Ch1 Modelés des paysages et transferts de matériaux en surface
Les matériaux en surface sont soumis à de multiples processus d’altération et d’érosion
1.1 Divers facteurs physiques fragmentent les roches
1.2 Divers facteurs chimiques hydrolysent ou dissolvent les minéraux des roches
1.3 La part respective des facteurs physiques et chimiques dépend de la latitude
L’érosion emporte les particules et ions solubles libérés par l’altération des roches
2.1 Les particules sont transportées par la gravité, le vent ou l’eau
2.2 Les ions sont transportés sous forme soluble
2.2.1 La solubilité d’un ion est fonction de sa charge et de son rayon atomique
2.2.2 Au cours d’une hydrolyse, certains ions partent préférentiellement en solution
L’érosion est responsable du modelé des paysages
3.1 Les chaines de montagnes sont des exemples de paysage sous contrôle tectonique dominant
3.2 Les reliefs karstiques sont des exemples de paysage sous contrôle lithologique dominant
3.3 Les vallées glaciaires sont des exemples de paysages sous contrôle climatique dominant
Ch4 Photosynthèse
Approche expérimentale de la photosynthèse
Présentation de la feuille, organe photosynthétique des Angiospermes
La phase photochimique de la photosynthèse : de l'énergie lumineuse à l'ATP et aux transporteurs réduits
Capture de l'énergie lumineuse par les antennes collectrices de lumière dans les membranes des thylakoïdes
Fonctionnement de la chaine photosynthétique : des réactions redox mettent en place un gradient de protons et produisent du pouvoir réducteur
Utilisation du gradient de protons pour la synthèse d'ATP : couplage osmo-chimique
La phase non photochimique de la photosynthèse : de l'ATP et des transporteurs réduits à la synthèse de matière organique
Mise en évidence de la fixation et de l'incorporation de CO2 : l'expérience de Calvin et Benson
La réduction du CO2 en matière organique : le cycle de Calvin
Deux grands types photosynthétiques : les plantes en C3 et les plantes en C4
Une particularité physiologique liée aux propriétés de la Rubisco : la photorespiration
Les plantes en C4 évitent la photorespiration
Ch3 Mitochondrie
I) Du pyruvate aux coenzymes réduits : le cycle de Krebs
II) Des acides gras aux coenzymes réduits : hélice de Lynen et cycle de Krebs
III) De la réoxydation des coenzymes réduites à la synthèse d'ATP
1) Le fonctionnement de l’ATP synthase grâce à un gradient de protons
2) L’oxydation des coenzymes réduites (« pouvoir réducteur ») permet de créer le gradient de protons
Ch2 Glycolyse et fermentations
I) Les étapes de la glycolyse
1) Une voie métabolique universelle en dix étapes
2) La phase de préparation de la glycolyse
3) La phase de remboursement de la glycolyse
II) Le contrôle de la glycolyse
1) le contrôle exercé sur l'hexokinase (réaction 1) : voir chapitre sur les enzymes
2) la PFK1 : LE site de contrôle majeur de la glycolyse (réaction 3)
3) Le contrôle exercé sur la pyruvate kinase (réaction 10) : voir chapitre sur les enzymes
III) Le devenir du pyruvate dans un milieu sans oxygène (en milieu anaérobie)
Ch1 Généralités sur le métabolisme
I. L'énergie d'hydrolyse de l'ATP
II. L'énergie de gradient transmembranaire
III. L'énergie des réactions d'oxydo-réduction
Ch2 les communications cellulaires au cours du DE
Modalités de la communication paracrine
1. Utilisation de facteurs diffusant dans le milieu extracellulaire
2. Notion d’induction cellulaire
3. Méthodes permettant de suivre l'expression d'un gène et de qualifier ses effets phénotypiques
Importance du croissant gris dans la formation du dos de l’embryon
1. Les expériences historiques menées sur le croissant gris
2. Explications moléculaires : la redistribution de déterminants cytoplasmiques au niveau du croissant gris
3. Equivalence des noyaux et non-équivalence des cytoplasmes au stade morula
Induction de la formation et de la régionalisation du mésoderme au stade blastula
1. Mise en évidence de l’induction du mésoderme
2. Mise en évidence de l’induction de la régionalisation dorso-ventrale du mésoderme
3. Identification des facteurs paracrines synthétisés par le centre de Nieuwkoop
