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BIOLOGIE GENERALE PREPARATOIRE AUX
SCIENCES BIOMEDICALES ET
OBJECTIFS
Asseoir les concepts fondamentaux qui
régissent la vie
Situer la place des animaux dans la
diversité du monde vivant
Inculquer une culture biologique
générale
Apprendre l’observation objective et
développer le sens critique
BIOLOGIE GENERALE PREPARATOIRE AUX
SCIENCES BIOMEDICALES ET
65 h de théorie
16h de TP (4 x 4 h
8h répétitions (4 x 2h)
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VOYAGE AUX
SOURCES DE LA VIE
COMPRENDRE
APPRENDRE
APPLIQUER
CHIMIE DE LA MATIERE VIVANTE
• ATOMES
• MOLECULES
• MOLECULES ORGANIQUES
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LA CELLULE
• EUCARYOTES
• PROCARYOTES
• VIRUS
• PRIONS
• LA MEMBRANE CELLULAIRE
• LES ORGANITES CELLULAIRES
• LE CYTOSQUELETTE
• LE NOYAU
PRODUCTION D ’ENERGIE
• INTRODUCTION AU METABOLISME
• LA RESPIRATION CELLULAIRE
• LA PHOTOSYNTHESE
• LE STRESS OXYDANT
3
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ADN ET EXPRESSION DES PROTEINES
• ADN
• GENES
• CHROMOSOMES et CHROMATINE
• REPLICATION DE L ’ADN
• TRANSCRIPTION
• TRADUCTION
• ELEMENTS DE BIOLOGIE
MOLECULAIRE
CYCLE CELLULAIRE ET PERPETUATION DE LA VIE
• CYCLE CELLULAIRE
• LA MITOSE
• L ’APOPTOSE
• LA MEIOSE
• LES GAMETES
• LES CYCLES DE REPRODUCTION
INTRODUCTION A LA GENETIQUE
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LES PROTISTES ET LES MYCETES
• CARACTERISTIQUES ET DIVERSITE
DES PROTISTES
• LES PROTOZOAIRES
• LES ALGUES
• CARACTERISTIQUES ET DIVERSITE
DES MYCETES
• VIE ET REPRODUCTION
• IMPORTANCE ECOLOGIQUE
NOTIONS DE BIOLOGIE VEGETALE
• LES VEGETAUX AU NIVEAU CELLULAIRE
• CYCLES DE REPRODUCTION DES
VEGETAUX
• SPECIFICITE DES VEGETAUX
ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE ANIMALES
• NUTRITION ET DIGESTION
• RESPIRATION
• SYSTEME CIRCULATOIRE
• EXCRETION
• SYSTEME NERVEUX
• SYSTEME IMMUNITAIRE
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ORIGINE DE LA VIE, EVOLUTION ET ADAPTATION
LA VIE
Evolutionary adaptation.
Response to the
environment.
Order.
Energy processing.
Regulation.
Growth and
development.
Reproduction.
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EMERGENCE
Simple to Complex – Life’s Levels of Organization
Our journey begins here.
Les niveaux d’organisation de la vie
La Vie Résulte de l’Interaction de
la Matière et de l’Energie
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The
Chemistry
Of Life
Carbon, the Element of Life
Carbon, the Element of Life
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Fig. 4-3
Name
Molecular
Formula
Structural
Formula
Ball-and-Stick
Model
Space-Filling
Model
(a) Methane
(b) Ethane
(c) Ethene
(ethylene)
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LE 4-5
Ethane
Length
Butane
Propane
2-methylpropane
(commonly called isobutane)
Branching
1-Butene
Double bonds
Cyclohexane
Rings
2-Butene
Benzene
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ISOMERS
C4H10
Butane
Isobutane
ISOMERS
ISOMERS
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STEREO-ISOMERS
STEREO-ISOMERS
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Estradiol
Female lion
Testosterone
Male lion
MERCREDI 7 NOVEMBRE
EXAMEN POUR DE FAUX!
CHAPITRE 1, 2 ET 3
Unity in Diversity
• All life is composed of carbon compounds
(Unity)
• Diversity of life is due to various ways carbon
can be assembled
• Organic chemistry = study of the compounds
formed by carbon
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ORGANIC MOLECULES
Organic Chemistry
• Biochemistry - chemistry of living things
• Functional groups change the chemical
properties/function of a molecule
• The great diversity of life is caused by only a
few molecules with different arrangements of
functional groups
FUNCTIONAL GROUPS
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• The six functional groups that are most
important in the chemistry of life:
– Hydroxyl group
– Carbonyl group
– Carboxyl group
– Amino group
– Sulfhydryl group
– Phosphate group
STRUCTURE
(may be written HO—)
Ethanol, the alcohol present in
alcoholic beverages
NAME OF COMPOUNDS
FUNCTIONAL PROPERTIES
Is polar as a result of the
electronegative oxygen atom
drawing electrons toward itself.
