Biologie Générale - Cours UMONS

Flashcards de révision basées sur le cours de Biologie Générale de l'UMONS (JM Colet), couvrant les caractéristiques du vivant, la structure et la physiologie cellulaire, la biochimie métabolique, les procaryotes, les virus, ainsi que la phylogénie et l'anatomie comparée des règnes des Protistes, Champignons, Végétaux et Animaux.

Comment Claude Bernard définit-il l'homéostasie ?

L'homéostasie est la capacité d'un système vivant à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes externes.

Quelle est la distinction fondamentale entre l'anabolisme et le catabolisme au sein du métabolisme ?

L'anabolisme est l'assemblage de petites molécules en molécules plus grandes avec consommation d'énergie, tandis que le catabolisme est la destruction de grandes molécules en plus petites avec libération d'énergie.

Selon Carl von Linné, de quoi se compose la nomenclature binomiale d'une espèce ?

Elle se compose d'un nom de genre au nominatif singulier débutant par une majuscule et d'une épithète spécifique écrite entièrement en minuscules, tous deux réputés latins.

Quels sont les cinq règnes du vivant établis par Robert Whittaker en 1969 ?

Les Monères, les Protistes, les Champignons, les Plantes et les Animaux.

En quelles deux divisions Carl R. Woese a-t-il scindé le règne des Monères en 1975 ?

En Archaeobactéries (ou Archées, vivant en conditions anaérobies strictes) et en Eubactéries (bactéries vraies, pour la plupart aérobies).

Quels sont les trois principes fondamentaux de la théorie cellulaire ?

1. La cellule est l'unité de base de la structure de tous les organismes ; 2. Tous les organismes sont constitués d'une ou plusieurs cellules ; 3. Toutes les cellules se développent à partir de cellules préexistantes (« Omnis cellula e cellula »).

Qui a formulé le troisième principe de la théorie cellulaire (« Omnis cellula e cellula ») en 1855 ?

Rudolf Virchow.

Quelle est la limite de résolution d'un microscope optique classique comparée à celle d'un microscope électronique en transmission ?

La limite de résolution d'un microscope optique est d'environ $0{,}2\,\mu\text{m}$, tandis que le microscope électronique en transmission atteint une limite 1 000 fois plus petite, soit $0{,}2\,\text{nm}$.

Quels organites ne font PAS partie du système endomembranaire chez les eucaryotes ?

Les mitochondries, les peroxysomes et les chloroplastes.

Quelle expérience historique menée en 1925 par E. Gorter et R. Grendel a démontré la structure en bicouche de la membrane plasmique ?

L'extraction des lipides de membranes de globules rouges et leur étalement à l'interface air-eau, révélant que la monocouche lipidique occupait une surface double de celle de la membrane cellulaire.

Quels rôles respectifs jouent la flippase et la floppase dans le maintien de l'asymétrie transmembranaire des phospholipides ?

La flippase catalyse la translocation dépendante de l'ATP de la phosphatidylsérine et de la phosphatidyléthanolamine du feuillet externe vers le feuillet interne, tandis que la floppase catalyse le transfert des autres phospholipides du feuillet interne vers l'externe.

Quelles sont les caractéristiques physico-chimiques des radeaux lipidiques (« lipid rafts ») ?

Ce sont des microdomaines de faible densité, insolubles dans les détergents non ioniques comme le Triton, enrichis en cholestérol et en glycosphingolipides à chaînes d'acides gras insaturés, contenant environ 4 % des protéines membranaires.

Quelle protéine intégrale majeure de l'érythrocyte ancre la membrane au cytosquelette via l'ankyrine et la protéine 4.2 ?

La protéine de la bande 3 (ou échangeur anionique AE1).

Quelles sont les concentrations physiologiques moyennes des ions $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Cl}^-$ et $\text{Ca}^{2+}$ dans les milieux extracellulaire et intracellulaire ?

Milieu extracellulaire : $\text{Na}^+ = 140\,\text{mM}$, $\text{K}^+ = 3\,\text{mM}$, $\text{Cl}^- = 146\,\text{mM}$, $\text{Ca}^{2+} = 1{,}5\,\text{mM}$. Milieu intracellulaire : $\text{Na}^+ = 14\,\text{mM}$, $\text{K}^+ = 140\,\text{mM}$, $\text{Cl}^- = 14\,\text{mM}$, $\text{Ca}^{2+} = 0{,}0001\,\text{mM}$.