4. Modèle moléculaire de l’induction du mésoderme
Induction de la régionalisation des feuillets au stade gastrula
1. La régionalisation dorso-ventrale de l’embryon
2. La régionalisation antéro-postérieure de l’embryon
3. la régionalisation gauche-droite de l’embryon
4. bilan de la mise en place du plan d’organisation primaire de l’embryon
Régionalisation de l'embryon au stade organogenèse : exemple des somites
1. Formation des somites
2. Régionalisation des somites selon l’axe antéropostérieur, influence des gènes homéotiques
Ch1 du zygote à la larve chez l'Amphibien
De l’ovocyte au zygote
L’ovocyte, une cellule riche en réserves
Fécondation et modifications de la structure de l’œuf
La segmentation : formation d’un embryon pluricellulaire
La morula : divisions synchrones et absence de croissance
La blastula, une structure hautement organisée
La gastrulation : mise en place des trois feuillets embryonnaires
Définition d'un feuillet embryonnaire
Suivi des mouvements gastruléens : la technique des marques colorées
Invagination de la zone marginale et mise en place du mésoderme
Extension convergente du PA et mise en place de l’ectoderme
Rotation du PV et mise en place de l’endoderme
Devenir de la gastrula tardive : mise en place de la corde et des lames latérales
L'organogenèse : mise en place des organes
Neurulation et régionalisation de l’ectoderme
Régionalisation du mésoderme
Régionalisation de l’endoderme
Chap3 Evolution des magmas, origine des séries magmatiques
1. L’ordre de cristallisation des minéraux au sein d’un magma est décrit par les séries de Bowen
2. Au sein d’une série magmatique, le magma s’enrichit en alcalins et en silice
3. La cristallisation fractionnée est un processus majeur guidant la différenciation magmatique
4. La différenciation magmatique peut aussi être due à des mélanges de magmas ou à des contaminations
5. Les séries magmatiques diffèrent suivant les contextes géodynamiques
5.1 La série tholéiitique s’observe surtout au niveau des dorsales
5.2 La série alcaline s’observe surtout au niveau intraplaque (points chauds continentaux, rifts)
5.3 La série calco-alcaline s’observe au niveau des zones de subduction et est souvent associée à des éruptions dangereuses
Ch2 Production des magmas
1. Suivant les contextes géodynamiques, la fusion partielle des roches présente des modalités et des taux de fusion différents
1.1 La fusion partielle de la péridotite se produit dans différents contextes géodynamiques
1.1.1 La fusion partielle se produit lorsque le géotherme de la péridotite croise le solidus
1.1.2 La fusion au niveau des dorsales et des rifts continentaux est due à une décompression adiabatique
1.1.3 La fusion au niveau des points chauds est due à un échauffement isobare
1.1.4 La fusion au niveau des zones de subduction est due à une hydratation
1.2 La fusion partielle de la croûte continentale (anatexie) a lieu au sein des orogènes de grande dimension
2. La fusion partielle des roches s’accompagne d’un tri géochimique des éléments
2.1 Certains éléments se concentrent dans les phases solides, d’autres dans les phases liquides
2.2 Les minéraux ayant des structures proches sont miscibles (docs commentés dans le PPT)
2.3 Les minéraux ayant des structures différentes sont immiscibles et présentent un comportement eutectique au cours de la fusion (docs commentés dans le PPT)
2.3.1 Les diagrammes binaires eutectiques
2.3.2 Les diagrammes ternaires eutectiques (docs commentés dans le PPT)
2.4 Le magma produit s’extrait de la roche-mère et entame son ascension
2.5 L’étude de la composition chimique des magmas peut permettre de remonter aux caractéristiques de la péridotite mère (docs commentés dans le PPT)
2.5.1 Le diagramme Néodyme-Strontium
2.5.2 Les diagrammes multi-élémentaires normalisés
2.5.3 Modèle du manteau obtenu par étude de la géochimie des laves
Ch1 expression des magmas
1. Les manifestations du magmatisme sont directes ou indirectes
1.1 Les roches ou projections magmatiques constituent des manifestations directes d’une activité magmatique