Alcohols (their specific names
usually end in -ol)
Attracts water molecules, helping
dissolve organic compounds such
as sugars (see Figure 5.3).
Ethane
Functional group
Ethanol
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Acetone, the simplest ketone
EXAMPLE
STRUCTURE
NAME OF COMPOUNDS
Propanal, an aldehyde
Ketones if the carbonyl group is
within a carbon skeleton
FUNCTIONAL PROPERTIES
Aldehydes if the carbonyl group is
at the end of the carbon skeleton
A ketone and an aldehyde may
be structural isomers with
different properties, as is the case
for acetone and propanal.
EXAMPLE
STRUCTURE
Glycerol phosphate
NAME OF COMPOUNDS
Organic phosphates
FUNCTIONAL PROPERTIES
Makes the molecule of which it
is a part an anion (negatively
charged ion).
Can transfer energy between
organic molecules.
STRUCTURE
EXAMPLE
Acetic acid, which gives vinegar
its sour taste
NAME OF COMPOUNDS
Carboxylic acids, or organic acids
FUNCTIONAL PROPERTIES
Has acidic properties because it is
a source of hydrogen ions.
The covalent bond between
oxygen and hydrogen is so polar
that hydrogen ions (H+) tend to
dissociate reversibly; for example,
Acetic acid
Acetate ion
In cells, found in the ionic form,
which is called a carboxylate group.
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STRUCTURE
EXAMPLE
Glycine
Because it also has a carboxyl
group, glycine is both an amine and
a carboxylic acid; compounds with
both groups are called amino acids.
NAME OF COMPOUNDS
FUNCTIONAL PROPERTIES
Acts as a base; can pick up a
proton from the surrounding
solution:
Amine
(nonionized)
(ionized)
Ionized, with a charge of 1+,
under cellular conditions
STRUCTURE
EXAMPLE
(may be written HS—)
Ethanethiol
NAME OF COMPOUNDS
Thiols
FUNCTIONAL PROPERTIES
Two sulfhydryl groups can
interact to help stabilize protein
structure (see Figure 5.20).
MOLECULES OF LIFE
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Chaque être vivant contient des milliers de molécules
différentes.
On peut regrouper la plupart de ces molécules en 4
grandes familles:
• Glucides (sucres ou hydrates de
carbone)
• Lipides (gras, huiles et stéroïdes)
• Protéines
• Acides nucléiques
MOLECULES OF LIFE
MONOMERS
MACROMOLECULES
MOLECULES OF LIFE
CONDENSATION
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MOLECULES OF LIFE
CARBOHYDRATES
More than 50% total mass of organic material
in living organisms
Energy Supply
Structural Component
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CARBOHYDRATES
Monosaccharides
Disaccharides
Polysaccharides
Monosaccharides
(CH20)n
Monosaccharides
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Monosaccharides : Isomers
Monosaccharides
If 5 or more carbon atoms ….
Monosaccharides
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Monosaccharides
Monosaccharides
ISOMERS
GLUCOSE
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Monosaccharides
Disaccharides
Glycosidic Bound
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Disaccharides
LACTOSE
LACTASE DEFICIENCY
Maltose : glucose - glucose
Lactose : glucose - galactose
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Un faux glucide que notre organisme ne peut pas utiliser
(ni même digérer) : le sucralose
Le sucralose goûte 600 fois plus sucré que le saccharose
Pouvoir sucrant des glucides
Le miel est formé d'un mélange d'eau
(25%) et de glucides (75%): glucose
(25 à 35%), fructose (35 à 45%) et
saccharose (5%)
• Saccharose :
100
• Fructose :
140
• Glucose :
80
• Galactose :
65
• Maltose :
45
• Lactose :
20
Les dissaccharides ne peuvent
pas être directement absorbés
par le sang. Ils doivent être
séparés en monosaccharides par
l'intestin.
Ex. Intolérance au lactose
Polysaccharides
Hundreds or thousands
of Monomers
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Polysaccharides
= polymères de glucoses (glu-glu-glu-glu….glu)
• Amidon
• Glycogène
• Cellulose
Grain d'amidon
Cellule de pomme de terre
Petits sacs remplis d'amidon dans les cellules d'une
pomme de terre. L'amidon a ici été coloré en bleu par de
l'iode.
Polysaccharides
Amylose
Amylopectin
Glycogen
Glucose
Polymers
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Glycogen
Amylose - Amylopectin
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Polysaccharides
Cellulose
Glucose
Polymers
Cellulose
Chaque cellule végétale est entourée d'une
paroi riche en cellulose.
