13 MODULE 3 THERMOCHIMIE et EQUILIBRES BIOCHIMIE STRUCTURALE BIOLOGIE MOLECULAIRE - BIOLOGIE CELLULAIRE ENSEIGNEMENT THEORIQUE ENSEIGNEMENT DIRIGE THERMOCHIMIE et EQUILIBRES 15 h 7 h 30 BIOCHIMIE STRUCTURALE 20 h 6 h BIOLOGIE MOLECULAIRE 16 h 3 h BIOLOGIE CELLULAIRE 18 h 4 h 30 THERMOCHIMIE ET EQUILIBRES COURS (15 h) 69 h 21 h 90 h 1) Introduction à la Thermochimie - Premier principe 2 h 1.1 Définitions importantes : Système, Milieu Extérieur, Transformation, Fonction d'etat, Etat d'equilibre, Réversibilité 1.2 Echanges d'energie - Chaleur - Travail - Equivalence Chaleur Travail 1.3 Enoncé du Premier Principe. Notion d'energie Interne 1.4 Echelles de Température 2) Applications du premier principe aux réactions chimiques 2 h 2.1 Expression de la chaleur de réaction Transformation à volume constant, à pression constante Relation entre Qv et Qp 2.2 Calcul des chaleurs de réactions - Notion d'enthalpie - Mesure calorimétrique directe - Mesure indirecte - Loi de Hess Variation de DH avec T - Relation de Kirchoff 2.3 Energie de liaison - Energie de dissociation 2.4 Energie réticulaire 2.5 Enthalpie de dissolution
14 3) Second et troisième principe - Entropie 1 h 3.1 Evolution spontanée 3.2 Entropie - Evolution de l'entropie au cours d'une transformation - Interprétation statistique de l'entropie 3.3 Enoncé du Second Principe 3.4 Troisième principe - Entropie Absolue 3.5 Calcul de l'entropie - Variation de S avec P, V et T. Variation de S au cours d'un changement d'état et au cours d'une réaction chimique 4) Enthalpie libre et sens des transformations 1 h 4.1 Notion d'enthalpie libre 4.2 Calculs de DG - Enthalpie libre de formation Variations de DG au cours d'une transformation Variations de DG avec P et T 4.3 Notions de potentiels chimiques et d'activité 5) Les équilibres chimiques 2 h 5.1 Notions d'équilibre chimique 5.2 Etablissement de la loi de Guldberg et Waage et domaines d'application 5.3 Lois de déplacement des équilibres Influences de T, P et Concentration 6) Variance d'un système 1 h 6.1 Règle des phases de Gibbs - Applications aux corps pur et aux mélanges binaires - Formule de Clapeyron - Applications aux équilibres liquide - gaz (distillation) 7) Oxydo - Réduction 3 h 7.1 Notions d'oxydation et de Réduction 7.2 Nombre d'oxydation. Bilan réactionnel du transfert d'électrons Pouvoir Réducteur - Pouvoir Oxydant 7.3 Normalité des Oxydants et des Réducteurs 7.4 Détermination des constantes d'oxydo-réduction Evolution spontanée d'une réaction
15 7.5 Oxydo-Réduction et Electrochimie Piles électrochimiques - Electrolyse - Equation de Nernst - F.E.M. des piles Electrode à Hydrogène - Potentiel Standard d'électrode Potentiel d'électrode et ph Potentiel Standard Biologique Principe des dosages potentiométriques 8) Les solutions ioniques 3 h 8.1 Dissociation ionique - Equilibres de dissociation 8.2 Evolution des notions d'acide et de base 8.3 Force relative des acides et des bases 8.4 Le ph - Calcul du ph - Solutions d'acide et de base Solutions salines 8.5 Réactions de neutralisation 8.6 Systèmes tampons. Applications en biologie 8.7 Produits de solubilité Influence du ph sur la solubilité ENSEIGNEMENT DIRIGE (7 h 30) 1) Enthalpie - Loi de Hess 1 h 30 Energie de liaison 2) Entropie - Enthalpie libre 1 h 30 Spontanéité d'une réaction Equilibres 3) Variance d'un système 1 h 30 Equilibres entre phases 4) Equilibres d'oxydo-réduction 1 h 30 5) Equilibres Acido-Basique 1 h 30
16 BIOCHIMIE STRUCTURALE COURS (20 h) I. STRUCTURES et PROPRIETES des BIOMOLECULES 1) L'eau et les électrolytes dans l'organisme : caractères généraux, répartition 1 h 2) Les lipides : acides gras, Glycérides, Lipides complexes, 4 h Stérols naturels : structures, isoméries, répartition, propriétés 3) Vitamines liposolubles A, D, E, K : structures, propriétés 1 h 4) Amino-acides et peptides : structures, propriétés générales 3 h et particulières ; la liaison peptidique, peptides naturels 5) Les protéines : généralités, conformations 2 h 6) Les chromoprotéïdes : structures, propriétés physicochimiques 1 h 7) Glucides : généralités, classification : 3 h Oses, dérivés des oses : osamines, acides uroniques, acides sialiques. Saccharides, polyosides naturels : structures et propriétés 8) Les acides nucléiques : nature, bases puriques et pyrimidiques 4 h 9) Coenzymes et vitamines hydrosolubles du groupe B et vitamine C 1 h ENSEIGNEMENT DIRIGE (6h ) 1) Structure et propriétés des oses et de leurs dérivés 1 h 30 2) Structure et propriétés des lipides 1 h 30 3) Acides nucléiques : structures et propriétés 1 h 30 4) Acides aminés et protéines : structures, conformations & propriétés 1 h 30