1.2 Le métamorphisme de contact et l’hydrothermalisme constituent une manifestation indirecte d’une activité magmatique
2. Les magmas sont émis dans des contextes géodynamiques variés, présentant divers types de dynamismes éruptifs
2.1 Les magmas sont fréquemment émis en limites de plaques
2.1.1 Les magmas émis au niveau des dorsales
2.1.2 Les magmas émis au niveau des zones de subduction
2.2 Les magmas peuvent aussi être émis en domaine intraplaque : le cas des points chauds et des rifts continentaux
2.2.1 Les magmas émis au niveau des points chauds
2.2.1 Les magmas émis au niveau des rifts et du volcanisme intraplaque
3. Les différentes roches magmatiques d’une région restreinte peuvent former des séries magmatiques
3.1 Une série magmatique peut être identifiée grâce à différents indices
3.2 Une série magmatique résulte de l’évolution dans le temps d’un même réservoir magmatique
Diversification des génomes
Les mutations géniques créent de nouveaux allèles
Origines moléculaires des mutations géniques : des événements ponctuels spontanés
Les conséquences des mutations géniques à différentes échelles
Des mutations de plus grande ampleur modifient les combinaisons alléliques
Les mutations chromosomiques
Les mutations affectant tout le jeu de chromosomes
Les brassages lors de la méiose et de la fécondation créent de nouveaux assortiments d'allèles
La méiose : passage d'une cellule-mère diploïde à 4 cellules-filles haploïdes
Le brassage inter-chromosomique : un assortiment aléatoire des chromosomes de chaque paire
Le brassage intra-chromosomique : des échanges de fragments de chromatides entre chromosomes homologues
Le hasard de la fécondation : un nouveau brassage allélique
Les mécanismes favorisant l'allogamie (exemple des Angiospermes)
Les transferts horizontaux de gènes sont un autre mécanisme de diversification des génomes
De nombreux transferts horizontaux de gènes chez les procaryotes
Des transferts horizontaux de gènes chez les eucaryotes
Reproduction sexuée
I. La diversité des cycles de reproduction
1. Le cycle des Mammifères Euthériens
2. Le cycle d'un Filicophyte : le polypode
3. Le cycle d'une Angiosperme
II. Les modalités de rapprochement des gamètes et la fécondation
1. Une fécondation externe possible en milieu aquatique
2. La fécondation interne en milieu aérien
a - Parade nuptiale
b - Accouplement et fécondation
3. Pollinisation et fécondation chez les Angiospermes
a – pollinisation par des animaux ou par le vent
b - la double fécondation des Angiospermes
c - les barrières à l'autofécondation
d - la fleur évolue en fruit et le sac embryonnaire en graine
Réplication et mitose
I) Mécanismes moléculaires de la réplication
1- Principe de la réplication : l’ADN polymérase III ajoute des nucléotides en 3’
2- Ouverture de l’ADN et formation d’un œil de réplication
3- Organisation de la fourche de réplication
II) Conservation de l’ADN versus mutations spontanées
1- Le problème des bases tautomères : des mésappariements de séquences
2- Le système de contrôle de l’ADN Pol III garantit une haute fidélité de réplication
3- Décalage du cadre de lecture et apparition de mutations étendues
4- Les mutations intervenant durant le stockage de l'ADN
5- Les conséquences des mutations spontanées
III) La mitose : une cellule-mère produit deux cellules filles identiques
1- Le cycle cellulaire eucaryote
2- Les particularités de la réplication (interphase S) chez les eucaryotes
3- La prophase : compaction des chromosomes et formation du fuseau de division
4- La métaphase : formation de la plaque métaphasique
5- L'anaphase : ascension polaire des chromosomes monochromatidiens et élongation cellulaire
6- La télophase : reformation des noyaux
7- La cytocinèse : séparation des deux cellules-filles
Traduction, maturation et adressage des protéines
I. La traduction : de la séquence nucléotidique à la séquence protéique
1) Les acteurs de la traduction
2) Initiation de la traduction
3) Elongation de la chaine polypeptidique
4) Terminaison de la traduction au niveau d’un codon STOP
5) Le contrôle de la traduction
II. Les modifications post-traductionnelles et l'adressage des protéines