Comment fonctionne la pompe $\text{Na}^+/\text{K}^+\text{-ATPase}$ et quelle part de l'ATP cellulaire consomme-t-elle ?

Elle transporte activement 3 ions $\text{Na}^+$ vers l'extérieur et 2 ions $\text{K}^+$ vers l'intérieur de la cellule contre leurs gradients de concentration, consommant environ 25 % de l'ATP cellulaire total.

Quelles sont les étapes successives de la phagocytose réalisée par un macrophage ?

1. Adhésion du microorganisme ; 2. Formation de pseudopodes entourant la particule ; 3. Fusion en un phagosome ($0{,}2\text{ à }5\,\mu\text{m}$) ; 4. Fusion avec les lysosomes primaires en phagolysosome ; 5. Dégradation enzymatique en biomonomères ; 6. Élimination des déchets par diffusion ou exocytose.

Quel est le rôle de la clathrine dans la pinocytose spécifique médiée par récepteurs ?

Elle se fixe sur le domaine intracellulaire des récepteurs liés à leur ligand pour former un manteau autour de la membrane invaginée, formant des puits tapissés (« coated pits ») puis des vésicules tapissées (« coated vesicles »).

Quels sont les trois types de filaments protéiques composant le cytosquelette et leurs diamètres respectifs ?

Les microfilaments d'actine ($5\text{ à }9\,\text{nm}$), les filaments intermédiaires ($\sim 10\,\text{nm}$) et les microtubules ($\sim 25\,\text{nm}$).

Quelle est la composition en sous-unités et en ARNr des ribosomes procaryotes ($70\text{S}$) et eucaryotes ($80\text{S}$) ?

Procaryotes ($70\text{S}$) : sous-unité $50\text{S}$ (ARNr $23\text{S}$, $5\text{S}$ + 34 protéines) et $30\text{S}$ (ARNr $16\text{S}$ + 21 protéines). Eucaryotes ($80\text{S}$) : sous-unité $60\text{S}$ (ARNr $28\text{S}$, $5{,}8\text{S}$, $5\text{S}$ + ~50 protéines) et $40\text{S}$ (ARNr $18\text{S}$ + ~33 protéines).

Quel complexe ribonucléoprotéique reconnaît la séquence-signal d'une protéine pour l'adresser au réticulum endoplasmique rugueux ?

La particule de reconnaissance du signal ou SRP (Signal Recognition Particle).

Quels sont les deux complexes de translocation qui assurent l'importation des protéines dans les mitochondries ?

Le complexe TOM (Translocon of the Outer Membrane) pour la membrane externe et le complexe TIM (Translocon of the Inner Membrane) pour la membrane interne.

Quels sont les signaux d'adressage peptidiques dirigeant les protéines vers la matrice des peroxysomes ?

Le peptide PTS1 (motif C-terminal sérine-lysine-leucine-COOH) et le peptide PTS2 (motif N-terminal variable).

Comment s'effectue la dégradation ciblée des protéines cellulaires par le système ubiquitine-protéasome ?

L'ubiquitine ligase attache de manière covalente des chaînes d'ubiquitine (76 acides aminés) sur les protéines cibles avec consommation d'ATP, qui sont ensuite reconnues et dégradées en peptides par le protéasome, l'ubiquitine étant recyclée.

Quelle est la fonction biologique des glyoxysomes présents dans les graines végétales ?

Ils contiennent des enzymes qui convertissent les acides gras stockés en hydrates de carbone (sucres) nécessaires à la germination et à l'édification des parois cellulaires.

Quelles GTPases de la famille des dynamines régulent respectivement la fission et la fusion mitochondriales chez l'Homme ?

DRP1 (Dnm1 chez la levure) pour la fission, et les mitofusines (MFN/Fzo1) ainsi qu'OPA1 (Mgm1 chez la levure) pour la fusion.

Quelles sont les 8 acides aminés essentiels chez l'adulte humain ?

Le tryptophane, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la thréonine, la valine, la leucine et l'isoleucine.

Sur quel principe repose le dosage spectrophotométrique des protéines par la méthode de Bradford ?