Papier, bois, coton = cellulose
Les animaux ne
peuvent pas digérer la
cellulose: ne peuvent
pas briser les liaisons
β
Cellulose = composante importante des fibres alimentaires
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Polysaccharides
Chitine
Polysaccharides
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LIPIDS
• ENERGY SUPPLY
• STRUCTURAL MOLECULES
• PRECURSORS OF MEDIATORS
LIPIDS
• FATTY ACIDS
• TRIGLYCERIDES
• PHOSPHOLIPIDS
• STEROIDS
• WAX
Fatty Acids
CH3- (CH2)n- (CH)m-COOH
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Fatty Acids
Fatty Acids
Les Acides Gras
CH3- (CH2)n- (CH)m-COOH
N= 4 à36
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Les Acides Gras
• Saturés
• Mono-insaturés
• Poly-insaturés
Oméga-3
Oméga-6
Les Acides gras saturés
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Fatty Acids
Les Acides gras saturés
Plus la chaîne est longue, plus la T° de fusion est élevée
La T° de fusion rend compte des caractéristiques de fluidité
Les Acides Gras
Trois grandes familles d’acides gras insaturés
en fonction de la 1ère double liaison à partir du C de fin de chaîne
Cn-x Ω 3, 6 or 9
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Nomenclature des acides gras
Différents types de nomenclature:
Numération des carbones à
partir du groupe carboxyle.
Les carbones 2 et 3 et le dernier sont
souvent appelés respectivement α, β et Ω
Exemple de nomenclature souvent utilisée:
C18: 3 w3
Nombre de
carbones
Nombre de
double liaison
Position de la dernière
double liaison par
rapport au carbone w
On peut trouver aussi l’indication, par exemple:
cis-D9 ◊ ça signifie une double liaison avec configuration cis entre le carbone 9 et 10
Les Acides gras insaturés
Les isomères Cis et Trans
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Les Acides gras insaturés
Les Acides gras insaturés
9
8
Acide ω 9
7
6
5
4
3
2
1
On désigne les acides gras
insaturés par le carbone de la
première double liaison (en partant
du groupement méthyl). Chaque
carbone est désigné par la lettre
oméga (ω) et le numéro de sa
position.
Acide ω 6
Acide ω 3
Les acides gras mono-insaturés
Acide palmitique
(saturé)
Acide oléique
(monoinsaturé)
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Fatty Acids
Les Acides gras mono-insaturés
3
2
1
Fatty Acids
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Les acides gras poly-insaturés essentiels
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Les acides gras poly-insaturés
OMEGA 6 FAMILY
Linoleic acid
(LA)18:2 n-6
OMEGA 3 FAMILY
Delta-6-
Desaturase
Gamma Linolenic acid
(GLA)18:3 n-6
Alpha-linolenic acid
(ALA)18:3 n-3
18:4 n-3
Elongase
DiHomo Gammalinolenic acid
(DLA)20:3 n-6
20:4 n-3
Delta-5-
Desaturase
Arachidonic acid
(AA)20:4 n-6
Eicosapentaenoic acid
(EPA)20:5 n-3
Acide docosahexaénoïque
Acide cervonique
C22:5 n3
Propriétés des Acides Gras
T° de fusion :
- á qd nombre de carbones á.
- â qd doubles liaisons á.
- â qd cis au lieu de trans á.
Souplesse :
- â qd nombre de
carbones á.
- á qd doubles liaisons
á.
- á qd cis au lieu de
trans.
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Les acides gras Trans
L’hydrogénation produit des acides gras trans :
trans
cis
Les huiles naturelles insaturées sont toujours de type cis.
Les huiles trans sont souvent solides à température de la pièce (comme les gras saturés).
Elles sont aussi dommageables pour la santé que les gras saturés.
Les acides gras Trans
Fatty Acids
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Omega-3 and Omega-6 fatty acids
are precursors of key mediators
Optimal Omega-3/Omega-6 ratio
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TRIGLYCERIDES
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TRIGLYCERIDES
TRIGLYCERIDES
TRIGLYCERIDES
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TRIGLYCERIDES
TRIGLYCERIDES
PHOSPHOLIPIDES
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PHOSPHOLIPIDES
PHOSPHOLIPIDES
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STEROIDS
Extremely Important Biological Molecule
Structural role
• Participate in the formation of cell membranes
Functionnal role
• Precursor for the synthesis of the steroid hormones
• Precursor for the synthesis of bile acids.
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AMINO ACIDS
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AMINO ACIDS
AMINO ACIDS
In water…...
AMINO ACIDS
20 Amino Acids are used
to build peptides and proteins
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AMINO ACIDS
AMINO ACIDS
AMINO ACIDS
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AMINO ACIDS
The Essential Amino Acids
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
Phenylalanine
Threonine
Tryptophan
Valine
The Non-Essential Amino Acids
Alanine
Arginine
Asparagine
Aspartic Acid
Glutamine
Glycine
Proline
Serine
Tyrosine
Cysteine
Glutamic Acid.
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Acides aminés conditionnellement essentiels
Acides aminés que nos
cellules peuvent synthétiser
mais,
dans
certaines
conditions, pas en quantités
suffisantes.
PEPTIDES AND PROTEINS
PEPTIDES AND PROTEINS
50