1. Acquisition de la forme grâce à des protéines chaperonnes
2. L'adressage des protéines néosynthétisées : présence d'une information de position
3. Recyclage des protéines
La transcription et con contrôle
I) La transcription : réalisation d’une copie mobile de l’ADN
1) Principe de la transcription : rôle de la complémentarité des bases
2) Initiation de la transcription : fixation sur le promoteur, intervention de facteurs de transcription
3) Polymérisation des nucléotides par l'ARN polymérase II
4) Terminaison : des séquences annonçant la fin de la transcription
II) Le contrôle de la transcription chez les eucaryotes
1) l’état de condensation de la chromatine : notion d'épigénétique
2) les facteurs spécifiques de la transcription
3) les séquences régulatrices de la transcription
III) Les maturations post-transcriptionnelles des ARN prémessagers
1) l’addition d’une coiffe 5’ et d’une queue 3’polyadénylée pour les ARNm
2) l’épissage des ARNm
3) l’export des ARNm du noyau vers le cytosol
Organisation des génomes
I) Le génome des eubactéries, un génome compact
Les supports de l’information génétique chez les procaryotes
Des génomes compacts
Les échanges de séquences entre les procaryotes : la conjugaison
La régulation de l’expression de l’information génétique : un système d’opérons
II) Le génome eucaryote nucléaire, un génome dispersé riche en séquences répétées
Observations de l’ADN : réalisation d'un caryotype
Organisation de l’information génétique nucléaire chez les eucaryotes
Des séquences codantes dispersées
La présence de gènes morcelés présentant un épissage
Le paradoxe de la valeur C
III) Organisation des génomes mitochondriaux et chloroplastiques : des similitudes avec les procaryotes
Comparaison génome mitochondrial/génome des bactéries pourpres
Comparaison génome chloroplastique/génome des cyanobactéries
Les enzymes
I. Les conditions thermodynamiques de réalisation d'une transformation chimique
1. Les différentes expressions possibles de ΔrG
2. La nécessité de couplages réactionnels
II. Les enzymes, des biocatalyseurs permettant des couplages réactionnels
Les enzymes diminuent l’énergie d’activation nécessaire à une réaction
Les enzymes michaéliennes ont une cinétique hyperbolique
Les enzymes allostériques ont une cinétique sigmoïde
III. La régulation de l'activité enzymatique
1. Le contrôle par les facteurs physico-chimiques : T, pH
2. Le contrôle par des phosphorylations
3. Le contrôle par la fixation de ligands
IV. La nature des enzymes et des réactions qu’elles catalysent contribue à la spécialisation cellulaire
1. Une cellule spécialisée sécrète des enzymes particulières, sous contrôle de l’environnement
2. Les compartiments cellulaires possèdent des enzymes spécifiques
Membranes et message nerveux
I) Le potentiel de membrane est dû à des flux ioniques transmembranaires
1- Mesure d’une ddp transmembranaire sur un axone de calmar
2- Le potentiel d’équilibre d’un ion dépend de facteurs chimiques et électriques (Loi de Nernst)
3- Le potentiel de membrane dépend de la perméabilité sélective de la membrane plasmique
II) Les potentiels d'action des cellules excitables sont à l'origine du message nerveux électrique
1- le potentiel d'action : une ddp au décours stéréotypé se propageant sans atténuation
2- Les cellules excitables ont des canaux ioniques tensiosensibles à l'origine des PA
3- Propagation régénérative du potentiel d'action le long de l'axone
4- Cas des neurones myélinisés
III) La synapse : un relai chimique du message nerveux entre cellules excitables
Membranes et échanges
Les particules de grande taille ainsi que certaines molécules sont importées, transportées ou exportées grâce à la formation de vésicules cytosoliques
1.1 Le trafic vésiculaire est à l’origine d’un flux de matière et de membrane au sein des cellules eucaryotes
1.2 Les cytoses permettent les échanges entre la cellule et son milieu
Des lois thermodynamiques régissent les échanges transmembranaires
2.1. Les modalités thermodynamiques du passage d’une molécule à travers une membrane dépendent de plusieurs facteurs
