Biologie - Chapitre 1 (Partie 1)

Qu'est-ce que la vie ? Comment se crée la vie ?

L’organisation cellulaire (composition d’une ou de plusieurs cellules), la complexité ordonnée, la sensibilité (perception de l’environnement et réponses), le métabolisme, la croissance-le développement et la reproduction, l’homéostasie (faculté pour un système de maintenir une certaine stabilité), et l’adaptation évolutive.

Quelles sont les caractéristiques du vivant ?

C’est l’ensemble des réactions biochimiques au sein des cellules. Il se divise en deux réactions : le catabolisme et l’anabolisme.

Explique-moi le métabolisme.

Qu’est-ce que la réaction anabolique ? + exemple

Cette réaction englobe toutes les réactions chimiques de synthèses moléculaires de l’organisme, notamment la synthèse de la protéine.

Qu’est-ce que la réaction catabolique ? + exemple

Cette réaction englobe toutes les réactions chimiques de dégradation et d’oxydation provoquant de l’énergie, notamment la digestion des aliments.

Anabolisme et catabolisme, endergonique ou exergonique ?

Catabolisme = Exergonique, Anabolisme = Endergonique.

En gros, la cellule grandit pour se rediviser (méiose, mitose), par exemple lors de la reproduction, on crée un zygote. Il est important de noter que les espèces ont inscrits dans leurs gènes leurs caractéristiques à leurs constructions.

Explique-moi la croissance, le développement et la reproduction dans le cadre du vivant.

Soit de manière sexuée ou de manière asexuée, la différence est que la manière sexuée permet une diversité génétique tandis que la manière asexuée provoque la simple création d’un clone.

Quelles sont les différentes manières de se reproduire chez les êtres vivants ?

Le système isolé : il n’échange ni matière, ni énergie avec l’extérieur (il n’existe pratiquement pas); le système fermé : il n’échange que de l’énergie mais pas de matière avec l’extérieur; le système ouvert : il échange matière et énergie avec l’extérieur.

Quels sont les différents systèmes thermodynamiques au sein du vivant ?

Donne-moi un exemple pour le système thermodynamique isolé.

Une boite scellée, bouteilles en laboratoires.

Donne-moi un exemple d’un système thermodynamique fermé.

Une boite à pique-nique, une pompe à chaleur, un réfrigérateur, un frigo, casserole scellée par de l’eau bouillante, une bombe aérosol sous pression.

Donne-moi un exemple d’un système thermodynamique ouvert

Une cuisinière, un être humain, un animal, le soleil.

Pour maintenir une certaine stabilité, l’organisme humain garde une même température, quand il fait trop chaud : on sue, quand il fait trop froid : on frissonne.

Donne-moi un exemple concret d’homéostasie chez le vivant.

Un ensemble d’individus capable de se reproduire entre eux et de créer une descendance fertile.

Comment définit-on l’espèce ?

Le Big Bang, la période Hadéenne, la période Archéenne, la période Protérozoïque, la période Phanérozoïque dont l’époque Cambrienne et Dévonienne.

Quelles sont les diverses périodes importantes constituant le vivant ?

Il y a d’abord eu le Big Bang (15 milliards d’années) avec la formation du système solaire (4,6 millairds d’années). Puis, la vie apparaît sur Terre petit à petit (3,8 milliards à 3,5 millairds d’années). Pendant longtemps, la Terre n’est pas prête pour la vie car essentiellement volcanique, mais à la fin de la Période Hadéenne, elle refroidit. C’est à la période Archéenne que date l’origine de la vie grâce au refroidissement.

Fais-moi un petit résumé de l’apparition du vivant.

Il y a 4,6 à 3,7 milliards d’années, cette période se caractérise par la formation des premières roches, mais ne permet pas la vie car la Terre est volcanique. Elle se finit par un refroidissement.

Période Hadéenne ?

Période Hadéenne

Il y a 4,6 à 3,7 milliards d’années, cette période se caractérise par la formation des premières roches, mais ne permet pas la vie car la Terre est volcanique. Elle se finit par un refroidissement.

Il y a 3,7 à 2,5 milliards d’années, cette période est marquée par un refroidissement, et c’est à cette période qu’on date l’origine de la vie car on y retrouve les plus anciens fossiles de procaryotes (3,5 milliards d’années).

Période Archéenne ?

Période Archéenne.

Il y a 3,7 à 2,5 milliards d’années, cette période est marquée par un refroidissement, et c’est à cette période qu’on date l’origine de la vie car on y retrouve les plus anciens fossiles de procaryotes (3,5 milliards d’années).

