Biologie cellulaire et origines de la vie

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Cours couvrant les structures cellulaires procaryotes et eucaryotes, les définitions fondamentales du vivant (molécules, cellules, tissus, organes, systèmes), et l'évolution de la vie sur Terre depuis les premiers organismes unicellulaires il y a 3-4 milliards d'années jusqu'aux cellules compartimentées complexes.

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Question

Quelles sont les deux familles phylogénétiques des procaryotes ?

Réponse

Les eubactéries (ou eubacteria) et les archae (ou archaebactéries).

Question

Comment s'appelle la technique de coloration permettant de différencier les bactéries en fonction de la composition de leur paroi ?

Réponse

**Coloration de Gram** : elle différencie les bactéries selon la composition de leur paroi (présence de peptidoglycanes).

Question

Quel est le diamètre moyen des **mycoplasmes** ?

Réponse

100

nm.

Question

Nommer les trois principales formes morphologiques des bactéries.

Réponse

Sphérique (*coques*), allongée/bâtonnet (*bacilles*), et forme spiralée.

Question

Qu'est-ce qui caractérise la paroi bactérienne ?

Réponse

Présence de **peptidoglycanes** (macromolécules glucidiques reliées par des peptides), située au-delà de la membrane plasmique.

Question

Définir un **organisme vivant**.

Réponse

Entité constituée d'une ou plusieurs cellules vivantes (unicellulaire ou pluricellulaire).

Question

Qu'est-ce que la **physiologie** ?

Réponse

Branche de la biologie étudiant les fonctions et propriétés des organes et des tissus des êtres vivants, tant dans le règne animal que végétal.

Question

Qu'est-ce que les **molécules** ?

Réponse

Assemblages d'atomes formant les éléments fondamentaux de la matière.

Question

Nommer la molécule qui a permis le stockage stable de l'information génétique, remplaçant l'ARN.

Réponse

L'ADN (

C_{10}H_{13}N_{5}O_{4}

Question

À partir de quel diamètre les bactéries commencent-elles généralement ?

Réponse

Supérieur à

500\,\text{nm}

(

0,5\,\mu\text{m}

Question

Quel est l'intervalle de diamètre des **leucocytes humains** ?

Réponse

10

20\,\mu\text{m}

Question

Quelle est la longueur typique d'une **amibe** (*Amoeba Proteus*) ?

Réponse

1\,\text{mm}

Question

Quel est le diamètre approximatif des **hématies** humaines ?

Réponse

7\,\mu\text{m}

Question

Quelle est la longueur approximative d'un **œuf d'autruche** ?

Réponse

De **4 à 6 cm** de diamètre.

Question

Quel diamètre possèdent les **euglènes** chez les protozoaires ?

Réponse

120\,\mu\text{m}

Question

Où se situe l'information génétique dans une **cellule procaryote** comme *E. coli* ?

Réponse

Elle baigne **directement dans le cytoplasme**, sous forme d'un chromosome circulaire et d'ARN, et non dans un noyau.

Question

Les **cellules procaryotes** contiennent-elles des organites membranaires ?

Réponse

Non, elles n'en possèdent pas.

Question

Définir les **cellules procaryotes**.

Réponse

Cellules à organisation simple, sans noyau ni organites intracellulaires membranés. Toutes leurs activités sont concentrées dans un seul compartiment. Elles sont toujours unicellulaires (bactéries et archées).

Question

Quelle peut être la longueur maximale de l'**axone** d'une cellule nerveuse motrice chez la girafe ?

Réponse

Plus de **3 m** de longueur.

Question

Énumérer les composants du **cytoplasme** de *E. coli*.

Réponse

De l'

\text{H}_2\text{O}

, des petites molécules organiques (glucose, ions...), des enzymes, des ribosomes, et l'information génétique (chromosome circulaire + ARN). Aucun organite membranaire.

Question

Les organismes eucaryotes peuvent-ils être unicellulaires ou pluricellulaires ?

Réponse

Oui, les organismes eucaryotes peuvent être unicellulaires (formés d'une unique cellule) ou pluricellulaires (constitués de plusieurs cellules).