2.2. Le passage d’un soluté non chargé dépend de sa différence de concentration de part et d’autre de la membrane
2.3. Le passage de l’eau dépend du potentiel hydrique
2.4. Le passage d’un soluté chargé dépend de sa différence de concentration de part et d’autre de la membrane, de sa charge et de la répartition des charges de part et d’autre de la membrane
Les transports transmembranaires passifs ne demandent pas d’énergie
3.1 La diffusion simple ne concerne qu’un nombre restreint de molécules
3.2 La diffusion facilitée se fait au moyen de protéines transmembranaires
Les canaux, non saturables, présentent une cinétique linéaire
Les transporteurs saturables présentent une cinétique hyperbolique
Les transports transmembranaires actifs demandent un apport d’énergie chimique
4.1 Les transports actifs primaires utilisent l’énergie d’hydrolyse de l’ATP
4.2 Les transports actifs secondaires utilisent l’énergie de gradient
MEC et cytosquelette
Le cytosquelette est responsable de l'architecture et de la dynamique de la cellule
1- les microfilaments d'actine assurent le soutien des villosités et la motilité cellulaire
2- les microtubules assurent le trafic vésiculaire, les divisions cellulaires et forment cils et flagelles
3- les filaments intermédiaires type kératine assurent le soutien permanent de la cellule
Les matrices extracellulaires sont des gels hydratés liés fonctionnellement aux cellules
1- La matrice extracellulaire animale est un réseau essentiellement protéique
a- le collagène forme des fibrilles résistantes
b- l'élastine et les protéoglycanes assurent l'élasticité et l’hydratation de la MEC
c- la fibronectine et la laminine pontent les divers éléments de la MEC
d- imprégnation par des composés minéraux et rigidification : ex de l'os
2- La matrice extracellulaire végétale désigne la paroi pecto-cellulosique et la lamelle moyenne
a- la cellulose forme des fibrilles résistantes
b- l'expansine assure la croissance irréversible de la paroi primaire
c- hémicellulose et pectine pontent les divers éléments de la MEC
d- les plasmodesmes assurent les échanges entre cellules
e- la lignification conduit à la mort des cellules et rigidification pariétale
3- le peptidoglycane bactérien est une paroi particulière
Les jonctions intercellulaires des cellules animales assurent des rôles diver
1- Les jonctions serrées maintiennent la polarité cellulaire et limitent les flux paracellulaires
2- Les jonctions GAP assurent le passage de petites molécules
3- Les jonctions adhérentes assurent la cohésion des tissus
a- ceinture d'adhérence et desmosomes assurent l'adhérence cellule-cellule
b- les hémidesmosomes et points focaux assurent l'adhérence cellule-matrice
La forme de la Terre
Convection et dynamique des enveloppes terrestres
Structure de la Terre
Risques naturels
Datation en géologie
Ressources naturelles
TP Cartographie
AA et protéines
Propriétés des acides alpha-aminés et réalisation de la liaison peptidique
Les acides aminés ont un état d’ionisation dépendant du pH
La diversité des acides aminés repose sur les caractéristiques de leurs radicaux
La liaison peptidique : une liaison amide plane et peu mobile, établie par condensation
Les protéines, des polymères présentant différents niveaux structuraux
Mise en évidence de l’importance de la structure d’une protéine (expérience d’Anfinsen)
Méthodes d'étude de la structure des protéines : diffraction aux rayons X, RMN, informatique
La structure primaire des protéines : un enchainement séquencé d'acides aminés
Les structures secondaires (hélices α et feuillets β) et les domaines fonctionnels
L'organisation tridimensionnelle dépend de la séquence de la protéine et détermine sa fonction
a- les liaisons faibles et les ponts disulfures réduisent l'agitation thermique des radicaux
b- les protéines peuvent avoir des domaines transmembranaires (voir cours sur les membranes)
c- les protéines peuvent être glycosylées : exemple d'une O-glycosylation sur sérine
La structure IV, un assemblage de plusieurs chaines polypeptidiques
Les protéines, des macromolécules dynamiques pouvant interagir avec d'autres molécules