Il y a 2,5 à 0,54 milliards d’années, cette période est marquée par une apparition particulière de forme de vie : la cyanobactérie. L’oxygène dans l’atmosphère prend davantage de place, suivie quelques années plus tard des eucaryotes.

Période Protérozoïque ?

Période Protérozoïque

Il y a 2,5 à 0,54 milliards d’années, cette période est marquée par une apparition particulière de forme de vie : la cyanobactérie. L’oxygène dans l’atmosphère prend davantage de place, suivie quelques années plus tard des eucaryotes.

Il y a 0,54 milliards d’années à maintenant, c’est une période qui se caractérise par la plus grande explosion des formes de vie, principalement à l’époque Cambrienne. La conquête de la terre ferme se fait aussi (époque Dévonienne). Pendant longtemps, les reptiles règnent, puis sont remplacés par les mammifères. 

Période Phanérozoïque ?

Période Phanérozoïque 

Il y a 0,54 milliards d’années à maintenant, c’est une période qui se caractérise par la plus grande explosion des formes de vie, principalement à l’époque Cambrienne. La conquête de la terre ferme se fait aussi (époque Dévonienne). Pendant longtemps, les reptiles règnent, puis sont remplacés par les mammifères. 

Il y a 7 millions d’années.

Quand sont enfin apparus les Hommes ?

Il n’y en a pas vraiment, mais une idée pousse que l’atmosphère aurait été composée de 80% de vapeur d’eau, de 10-15% de dioxyde de carbone, de 5% d’azote, de dihydrogène (pas d’oxygène), de sulfide d’hydrogène, d’ammoniaque et de méthane.

Quel est le consensus de la composition de l’atmosphère primitive ?

Elle est considérée comme une atmosphère réductrice vu qu’elle n’aurait presque pas d’oxygène, soit une atmosphère donneuse d’électrons.

Comment est considérée l’atmosphère primitive ?

1) La chimie atmosphérique est prébiotique, 2) les sources hydrothermales contribuent, 3) les sources extraterrestres jouent.

Quelles sont les hypothèses concernant l’apparition des molécules organiques ?

Stanley Miller tente de vérifier comment des molécules organiques pourraient se former au sein d’une atmosphère réductrice. Pour se faire, il fait l’expérience de faire tourner dans une machine l’atmosphère primitive. Résultat : il découvre que 15% du carbone contenu dans le méthane s’est incorporé dans des molécules organiques.

Décris-moi l’hypothèse “la chimie atmosphérique est prébiotique”.

Le formaldéhyde, le cyanure d’hydrogène, l’acide formique, l’urée, la glycine, l’alanine, et des acides aminés.

Quelles sont les molécules organiques trouvée dans l’expérience de Miller ?

La théorie de la soupe primitive : il y aurait eu accumulation au sein des océans primitifs, relatifs à la chimie atmosphérique (pluie).

Quelle autre théorie aurait accompagnée celle de Miller ?

C’est une chimie comprenant, sans impliquer des réactions biologiques, toutes les voies possibles menant des substances inorganiques à des substances organiques.

Qu’est-ce que la chimie prébiotique ?

C’est l’idée qu’il y ait un environnement propice à la création de molécules organiques, soit une transposition de ce que dit Miller aux milieux océaniques et particulièrement aux sources hydrothermales sous l’eau.

Décris-moi l’hypothèse des sources hydrothermales chaudes.

Dans le cadre de la présence de méthane, d’ammoniac, de dihydrogène, de sulfure d’hydrogène et de sulfure de fer en abondance, G. Wachtershauser propose cette réaction : FeS+H2S → FeS2+H2. H2 réagit ensuite avec du CO2 pour former du méthane et d’autres molécules, et si azote, des acides aminés peuvent se former.

Donne-moi un exemple concret de l’hypothèse des sources hydrothermales chaudes.

Il est pensé que vu que les astéroïdes frappaient la Terre assez fréquemment, ceux-ci transportaient des molécules organiques. Cela se confirme par la présence de plus de 92 différents acides aminés au sein d’une météorite.

Décris-moi l’hypothèse des sources extraterrestres.

La Météorite de Murchinson qui était composée à 12% d’H2O.

Donne-moi un exemple de l’hypothèse des sources extraterrestres. 

La polymérisation des molécules organiques simples (passage aux molécules complexes), la concentration locale des macromolécules et les intéractions (ADN, lipides, protéines, etc), la compartimentation (naissance de protocellule à placer quelque part), l’apparition des premiers systèmes catalytiques et les débuts de métabolisme (accélération du déroulement du métabolisme et oxydation pour avir de l’énergie).

Quels ont été les différents événements hypothétiquement nécessaires pour produire la vie ?

