellules en rouge. © Thomas Deerinck/BSIP V Table des matières Remerciements XI Comment utiliser cet ouvrage ? XII Partie 1 Introduction Chapitre 1 Les fondements de la biologie cellulaire Fiche 1 La théorie cellulaire 2 Fiche 2 Les constituants des êtres vivants 4 Fiche 3 L’origine des cellules 6 Fiche 4 La diversité des cellules 8 Fiche 5 Les virus aux frontières du vivant 10 Fiche 6 Les techniques de la microscopie* 12 Fiche 7 Le fractionnement cellulaire* 14 Focus Des systèmes très sophistiqués 16 QCM 17 Chapitre 2 Biochimie et bioénergétique Fiche 8 La chimie de la vie cellulaire 20 Fiche 9 La thermodynamique de la vie cellulaire 22 Fiche 10 Les aspects mécaniques de la vie cellulaire 24 Fiche 11 L’eau et les molécules organiques 26 Fiche 12 Les petites molécules organiques 28 Fiche 13 Les glucides 30 Fiche 14 Les lipides 32 Fiche 15 Les acides nucléiques 34 Fiche 16 Les macromolécules 36 Fiche 17 La stabilité des macromolécules 38 Fiche 18 Les niveaux structuraux des protéines 40 Fiche 19 Cinétique et thermodynamique de la cellule 42 Fiche 20 L’enthalpie libre et le métabolisme 44 Fiche 21 L’énergie cellulaire 46 Fiche 22 Les enzymes 48 Fiche 23 Les conversions énergétiques 50 Fiche 24 Les enzymes allostériques 52 Fiche 25 Les techniques d’étude des protéines* 54 Fiche 26 L’électrophorèse* 56 Focus Les prions 58 QCM 59 * : fiches techniques VI 2 Partie 2 Du gène à la fonction Chapitre 3 Structuration de l’ADN Fiche 27 La structure de l’ADN 62 Fiche 28 L’organisation des génomes 64 Fiche 29 La structure du gène 66 Fiche 30 De l’ADN au chromosome 68 Fiche 31 La réplication de l’ADN 70 Fiche 32 La cohésion des chromosomes 72 Fiche 33 Les mécanismes de mutation 74 Fiche 34 Surveillance et réparation de l’ADN 76 Fiche 35 La recombinaison homologue 78 Fiche 36 La transposition 80 Fiche 37 Télomérase et longévité 82 Fiche 38 Les techniques classiques de séquençage du génome* 84 Fiche 39 Les techniques haut débit de séquençage du génome* 86 Fiche 40 La PCR* 88 Fiche 41 Les technologies de l’ADN recombinant* 90 Focus La découverte de la double hélice 92 QCM 93 Chapitre 4 De l’ADN aux protéines Fiche 42 La découverte du code génétique 96 Fiche 43 Les différentes classes d’ARN 98 Fiche 44 Les grandes étapes de la transcription chez les procaryotes 100 Fiche 45 Les grandes étapes de la transcription chez les eucaryotes 102 Fiche 46 L’épissage 104 Fiche 47 Modification en 5’ et 3’ des ARNm 106 Fiche 48 Les ARNt 108 Fiche 49 Les ribosomes 110 Fiche 50 Les grandes étapes de la traduction 112 Fiche 51 Les modifications post-traductionnelles 114 Fiche 52 Les méthodes d’étude du transcriptome* 116 Fiche 53 Les méthodes d’étude du protéome* 118 Focus Les protéinopathies 120 QCM 121 Chapitre 5 Le contrôle de l’expression des gènes Fiche 54 Le contrôle de la transcription chez les procaryotes 124 Fiche 55 Le contrôle de la transcription chez les eucaryotes 126 Fiche 56 Les régulateurs de la transcription 128 Fiche 57 L’épissage alternatif 130 Fiche 58 Les contrôles post-transcriptionnels 132 Fiche 59 Les facteurs de transcription 134 Fiche 60 L’édition des ARN 136 Fiche 61 La modification épigénétique 138 Fiche 62 L’empreinte génomique 140 Fiche 63 Clonage et reprogrammation nucléaire 142 Fiche 64 La production de protéines r ecombinantes* 144 Fiche 65 L’immunoprécipitation de la chromatine* 146 VII Focus L’inactivation du chromosome X 148 QCM 149 Partie 3 Organisation de la cellule Chapitre 6 Les membranes cellulaires Fiche 66 Unicité et diversité des membranes 152 Fiche 67 La biosynthèse des lipides membranaires 154 Fiche 68 Structure et dynamique des membranes 156 Fiche 69 L’asymétrie des membranes 158 Fiche 70 Les types de protéines membranaires 160 Fiche 71 La diversité des fonctions membranaires 162 Fiche 72 Fonction de compartimentation et perméabilité des membranes 164 Fiche 73 La diffusion facilitée 166 Fiche 74 Le transport actif primaire 168 Fiche 75 Le co-transport 170 Fiche 76 Ions, membranes et potentiel électrique 172 Fiche 77 Le potentiel de membrane 174 Fiche 78 L’influx nerveux 176 Fiche 79 La diversité des potentiels d’action 178 Fiche 80 Les modèles d’études de la membrane 180 Fiche 81 Le suivi de Particule Unique (SPT)* 182 Fiche 82 La fluorescence* 184 Focus Canalopathie – Blocage de canaux 186 QCM 187 Chapitre 7 Les compartiments cellulaires et l’adressage des protéines Fiche 