Les interactions ligand-protéine s'établissent grâce à la forme spécifique des protéines
L'acquisition de propriétés supplémentaires grâce à une structure quaternaire
Les facteurs pouvant affecter l'activité des protéines
a- les facteurs physiques : exemples température
b- les facteurs chimiques : pH ou fixation d'un ligand (ex GTP sur protéine G, AMPc sur PKA)
Ouverture : Les lipoprotéines sont des assemblages complexes de lipides et protéines
Nucléotides et AN
Les nucléotides : des molécules solubles de petite taille à rôles informationnels ou énergétiques
Le nucléotide : une base azotée reliée à un pentose phosphorylé
Les nucléotides peuvent s'associer à des protéines
Rôle de l'ATP dans le métabolisme : une monnaie énergétique
Rôles des coenzymes redox dans le métabolisme énergétique
Rôles de la coenzyme A dans le métabolisme énergétique
Polymérisation des nucléotides et formation d’une liaison 3’5’ phosphodiester
La double hélice d’ADN, relation structure-fonction
L’ADN : 2 chaines de nucléotides complémentaires
Le message génétique est contenu dans la séquence nucléotidique
Les différents ARN, relation structure-fonction
Les ARNm, des intermédiaires mobiles entre l'ADN et la synthèse protéique
Les ARNt transportent les acides aminés jusqu'au lieu de la traduction
Les ARNr catalysent la formation de la liaison peptidique
Les glucides
Les oses sont des molécules chirales et hydrophiles
Les oses portent une fonction carbonyle et plusieurs fonctions hydroxyle
Les oses sont des molécules chirales
Les oses à 5 ou 6 carbones existent sous forme linéaire et cyclique
Les oses ont des propriétés réductrices
Les dérivés d'oses
Synthèse et dégradation des oses au sein du métabolisme cellulaire
Les oses sont fabriqués à partir du glycéraldéhyde et de la DHAP
La dégradation des oses constitue une source d'énergie pour les cellules
Les oses réagissent par condensation et forment des diosides
Diversité des liaisons osidiques
Les diosides peuvent être réducteurs ou non
Les formes réductrices sont très réactives : maltose alpha, cellobiose bêta,
Le saccharose, dioside non réducteur, est la forme glucidique circulante privilégiée chez les plantes
Polymérisation des oses en macromolécules aux fonctions variées
Des polymères à rôle de réserve : amidon végétal, glycogène animal
Des polymères à rôle de structure : cellulose, chitine, glycanes
Les polymères à rôle informationnel : glycanes
Les lipides
I) Les lipides, des molécules amphiphiles ou hydrophobes
Les lipides aliphatiques
a- diversité des acides gras
b- estérification des acides gras avec des alcools
Les lipides aromatiques : ex des stéroïdes
II) Les rôles biologiques des lipides
1) Les triglycérides, des lipides de réserve énergétique
2) Les lipides de structure
a- les phospholipides membranaires et le cholestérol, composants des membranes biologiques
b- Les cérides, composants des cires animales et végétales
3) Autres rôles des lipides
L'eau et les petites molécules organiques
(poly complet)
La Vache
I) Les fonctions de relation : la vache dans son milieu de vie
1) L'écosystème de la vache : le pâturage
2) Les interactions intra- et inter-spécifiques
3) L'immunité : une protection contre les infections
4) La perception sensorielle et la communication
5) La locomotion : un animal adapté à la marche
6) Le système nerveux : intégration des informations sensorielles et coordination
7) Régulations et adaptations de l'organisme face à des variations d'origine interne ou externe
a- par voie nerveuse : la thermorégulation
b- par voie hormonale : régulation de la glycémie
II) Les fonctions de nutrition : se procurer matière et énergie par hétérotrophie
1) La digestion chez un herbivore ruminant
2) La respiration : se procurer du dioxygène et éliminer le CO2
3) La circulation sanguine : mise en mouvement du sang par le cœur
4) Élimination des déchets métaboliques
III) La fonction de reproduction : un processus conservatoire et diversificateur
1) Organisation des appareils génitaux mâles et femelles
2) Accouplement, fécondation et gestation
3) Vêlage et lactation
IV) Place de la vache dans la classification phylogénétique