Sur le déplacement d'absorbance du bleu de Coomassie qui passe de $465\text{--}470\,\text{nm}$ (forme cationique libre rouge/marron) à $595\,\text{nm}$ (forme anionique liée bleue) lors de sa liaison aux acides aminés basiques et résidus hydrophobes.

En quoi les micro-ARN (miARN) diffèrent-ils des petits ARN interférents (siARN) par leur origine ?

Les miARN proviennent de gènes qui leur sont propres et sont transcrits par l'ARN polymérase II sous forme de précurseurs (pri-miARN), tandis que les siARN dérivent soit de sources exogènes (virus, ARNdb injecté), soit de sources endogènes exoniques.

En quoi l'hypothèse de l'ajustement induit de Daniel Koshland (1958) affine-t-elle le modèle « clé-serrure » d'Emil Fischer (1894) ?

Elle postule que les enzymes sont flexibles : la liaison du substrat induit un remodelage conformationnel du site actif permettant d'optimiser la catalyse et de stabiliser l'état de transition.

Quel est le bilan net en ATP et en transporteurs réduits de la glycolyse par mole de glucose ?

Un gain net de 2 moles d'ATP (4 formées moins 2 consommées) et 2 moles de $\text{NADH} + \text{H}^+$.

Quel est le devenir du pyruvate chez l'Homme en condition d'anaérobie ?

Il est réduit en acide lactique (lactate) par la lactate déshydrogénase, avec réoxydation d'une molécule de $\text{NADH} + \text{H}^+$ en $\text{NAD}^+$.

Quels produits riches en énergie sont générés par un tour complet du cycle de Krebs (à partir d'une molécule d'Acétyl-CoA) ?

3 $\text{NADH} + \text{H}^+$, 1 $\text{FADH}_2$ et 1 $\text{ATP}$ (via transphosphorylation du GTP), soit un rendement théorique de 12 ATP au niveau respiratoire (10 ATP en réalité).

Quels sont les quatre complexes protéiques constituant la chaîne respiratoire mitochondriale ?

Complexe I (NADH-coenzyme Q oxydoréductase), Complexe II (succinate-coenzyme Q oxydoréductase), Complexe III (coenzyme Q-cytochrome c oxydoréductase) et Complexe IV (cytochrome c oxydase).

Comment l'ATP synthase (complexe $F_oF_1$) exploite-t-elle le gradient électrochimique de protons ?

Le canal transmembranaire $F_o$ laisse refluer sélectivement les protons de l'espace intermembranaire vers la matrice, fournissant l'énergie motrice à la sous-unité $F_1$ pour condenser l'ADP et le Pi en ATP.

Quels événements caractérisent respectivement les phases G1, S et G2 de l'interphase eucaryote ?

G1 : croissance, synthèse protéique et début de duplication du centrosome ; S : réplication de l'ADN et fin de duplication du centrosome ; G2 : vérification et réparation de l'ADN, synthèse des histones et de la tubuline.

Qu'est-ce qui distingue l'anaphase I de la méiose de l'anaphase de la mitose ?

Lors de l'anaphase I, ce sont les paires de chromosomes homologues qui se séparent vers les pôles opposés (les chromatides sœurs restant unies), alors qu'en anaphase de mitose, ce sont les chromatides sœurs qui se disjoignent.

Quelles différences morphologiques majeures opposent la nécrose et l'apoptose ?

La nécrose (accidentelle) provoque le gonflement et l'éclatement des cellules et organites avec réaction inflammatoire ; l'apoptose (programmée) préserve l'intégrité membranaire, condense la chromatine et fragmente la cellule en corps apoptotiques sans inflammation.

Quelle molécule constitutive de la paroi bactérienne est la cible d'inhibition spécifique de la pénicilline ?

La muréine (ou peptidoglycane), polymère contenant notamment de l'acide muramique.

Quelles différences structurales distinguent les bactéries à Gram-positif des bactéries à Gram-négatif ?

Les Gram-positif possèdent une épaisse couche de peptidoglycanes retenant le violet de gentiane après rinçage à l'alcool ; les Gram-négatif ont une paroi fine recouverte d'une membrane externe riche en lipopolysaccharides et se décolorent à l'alcool.

Quelles adaptations permettent aux Archaebactéries halophiles de survivre dans des milieux saturés en sel ?

