LES CONSTITUANTS MOLÉCULAIRES DU VIVANT

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1 Préparation à l Agrégation Interne Paris VI Séances des 19 et 23 septembre LES CONSTITUANTS MOLÉCULAIRES DU VIVANT Les mots clés : Lipide, glucide, protide, acide nucléique, monomère, polymère, macromolécule, ose, oside, oligosaccharide, disaccharide, glycéraldéhyde, ribose, désoxyribose, ribulose, glucose, saccharose, amidon, glycogène, cellulose, chitine, glycoaminoglycane, acide hyaluronique, peptidoglycane, acide gras, triglycéride, glycérophospholipide, sphingolipide, cholestérol, stéroïde, amphiphilie, membrane plasmique, acide aminé, liaison peptidique, séquence, conformation, polypeptide, protéine, glycoprotéine, nucléoside, base azotée pyrimidique, base azotée purique, nucléotide, liaison phosphodiester, dinucléotide, coenzyme d oxydoréduction, acide ribonucléique, acide désoxyribonucléique, lignine, structure, réserve, énergie, transport., hydrolyse, digestion, oxydation... Dans les programmes : 6 ème : Des pratiques au service de l alimentation humaine. (matières grasses, sucres rapides, sucres lents, protéines). 5 ème : Fonctionnement de l organisme et besoin en énergie. 3 ème : Risque infectieux et protection de l organisme Seconde : Partie II : Cellule, ADN et unité du vivant. Universalité et variabilité de la molécule d ADN. Première S : Du génotype au phénotype, relation avec l environnement. La morphogenèse végétale et l établissement du phénotype. La régulation de la glycémie et les phénotypes diabétiques.... Terminale S : Immunologie Thème 3 : Diversité et complémentarité des métabolismes. Amidon, saccharose, ATP, pyruvate,...

2 Programme BCPST Partie 1 Biologie 1-2 Propriétés fonctionnelles des principales familles de molécules du vivant. - Caractères généraux des constituants fondamentaux des êtres vivants. - Propriétés physico-chimiques des glucides, des lipides et des protéines en relation avec leurs rôles. Sans qu'il soit question de faire un cours de biochimie théorique indépendant des structures biologiques et des fonctions de ces substances, il paraît indispensable de mettre à la disposition des étudiants une vue d'ensemble structurée des divers types de constituants chimiques qui interviennent chez les êtres vivants. On insiste sur les échelles de taille des biomolécules, l'existence d'un petit nombre de classes principales (oses et osides ; acides gras, lipides ; acides aminés, peptides et protéines ; nucléotides et acides nucléiques) ; les différents types de liaisons et de groupements chimiques impliqués ; le comportement des biomolécules vis-à-vis de l'eau. L'étude des différents ordres de structure des protéines est menée pour l'essentiel sur la myoglobine et l'hémoglobine en relation avec leurs propriétés fonctionnelles. On souligne l'importance des changements de conformation des protéines et on signalera l'existence d'isoformes. 2. Le métabolisme cellulaire 2.1 Les enzymes, acteurs du métabolisme - catalyse enzymatique : - cinétique des enzymes michaeliennes (Km, Vmax et leur signification) - étude à l échelle moléculaire d un exemple du déroulement d une réaction catalytique. Les données cinétiques sont exploitées ici pour préciser les modalités de l'interaction enzymesubstrat. On indique l'existence de différents types d'inhibitions. On donne la traduction cinétique d'une inhibition réversible compétitive et d'une inhibition réversible non compétitive. - contrôle de l activité enzymatique. On étudie le contrôle de l'activité enzymatique par modification covalente (en se limitant à l'exemple de la phosphorylation / déphosphorylation) et par intervention de propriétés allostériques (effets coopératifs, action d'effecteurs allostériques). Les modèles cinétiques de l'allostérie concertée ou séquentielle ne sont pas au programme. Les orientations bibliographiques : - ALBERTS et al., Biologie moléculaire de la cellule, Flammarion, DARNELL J. et al., Biologie moléculaire de la cellule, 3 nde édition, de Boeck, KARP G., Biologie cellulaire et moléculaire, de Boeck, LEHNINGER A.L. et al, Principes de biochimie, Médecine- Sciences Flammarion - STRYER H., Biochimie, Flammarion - HENNEN G., Biochimie 1 er cycle, Dunod, KAPLAN et al., Biologie moléculaire appliquée à la médecine, Flammarion, PELMONT J., Enzymes, Presses Universitaires de Grenoble, 1993

3 - Des pistes de révision : - Les différents monomères : formules, propriétés, fonctions. - Les différents types de liaisons. - Les bases de la chimie organique : les principales fonctions (alcool, cétone, aldéhyde, acide carboxylique...). - Les principaux types de réactions : hydrolyse, oxydation, réduction,... - Macromolécules et état macromoléculaire. - Les niveaux d organisation d une protéine (de la structure primaire à la structure quaternaire) - Les molécules séquencées et leur signification Des supports à maîtriser : - Manipulations simples de mise en évidence (amidon, matière grasse, sucre réducteur...) - Quelques techniques moléculaires : électrophorèse, chromatographie - Quelques approches expérimentales : séquençage... - Des exemple protéiques : hémoglobine, enzymes, immunoglobulines Exemples d'épreuves orales nécessitant particulièrement des connaissances en biochimie : Leçons Du gène à la protéine (1 ère S) Du génotype au phénotype (1 ère ES)

4 Du génotype au phénotype aux différentes échelles de l organisme animal (1 ère S) L activité enzymatique (1 ère S) Les enzymes, des biocatalyseurs (1 ère S) Universalité et variabilité de la molécule d ADN (2 nde ) Les anticorps (TS) Les molécules de l immunité (TS) La paroi squelettique des cellules végétales (1 ère S) Une transformation biologique au service de l alimentation humaine (6 ème ) Les végétaux dans l alimentation humaine (6 éme ) Origine et devenir des nutriments (5 ème ) Travaux Pratiques Antigènes et anticorps (TS) La diversité des anticorps (TS) De l ADN aux protéines (1 ère S) Du génotype aux phénotypes (Lycée) L activité enzymatique et ses variations (1 ère S) Les enzymes : des catalyseurs biologiques (1 ère S) Le complexe enzyme-substrat (1 ère S) Caractéristiques structurales et fonctionnelles de la cellule végétale (2 nde 1 ère S) La paroi squelettique des cellules végétales (1 ère S 1 ère ES) La photo-autotrophie pour le carbone (TS Spécialité) Les réserves chez les végétaux (TS Spécialité) Utilisation des végétaux pour illustrer leur intérêt alimentaire (1 ère L) Organisation de la séance A - Présentez sous forme organisée selon un plan, le bilan des connaissances acquises au Collège et au Lycée sur les protéines. Vous envisagerez par ailleurs en quoi les protéines peuvent constituer des supports d études intéressants pour la construction d autres notions que vous préciserez. B - Révisions scientifiques : les bases en biochimie : monomères, polymères, relations structures moléculaires, propriétés et fonctions : lipides, protides.

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