83 La compartimentation de la cellule 190 Fiche 84 Du cytoplasme vers le noyau 192 Fiche 85 Le transport vers les peroxysomes 194 Fiche 86 Le transport vers les mitochondries et les chloroplastes 196 Fiche 87 L’envoi des protéines dans le réticulum endoplasmique (RE) 198 Fiche 88 La maturation et le repliement des protéines dans le réticulum endoplasmique 200 Fiche 89 La translocation des protéines hors du réticulum : ERAD et UPR 202 Fiche 90 Les protéines chaperonnes 204 Fiche 91 Le protéasome et l’ubiquitination 206 Fiche 92 Les méthodes d’étude de l’adressage cellulaire* 208 Focus Les pathologies associées au dysfonctionnement du RE 210 QCM 211 Chapitre 8 Le transport vésiculaire Fiche 93 Les mécanismes moléculaires du transport vésiculaire 214 Fiche 94 Du RE vers le Golgi 216 Fiche 95 Les protéines résidentes du RE 218 Fiche 96 Les compartiments golgiens 220 Fiche 97 Du Golgi aux lysosomes 222 Fiche 98 Le transport vésiculaire et l’exocytose 224 Fiche 99 L’endocytose 226 Fiche 100 L’autophagie et la mitophagie 228 VIII 3 Fiche 101 La levure pour l’étude du transport 230 Focus Endocytose, exocytose, synapse et botox 232 QCM 233 Chapitre 9 La bioénergétique cellulaire Fiche 102 Les oxydations et phosphorylations sur le substrat 236 Fiche 103 La chaîne respiratoire aérobie 238 Fiche 104 Les métabolismes oxydatifs anaérobies 240 Fiche 105 La production d’ATP par les ATPsynthases 242 Fiche 106 Les métabolismes d’autotrophie au carbone 244 Fiche 107 L’exploitation de la lumière dans le chloroplaste 246 Fiche 108 Photosystèmes, pouvoir réducteur et énergie chimique 248 Fiche 109 La production de glucides 250 Fiche 110 La diversification des assimilats 252 Fiche 111 La photorespiration 254 Fiche 112 Le génome des mitochondries et des plastes 256 Fiche 113 Dynamique mitochondriale : entre fusion et fission 258 Focus Pathologies mitochondriales 260 QCM 261 Chapitre 10 Le cytosquelette Fiche 114 Différents filaments pour structurer la cellule 264 Fiche 115 Les filaments intermédiaires 266 Fiche 116 Les tubulines et l’assemblage dynamique des microtubules 268 Fiche 117 Les structures associées aux microtubules 270 Fiche 118 Les microfilaments d’actine 272 Fiche 119 Moteurs protéiques et mouvements intracellulaires 274 Fiche 120 Le cytosquelette des cellules musculaires squelettiques 276 Fiche 121 Le mécanisme de la contraction des cellules musculaires squelettiques 278 Fiche 122 Cytosquelette et motilité cellulaire 280 Fiche 123 La cryomicroscopie électronique* 282 Focus Les myopathies, des pathologies du cytosquelette 284 QCM 285 Chapitre 11 La communication cellulaire Fiche 124 Les récepteurs à protéine G 288 Fiche 125 Les récepteurs à activité kinasique 290 Fiche 126 Les cascades de kinase dans la cellule 292 Fiche 127 Protéolyse et transduction 294 Fiche 128 Des voies très conservées 296 Fiche 129 Cytosquelette et voies de signalisation 298 Fiche 130 Les voies de signalisation chez les plantes 300 Fiche 131 La méthode double hybride* 302 Focus Les diabètes sucrés 304 QCM 305 Chapitre 12 Cycle cellulaire et apoptose Fiche 132 Les modalités de la division cellulaire 308 Fiche 133 Le chromosome mitotique et les phases de la mitose 310 Fiche 134 La mécanique mitotique 312 IX Fiche 135 Le cycle cellulaire et son contrôle 314 Fiche 136 L’apoptose ou mort cellulaire programmée 316 Fiche 137 Division cellulaire et apoptose 318 Fiche 138 Le modèle C. elegans et la découverte de l’apoptose 320 Fiche 139 La culture cellulaire animale* 322 Focus La découverte du MPF 324 QCM 325 Partie 4 Les cellules en société Chapitre 13 Jonctions cellulaires et matrice extracellulaire Fiche 140 Les matrices extracellulaires animales 328 Fiche 141 Les matrices extracellulaires végétales 330 Fiche 142 L’adhérence des cellules 332 Fiche 143 Jonctions cellulaires – Communications entre cytoplasmes 334 Fiche 144 Jonctions serrées et polarité cellulaire 336 Fiche 145 Les cadhérines 338 Fiche 146 Les intégrines 340 Fiche 147 Les CAM 342 Fiche 148 La culture primaire* 344 Fiche 149 Les synapses 346 Fiche 150 L’intégration nerveuse par les neurones 348 Focus Pathologie des jonctions cellulaires 350 QCM 351 Chapitre 14 Vie et mort des organismes multicellulaires Fiche 151 La méiose et la recombinaison génétique 354 Fiche 152 La détermination du sexe 356 Fiche 153 La uploads/Litterature/ biologie-cellulaire-et-moleculaire.pdf