L'accumulation intracellulaire de chlorure de potassium ($\text{KCl}$) pour équilibrer la pression osmotique, et la synthèse de bactériorubérine (pigment protecteur rouge) ou de bactériorhodopsine pour la photosynthèse non chlorophyllienne.

Qu'est-ce qu'une endospore bactérienne et quelles sont ses propriétés ?

Une forme végétative de résistance contenant l'ADN bactérien déshydraté entouré d'une paroi épaisse et indestructible, capable de résister à l'ébullition, à la congélation, à la dessiccation et aux désinfectants.

Quels rôles écologiques jouent respectivement les genres Nitrobacter et Pseudomonas dans le cycle de l'azote ?

Nitrobacter est une bactérie chimiosynthétique nitrifiante oxydant les nitrites en nitrates, tandis que Pseudomonas dégrade les matières organiques azotées mortes.

Quelle est la structure d'un bactériophage T-pair ?

Une tête polyédrique (capside) renfermant l'ADN, un tube axial entouré d'une gaine contractile, une plaque caudale, des épines et des fibres caudales extensibles.

Quelle est la différence fondamentale entre un cycle lytique et un cycle lysogénique chez les phages ?

Le cycle lytique détruit la bactérie en commandant la réplication virale et la synthèse de lysozyme ; le cycle lysogénique intègre l'ADN viral dans le chromosome bactérien sous forme de prophage latent qui se réplique sans tuer l'hôte.

Sur quelles étapes du cycle viral agissent respectivement l'AZT et la rimantadine ?

La rimantadine modifie l'acidité du milieu pour bloquer la pénétration du virus par endocytose, tandis que l'AZT (azidothymidine) agit comme inhibiteur nucléosidique bloquant l'élongation de la chaîne d'ADN viral lors de la rétrotranscription.

Quels sont les rôles respectifs du macronucleus et du micronucleus chez les Ciliés (comme la Paramécie) ?

Le macronucleus contrôle les activités métaboliques végétatives quotidiennes, tandis que le micronucleus dirige la division cellulaire et la reproduction sexuée par conjugaison.

Quel organisme unicellulaire photosynthétique, représenté sur ce schéma, possède à la fois un flagelle, un stigmate photorécepteur et un corps pyrénoïde synthétisant du paramylum ?

L'Euglène (Euglena).

Quel est le mécanisme d'action antiparasitaire prouvé de l'artémisinine contre Plasmodium falciparum ?

Son groupement peroxyde réagit avec l'atome de fer de l'hème libéré par la digestion de l'hémoglobine, produisant des radicaux libres instables à courte durée de vie qui détruisent la membrane du parasite.

Quelle division du règne des champignons est la seule à posséder une paroi cellulaire cellulosique et des spores flagellées ?

Les Oomycota (ou moisissures aquatiques, ex. Albugo candida).

Quelle est l'organisation anatomique du mycélium chez Rhizopus stolonifer (Zygomycota) ?

Il est formé d'hyphes coenocytiques ramifiés comprenant des rhizoïdes ancrant le champignon et sécrétant des sucs digestifs, et des sporangiophores érigés portant des sporanges producteurs de spores.

Quels rôles respectifs jouent le champignon et l'algue dans une association lichénique mutualiste ?

L'algue effectue la photosynthèse et fournit la matière organique ; le champignon absorbe l'eau et les minéraux du substrat, assure l'ancrage et protège l'association de la dessiccation.

Quel est le mode d'action principal des médicaments antifongiques ?

Ils agissent principalement en altérant ou perforant la membrane cellulaire des champignons, rompant l'intégrité de la cellule fongique et entraînant sa mort.

Quels trois critères biochimiques et structuraux font des Chlorophytes (algues vertes) les ancêtres des plantes terrestres ?

La présence conjointe de chlorophylles a et b en quantités égales, le stockage des réserves sous forme d'amidon, et une paroi cellulaire bien définie composée de cellulose.

Quelle tendance évolutive majeure s'observe le long de la série coloniale Chlamydomonas - Gonium - Pandorina - Eudorina - Volvox ?

L'augmentation du nombre de cellules, l'apparition d'une polarité antéro-postérieure, l'établissement de connexions intercellulaires et la différenciation entre cellules somatiques végétatives et cellules reproductrices spécialisées (oogamie).

