bio 1 parti .pdf

3/10/13


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

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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


1/4

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


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