Constitution d’une cellule vivante

Une cellule vivante est composée 
- d’une paroi constituée de 2 couches de lipides; la couche intérieure est la membrane plasmique
- du cytoplasme qui contient des ribosomes, limité par la membrane plasmique
- du noyau situé dans le cytoplasme, limité par l’enveloppe nucléaire qui comporte des pores de communication avec le cytoplasme. Le noyau contient le nucléoplasme, dans lequel on trouve les nucléoles et les chromosomes, chacun d'eux organisé en une double hélice d’ADN.

Les chromosomes

Le noyau d’une cellule humaine comporte 23 paires de chromosomes.
Les 22 premières paires de chromosomes sont homologues (semblables).
La paire 23 est homologue chez la femme (paire XX), elle ne l’est pas chez l’homme (paire XY).

La cellule vivante se multiplie par mitose

Il y a environ une mitose qui dure 1h tous les 24h pour la cellule humaine.
Pour une bactérie, 2 divisions par heure.
La mitose se décompose en prophase, métaphase, anaphase et télophase.
Lors de la prophase, l’enveloppe nucléaire se dissout, disparaît et les chromosomes deviennent distincts.
Lors de la métaphase, les chromosomes se répartissent dans le plan équatorial de la cellule.
Lors de l’anaphase les chromosomes se dédoublent, puis s’éloignent du plan équatorial à l’opposé et reforment 2 nucléoplasmes.
Lors de la télophase, l’enveloppe nucléaire se reforme autour de chaque nucléoplasme et une paroi se forme au niveau de l’équateur pour créer deux cellules filles indépendantes.
A l’issue de la mitose, le nombre des chromosomes reste inchangé. Entre deux mitoses, on parle d’interphase.

L’Acide DésoxyriboNucléique ou ADN

L’ADN est composé :
- d’acide phosphorique H3PO4 appelé P
- de désoxyribose C5H10O4 appelé D
- de 4 bases organiques azotées:
Adénine appelée A
Guanine appelée G
Thymine appelée T
Cytosine appelée C

La liaison hydrogène explique que l’Adénine se lie à la Thymine et que la Guanine se lie à la Cytosine.
La molécule d’ADN peut être vue comme une échelle dont les montants sont une alternance des molécules d’acide Phosphorique et de Désoxyribose. Sur chaque molécule de Désoxyribose vient de lier une des 4 bases soit une base sur chacun des montants de l’échelle. Ces 2 bases constituent alors un barreau de l’échelle. Si d’un coté du barreau la base est A, l’autre coté est T. Si d’un coté du barreau la base est G l’autre coté est C.
L’échelle n’est pas plate mais tordue en hélice. De même cette hélice n’est pas une droite mais une courbe repliée sur elle même.

Chaque chromosome est une hélice d’ADN.
Masse molaire de l’ADN humain : environ 10 puissance 12
Dimensions du chromosome 1 de l’homme :
diamètre : 1 micro mètre, longueur : 10 micro mètre, longueur à plat : 8 cm
Longueur de l’ensemble de l’ADN contenu dans le noyau d’une cellule humaine : 2,36 m
Longueur moyenne à plat d’un chromosome : 236 / 46 = 5,13 cm
Taux d’ADN par cellule humaine : 7,3 pico grammes. Lors de l’interphase, et juste avant la mitose ce taux monte à 14,6. Donc c'est pendant l’interphase, que la cellule duplique son ADN !

Biosynthèse de l’ADN

1. Dégrafage des 2 brins de l’ADN par rupture des liaisons hydrogène.
2. Association de nucléotides libres du noyau sur chacune des bases de chaque brin puis rétablissement de la liaison hydrogène.
Un nucléotide est un assemblage d’une des 4 bases A,T,C ou G et de P et D.
L’existence de ces nucléotides dans le noyau et leur duplication implique un apport d’énergie à la cellule !

Le gène et le code génétique

Le gène est un fragment de l’ADN d’un chromosome donc un ensemble de combinaisons des bases AGCT. Pour générer des acides aminés et des protéines, l’ADN doit être dégrafé en ARN. Dans l’ARN la base T est remplacée par la base U comme Uracile. Donc les bases disponibles deviennent AGCU.
Le code simple utilisant ces bases donne 4 combinaisons ou 4 mots.
Le code double utilisant 2 bases donne 4 x 4 soit 16 combinaisons.
Le code triple utilisant 3 bases donne 4x4x4 soit 64 combinaisons.
Le code simple et le code double sont insuffisants pour générer les 20 acides aminés connus.
Le code triple est redondant ; cependant il existe des combinaisons qui génèrent le même acide aminé ou encore des combinaisons de marquage du début et de la fin de génération des protéines, lesquelles sont un assemblage d’acides aminés.

Soit 20 acides aminés différents.
Lecture du tableau: base 1= C, base 2 = A et base 3 = A (ou G) correspond à Glutamine.
AUG et GUG sont des initiateurs.

La biosynthèse des protéines

Une protéine est un assemblage d’acides aminés. Le nombre des protéines peut être très important puisqu’il s’agit d’une combinaison de plusieurs acides aminés.

Pour créer une protéine, la cellule procède ainsi :
1. Un ADN du noyau est transcrit en ARNm dit messager qui traverse l’enveloppe nucléaire via un pore et arrive dans le cytoplasme.
2. Dans le cytoplasme se trouve des ribosomes. Le ribosome est un véritable lecteur décodeur de L’ARNm et un générateur d'acides aminés liés en une protéine.
D’abord il identifie le triplet de bases AUG (Méthionine) ou GUG (Valine) d’initiation de la biosynthèse des protéines. Puis pour chaque triplet de bases suivant, il génère l’acide aminé selon le tableau précédent. Si l’un des triplets UAA, UGA ou UAG (non sens) apparaît, la génération s’arrête, la protéine est libérée et le ribosome devient non fonctionnel.

Toutes ces transformations exigent un apport d’énergie aux cellules. Non étudié ici.

Que se passe t il quand le virus SARS-CoV-2 (covid) infecte une cellule humaine ?

Formules des bases A C G T et U

Couleurs des représentations: C noir ou gris, N bleu, H blanc, O rouge
- Adénine C5H5N5 - Guanine C5H5N5O - Cytosine C4H5N3O - Thymine C5H6N2O2 - Uracile C4H4N2O2

Formules des acides aminés

Couleurs des représentations: C noir ou gris, N bleu ou violet ou jaune, H blanc ou bleu clair, O rouge
- Acide aminé formule générale
Chaque acide aminé est constitué d'une fonction amine, d'une fonction acide et d'une chaîne latérale (R) variable.
- Acide aspartique - Arginine - Asparagine - Cystéine - Glutamine - Glycine ou Glycocolle - Histidine - Isoleucine - Leucine - Lysine - Phénilalanine - Proline - Sérine - Thréonine - Tryptophane - Tyrosine