Comment s'effectue le transport de la sève brute dans les vaisseaux du xylème des plantes vasculaires ?

Par l'évapotranspiration au niveau des stomates créant une tension négative (aspiration), combinée aux forces de cohésion et d'adhésion de l'eau par capillarité et à la poussée racinaire osmotique.

Quelle structure étanche subérifiée de l'endoderme racinaire, visible sur cette coupe, force l'eau et les solutés à emprunter la voie symplasmique ?

La bande de Caspary.

Quelles sont les distinctions anatomiques fondamentales entre la tige d'une Monocotylédone et celle d'une Dicotylédone ?

Les Dicotylédones possèdent un cambium générant des tissus secondaires (bois et liber) et des faisceaux disposés en cercle régulier ; les Monocotylédones n'ont pas de cambium (pas de croissance en diamètre) et présentent de nombreux faisceaux dispersés.

Quelles sont les longueurs d'onde d'absorption respectives des centres réactionnels des photosystèmes I et II ?

Le photosystème I absorbe à $700\,\text{nm}$ (P700) et le photosystème II absorbe à $680\,\text{nm}$ (P680).

Quelles sont les trois phases majeures du cycle de Calvin se déroulant dans le stroma des chloroplastes ?

Phase 1 : Fixation du $\text{CO}_2$ sur le ribulose bisphosphate (RuBP) par la RuBisCO ; Phase 2 : Réduction du 3-phosphoglycérate en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) via ATP et NADPH ; Phase 3 : Régénération du RuBP à partir du G3P avec consommation d'ATP.

Pourquoi la photorespiration est-elle considérée comme un processus énergétiquement coûteux pour les plantes ?

Parce que la RuBisCO fixe l'$\text{O}_2$ au lieu du $\text{CO}_2$, produisant du 2-phosphoglycolate qui doit être métabolisé dans les peroxysomes et mitochondries avec libération de $\text{CO}_2$ et consommation d'énergie sans production d'ATP.

En quoi consiste l'anatomie foliaire de Kranz caractéristique des plantes en C4 ?

Les cellules de la gaine périvasculaire forment une couronne interne compacte autour des vaisseaux conducteurs, entourée d'une couronne de cellules du mésophylle assurant la fixation préalable du $\text{CO}_2$ sous forme d'acide en C4 (malate).

Quels sont les deux grands types de symétrie corporelle chez les métazoaires illustrés sur ces figures (a) et (b) ?

(a) La symétrie radiaire (ou radiale) et (b) la symétrie bilatérale.

Quelle cellule flagellée caractéristique des Spongiaires génère le courant d'eau et assure la capture des particules nutritives ?

Le choanocyte.

Quelle est l'organisation tissulaire de l'Hydre d'eau douce (Cnidaires) ?

C'est un métazoaire diploblastique composé d'un ectoderme externe (avec myoépithélium et cnidocytes) et d'un endoderme interne entourant la cavité gastrovasculaire, séparés par une gelée acellulaire, la mésoglée.

Qu'est-ce qui caractérise l'organisation corporelle et le système nerveux d'un ver de terre (Annélides) ?

Une métamérie interne et externe avec cavités cœlomiques séparées par des dissépiments, et un système nerveux hyponeurien formé de ganglions cérébroïdes reliés à une chaîne nerveuse ventrale.

Quel est le cycle de migration de la larve d'Ascaris lumbricoides chez l'Homme après ingestion des œufs embryonnés ?

Les larves écloses dans l'intestin traversent la paroi digestive, migrent vers les poumons, remontent les bronches, la trachée puis l'œsophage, sont dégluties et retournent dans l'intestin où elles effectuent 4 mues pour devenir adultes.

Quel Céphalochordé marin, représenté ici en coupe, illustre les caractères fondamentaux des Chordés (chorde, tube nerveux dorsal creux et pharyngotrémie) ?

L'Amphioxus.

Quelles sont les trois sous-classes de Mammifères définies selon le mode de développement de leur progéniture ?

1. Les Placentaires (Euthériens), dont les petits naissent formés ; 2. Les Marsupiaux (Métathériens), dont les petits naissent immatures et s'abritent dans une poche ventrale ; 3. Les Monotrèmes (Protothériens), ovipares pondant des œufs.