Question

Décrire l'**organisation générale des cellules eucaryotes**.

Réponse

Cellules plus grandes et complexes, pouvant être unicellulaires ou pluricellulaires. Elles possèdent un **noyau** et des organites membranaires (RE, appareil de Golgi, mitochondries, lysosomes…) dont les membranes dérivent d'invaginations de la membrane plasmique.

Question

Quelle forme présente *E. coli* ?

Réponse

Un **bacille** : forme de *bâtonnet*.

Question

Qu'est-ce qui délimite le milieu intracellulaire dans une cellule procaryote ?

Réponse

La **membrane plasmique**.

Question

Qu'est-ce qu'un **bacille** ?

Réponse

Bactérie en forme de **bâtonnet**.

Question

Nommer trois exemples d'**organismes eucaryotes unicellulaires**.

Réponse

Les levures, les végétaux unicellulaires et les trypanosomes (ou ciliés).

Question

Citer trois exemples de **règnes eucaryotes pluricellulaires**.

Réponse

Les champignons, les végétaux et les animaux.

Question

Comment les **compartiments intracellulaires** des cellules eucaryotes se sont-ils formés ?

Réponse

Ils sont dérivés d'invaginations de la membrane plasmique et sont délimités par des membranes de structure comparable à celle-ci.

Question

Qu'est-ce que l'**homéostasie** ?

Réponse

Caractéristique d'un écosystème qui résiste aux changements et conserve un état d'équilibre.

Question

Qu'est-ce qu'un **système** ?

Réponse

Ensemble d'organes qui accomplissent une même fonction.

Question

Qu'est-ce qu'un **organe** ?

Réponse

Ensemble d'au moins deux tissus qui exercent une fonction déterminée.

Question

Qu'est-ce qu'un **tissu** ?

Réponse

Ensemble de cellules présentant une morphologie et une fonction semblable dans l'organisme.

Question

Quel était l'**âge de la Terre** lors de sa formation ?

Réponse

4{,}6

milliards d'années.

Question

Quels sont les trois domaines du vivant selon l'arbre phylogénétique simplifié ?

Réponse

**Archées** (unicellulaires sans noyau), **Bactéries** (unicellulaires sans noyau) et **Eucaryotes** (souvent pluricellulaires, à noyau).

Question

À quand remontent les **premières traces de vie** sur Terre ?

Réponse

Entre

3

4

milliards d'années (stromatolithes, microfossiles).

Question

À quelle époque datent les **microfossiles d'organismes unicellulaires** les plus anciens retrouvés ?

Réponse

Il y a **3 à 4 milliards d'années**.

Question

Depuis combien de temps **Homo sapiens** est-il présent sur Terre ?

Réponse

Environ **300 000 ans** (30 000 ans est une erreur dans la source).

Question

Quel événement majeur s'est produit il y a 2,5 milliards d'années sur Terre ?

Réponse

Apparition des premières activités photosynthétiques et de l'

O_2

dans l'atmosphère.

Question

Quand s'est produite la **séparation eucaryote/procaryote** ?

Réponse

Entre

1{,}5

2

milliards d'années (datation de microfossiles nucléés).

Question

Qu'est-ce que le **LUCA** ?

Réponse

Le **Last Universal Common Ancestor** (dernier ancêtre commun universel), à la base de l'arbre phylogénétique, dont descendent Archées, Bactéries et Eucaryotes.

Question

À quelle époque apparaissent les **premiers hominidés** ?

Réponse

Entre

4

7

millions d'années (Toumaï / Lucie).

Question

À quelle époque les **premiers vertébrés** sont-ils apparus ?

Réponse

Il y a

500

millions d'années.

Question

Quand les **fossiles d'organismes pluricellulaires** (trilobites) datent-ils ?

Réponse

Il y a **600 millions d'années**.

Question

Quel est l'intervalle estimé du **nombre d'espèces** existant sur Terre (bactéries exclues) ?

Réponse

**3 à 100 millions** d'espèces (bactéries exclues).

Question

Qu'est-ce qui distingue les **procaryotes** des **eucaryotes** ?