17 BIOLOGIE MOLECULAIRE COURS (16 h) I - CONSTANCE et VARIATION de l'adn 1) Réplication 2 h 30 Réplication semi-conservatrice ADN polymérases, activités, site actif, fragment de KLENOW Hélicases, topoisomérases, primases ARN initiateur Fourche de réplication, stabilisation de l'adn monocaténaire Mécanisme de la réplication Aspects particuliers aux cellules eucaryotes 2) Mutabilité et Réparation de l'adn 1 h II - EXPRESSION du GENE 1) Transcription 2 h 30 ARN polymérases ADN dépendante Reconnaissance du promoteur, importance de la sous-unité sigma Protéine NusA, signaux terminateurs, maturation des ARN Cas des virus à ARN : transcriptase reverse, ARN polymérase ARN dépendante 2) Code Génétique 1 h Nature trinucléotidique du codon Déchiffrage, intérêt de la polynucléotide phosphorylase Polymères homogènes, copolymères à proportions variables Méthode des trinucléotides, polymères de structure Caractères du code, validité et mutations 3) Biosynthèse des Protéines 2 h 30 Activation des amino-acides, formation de l'amino-acyl-tarn Amino-acyl-tARN synthétase, double spécificité (vis-à-vis du radical de l'amino-acide et vis-à-vis de tarn Paracodon Spécificité de mise en place des acides aminés, initiation, élongation, terminaison, polysomes, sens de la traduction Bilan énergétique de la synthèse protéique Mécanisme de la traduction chez les eucaryotes III - MODIFICATIONS POST-TRADUCTIONNELLES des PROTEINES (2 h) Mettant en jeu ou non la structure primaire, cas des glycoprotéines Adressage des protéines
18 IV - REGULATION de l'expression des GENES (2 h 30) 1) Modèle procaryotique 1.1 Opérons inductibles, opérons répressibles 1.2 L'atténuation, l'inversion de séquences d'adn 1.3 ARN anti-messages 2) Cellule eucaryote 2.1 L'environnement chromatinien 2.2 Modification de la structure primaire de l'adn 2.3 Régulation transcriptionnelle 2.4 Régulation post-transcriptionnelle V - PRINCIPE des METHODES de BIOLOGIE MOLECULAIRE (2 h) Hybridation, méthodes d amplification (PCR et RT-PCR), méthodes de transfert (Northern et Southern blot), séquençage d ADN ENSEIGNEMENT DIRIGE (3 h) 1) Mécanisme de réplication de l'adn 1 h 30 2) Transcription de l'adn et Biosynthèse des protéines 1 h 30 BIOLOGIE CELLULAIRE COURS (18 h) I- Introduction à l étude de la biologie cellulaire A- Comparaison des différents types de cellules eucaryotes B- Propriétés fondamentales des cellules II- Principales caractéristiques morphologiques et fonctionnelles des cellules eucaryotes humaines A- Structure générale des cellules animales B- Description des différents types cellulaires III- Principales techniques d étude de la cellule A- Culture cellulaire (culture primaire, lignées, culture en 3D) B- La microscopie (photonique, électronique, fluorescence, confocale) C- Technique de marquage des cellules et/ou des compartiments (sondes fluorescentes, immunocytochimie, cytométrie en flux) D- Technique de fractionnement des constituants cellulaires IV- Membrane Plasmique A- La membrane plasmique 1- Organisation et fonctions générales 2- Composition lipidique et notion de microdomaines 3- Protéines membranaires et fonctions associées 4- Glycocalix B- Transport membranaire 1- Diffusion simple 2- Intervention de protéines de transport (transporteurs, canaux, pompes)
19 V- Compartiments et trafic intracellulaire A- Système endomembranaire 1- Organites délimités par une seule membrane (réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, peroxysomes, lysosomes) 2- Organites délimités par une double membrane (noyau, mitochondries) B- Cytosol et Adressage des protéines 1- Importation des protéines vers les organites 2- Maturation des protéines dans les organites 3- Dégradation et protéasome C- Transport vésiculaire (endocytose et exocytose) VI- Cytosquelette et matrice extracellulaire A- Composants du cytosquelette 1- Filaments d actine 2- Filaments intermédiaires 3- Microtubules et centres organisateurs 4- Protéines motrices B- Matrice extracellulaire 1-Interactions cellulaires et matrice extracellulaire 2- Molécules d adhérence cellulaire C- Rôle du cytosquelette et de la matrice 1- Morphologie cellulaire (interphase, mitose) 2- Motilité cellulaire 3- Mobilité cellulaire VII- Communication cellulaire A- Communications intercellulaires 1- Endocrine 2- Paracrine 3- Neuronale 4- Contact de molécules membranaires B- Signalisation intracellulaire 1- Généralités 2- Les différents types de récepteurs 3- Phosphorylation : exemple des MAPK 4- Signalisation par protéine liant le GTP : exemple des petites protéines G 5- Signalisation par protéolyse : exemple des caspases 6- Lipides et signalisation : exemple des phosphoinositides 7- Activation de facteur de transcription : exemple de NF-B VIII- Vie et mort de la cellule A- Présentation générale du cycle cellulaire B- Division cellulaire 1- Mitose 2- Méiose C- Différenciation cellulaire D- Mort cellulaire ENSEIGNEMENT DIRIGE (4 h 30) Entraînement aux QCM (QCM de cours, et exercices d application rédigés avec questions sous forme de QCM)