Il est pensé que la construction des macromolécules se fait à partir de molécules simples et de structures laminaires possédées par l’argile. L’argile, retenant les molécules organiques de la soupe primitive grâce à ses capacités de catalyseur, permet la formation de moélcules plus grandes et plus complexes.

Comment est-il supposé que la polymérisation des molécules organiques simple s’est faite ?

Ce sont des polymères d’acides aminés analogues à des protéines mais qui, à l’opposé, sont formées par des réactions de condensation en dehors d’organismes vivants (typiquement l’argile). 

Qu’est-ce que des proténoïdes ?

Les molécules amphipathiques simples sont capable de former des bicouches (ce qui est probable car lors de la chimie prébiotique) et en milieu aqueux, elles peuvent s’agencer queues hydrophobes vers l’intérieur et tête hydrophobe vers l’extérieur, formant une bicouche lipidique, micelles et vésicules. 

Comment se seraient formées les cellules primitives (protocellules) ?

C’est une molécule possédant un groupement hydrophile et un groupement hydrophobe. 

Qu’est-ce qu’une molécule amphipatique simple ?

Elles se composent de phospholipides constitués d’une tête hydrophile composée d’une molécule de glycérol, d’un groupement phosphate et d’une molécule polaire; d’une queue hydrophobe composée de chaines hydrocarbonnées et de 2 acides gras liés de manière covalente au glycérol.

Comment se composent les membranes cellulaires actuelles ?

C’est un organisme relativement petit contenant une bicouche lipidique.

Qu’est-ce qu’une vésicule ?

La création de vésicules, au travers de prélevement de molécules amphipatiques simples sur des météorites, prouvent l’existence précédente de celles-ci au sein de météorites, donc, qu’elles auraient déjà été présentes au cours de l’ère primitive.

Quels ont été les constats faits par Szostak par rapport aux bicouches lipidiques ?

La présence prébiotique des molécules nécessaires est probable, les vésicules sont capable d’encapsuler des macromolécules, les vésicules sont dotées d’une perméabilité sélective, et elles sont capables de croissance et de division.

Quelles sont les qualités de l’hypothèse de la formation des cellules primitives (protocellules) vue en cours ?

Les conditions et paramètres ont besoin d’être précis pour obtenir une bicouche, mais cela reste possible que cela se soit passé vu que les argiles favorisent la formation des vésicules et de macromolécules.

Quels sont les problèmes de l’hypothèse de la formation des cellules primitives (protocellules) vue en cours ?

La bicouche lipidique ne laisse passer que les très petites molécules non chargées (O2, CO2) ou des molécules de grande taille hydrophobes (oestrogènes, hormones dérivées au choléstérol, etc). Mais les molécules hydrophiles ne peuvent pas traverser cette membrane sans aide (protéines transmembranaires nécessaires et faisant office de canal ou de transporteurs).

Comment se fait le transport membranaire (perméabilité sélective) maintenant ?

Comment la vésicule a-t-elle pu laisser rentrer des molécules de base du métabolisme, genre lesucre et la sortie des déchets du métabolisme ?

Quel est le questionnement face au transport membranaire à l’époque primitive ?

La semi-cellule, soit qu’une membrane lipidique en cloche qui repose sur un substrat minéral poreux catalytique isolant l’intérieur, l’extérieur tout en assurant les échanges nécssaires au métabolisme. 

Quelle est la réponse donnée au questionnement face au transport membranaire à l’époque primitive ?

Pour faire de la protéine, on a besoin d’acides nucléiques; pour avoir des acides nucléiques, on a besoin de protéines. Qui est apparu en premier ?

Quel est le dilemme de la poule et de l’oeuf au sein des systèmes catalytiques ?

1) RNA World : ARN précède ADN et protéines, capables de se répliquer lui-même et commettant des erreurs, ce qui a permis évolution. 2) Protein World : les proténoïdes ont des propriétés catalytiques et étaient là avant. 3) RNA et Protein World : un mélange des deux.

Quelles sont les trois théories pour déterminer qui est arriver avant entre l’acide nucléique et les protéines ?

La RNA World qui dit que l’ARN serait le premier catalyseur et support d’infos génétiques.

Quelle théorie est la plus considérée pour déterminer qui étaient avant entre l’acide nucléique et les protéines ?

Ce sont des enzymes, molécules d’ARN aux propriétés catalytiques capable d’assembler des morceaux d’ARN selon des processus habituels aux enzymes.

Que sont les ribozymes ?

1) Le monde prébiotique, soit l’assemblage des acides nucléiques, 2) le monde de l’ARN, soit l’apparition de l’ARN, des ribozymes, 3) le monde de l’ADN et de la protéine.

Dans quel ordre se feraient alors les choses concernant l’apparition des cellules telles qu’elles sont aujourd’hui ?