Réponse

Absence de **noyau** et d'**organites membranaires** chez les procaryotes ; leur information génétique baigne librement dans le cytoplasme, alors que les eucaryotes possèdent un noyau et des compartiments intracellulaires.

Question

Approximativement combien d'espèces sont **répertoriées à ce jour** sur Terre ?

Réponse

Environ **2 millions** d'espèces.

Question

Énumérer les principaux compartiments intracellulaire des cellules animales

Réponse

noyau, appareil de Golgi , lysosome , peroxysome , endosomes , mitochondrie

Question

Qu'est-ce qu'une **cellule** ?

Réponse

Unité structurale et fonctionnelle du vivant, capable de synthèse, croissance et développement.

Question

Quand la **séparation eucaryote/procaryote** s'est-elle produite selon les microfossiles nucléés ?

Réponse

La séparation eucaryote/procaryote s'est produite il y a 1,5 à 2 milliards d'années, selon les microfossiles nucléés.

Question

Énumérer les **trois domaines du vivant** selon l'arbre phylogénétique simplifié.

Réponse

Les trois domaines du vivant sont : les **Archées**, les **Bactéries** et les **Eucaryotes**.

Question

Définir l'**homéostasie**.

Réponse

Capacité d'un écosystème à conserver un état d'équilibre stable malgré les changements externes.

Question

Quelle molécule plus stable que l'ARN a permis le **stockage stable de l'information génétique** ?

Réponse

L'**ADN**, plus stable que l'ARN, a permis le stockage de l'information génétique.

Question

À quand remontent les premières traces de vie selon les microfossiles des **stromatolithes** ?

Réponse

Les premières traces de vie remontent à 3 à 4 milliards d'années.

Question

Quel est l'intervalle de temps depuis lequel **Homo sapiens** est présent sur Terre ?

Réponse

Homo sapiens est présent sur Terre depuis environ 300 000 ans.

Question

Nommer deux familles phylogénétiques des **procaryotes**.

Réponse

Les **eubactéries** et les **archées** (ou archaebactéries).

Question

Quand l'oxygène a-t-il commencé à apparaître sur Terre grâce à la **photosynthèse** ?

Réponse

L'oxygène a commencé à apparaître sur Terre il y a environ 2,5 milliards d'années.

Question

À quand remonte l'apparition des **premiers vertébrés** sur Terre ?

Réponse

Les **premiers vertébrés** sont apparus sur Terre il y a 500 millions d'années.

Question

Quel est le nombre estimé d'**espèces non répertoriées** actuellement sur Terre ?

Réponse

Entre 1 et 98 millions d'espèces (bactéries exclues), puisque seuls ~2 millions sont répertoriés sur une estimation totale de 3 à 100 millions.

Question

Quel est l'intervalle de diamètre des **cellules épithéliales** mammaliennes ?

Réponse

20\,\mu\text{m}

(quelques microns à quelques dizaines de microns).

Question

Qu'est-ce que l'**ADN** et quel rôle a-t-il joué dans l'évolution cellulaire ?

Réponse

Molécule plus stable que l'ARN servant au stockage de l'information génétique ; son apparition a permis le passage à des formes de vie plus complexes en stabilisant l'hérédité cellulaire.

Question

Quel est le diamètre maximum des **protozoaires** (euglènes) ?

Réponse

120\,\mu\text{m}

Question

Quand les **organismes eucaryotes pluricellulaires** ont-ils commencé à émerger selon les découvertes de 2010 ?

Réponse

Il y a

2

milliards d'années, attesté par des microfossiles découverts en 2010.

Question

Quand **Homo sapiens** est-il apparu sur la chronologie terrestre ?

Réponse

Il y a **300 000 ans** (ou 30 000 ans selon une autre source).

Question

Nommer le plus petit organisme procaryote libre et préciser son rôle.

Réponse

Le **mycoplasme** (~100 nm de diamètre), micro-organisme unicellulaire procaryote à action pathogène (pleuropneumonie).

Question

Quels sont les **deux types de familles** que les procaryotes représentent dans l'arbre phylogénétique ?

Réponse

Les **eubactéries** (les plus anciennes) et les **archées** (ou archaebactéries).

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