Manuel de biologie physiologie BCPST 1ère et 2ème années

Ce cours de Biologie-Physiologie est destiné aux étudiants des classes préparatoires BCPST Ire et 2e années. Il pourra être utilisé également avec profit par les étudiants de Licence et Master, par les candidats aux concours de recrutement de l'Éducation nationale (CAPES, Agrégation) et par les professeurs de Sciences de la Vie et de la Terre.

Le cours présente en 29 chapitres l'ensemble du programme des classes de BCPST en tenant compte des bases essentielles et des acquis récents de la biologie et de la physiologie. Chacun des chapitres est abondamment illustré par des schémas destinés à faciliter la compréhension des données et leur mémorisation. Une série de questions simples à la fin de chaque chapitre permet au lecteur de tester ses connaissances.

Programme 1re année

• Organisation cellulaire

• Biologie cellulaire et moléculaire

• Métabolisme cellulaire

• Information génétique à l'échelle cellulaire

• Développement des Animaux et des Végétaux

2e année

• La diversité du vivant : critères de classification

• L'organisme en relation avec son milieu

• La diversité des types trophiques

• La reproduction des organismes animaux et végétaux

• Les communications intercellulaires chez l'animal

• Le fonctionnement de la cellule musculaire squelettique

• L'intégration de la circulation sanguine au fonctionnement des organes

Ruant-propos c:===.:P-rUe 1 : Biologie cellulair-e e mol?lajr-e---==:::::J
(1 re ann?
1.
Organisation cellulaire et mol?laire du uiuant
Chapitre 1
: La cellule eucaryote, unit?tructurale
et fonctionnelle 3

1.
Organisation g?rale de la cellule vivante 3

II.
La limite cellulaire: structure, r?, productions 7

III.
La compartimentation et le fonctionnement cellulaires 12

IV.
De la cellule ?'organisme pluricellulaire 18

Chapitre 2
: Constituants biochimiques impliqu?dans
les fonctions cellulaires 25

1.
L'eau, milieu de dispersion des constituants biochimiques 25

Il.
Les sels min?ux 29

III.
Les glucides 30

IV.
Les lipides 41

V.
Les protides 46

VI.
Les acides nucl?ues 64

Chapitre 3
: Membranes et fonctionnement cellulaire 77

1.
Une approche exp?mentale sur deux exemples biologiques 77

II.
Les lois de la diffusion 79

III.
Les modalit?mol?laires de la diffusion ?ravers les membranes 88

IV.
Les transports actifs primaires 97

Chapitre 4
: Les enzymes, acteurs du m?bolisme 119

1.
Conditions thermodynamiques de la r?isation des r?tions
chimiques dans la cellule 119

II.
La catalyse enzymatique 121

III.
M?nisme mol?laire de la catalyse enzymatique 132

IV.
Le contr?de l'activit?nzymatique 135

Chapitre 5
: structure g?rale du m?bolisme et r? des coenzymes 143

Introduction 143

1.
Les transferts d'?rgie sont r?s par les lois de la thermodynamique 144

II.
L'enthalpie libre de r?tion caract?se les transformations 153

III. Le r?central de l'ATP et des coenzymes d'oxydo-r?ctases 161
IV. Les modes de formation de l'ATP 171
Chapitre fi : La photosynth? eucaryote 177
1. Survol historique 177 Il. L'appareil photosynth?que 181
III. La phase photochimique de la photosynth? 185
IV. La phase non photochimique de la photosynth? 197
Chapitre 7 : Le catabolisme oKydatif.. 287
1. L'oxydation des substrats organiques 207
II. Les cha?s respiratoires, l'oxydation des coenzymes r?its et les phosphorylations 224
III. Les fermentations homolactique et ?anolique 241
Il. 1nformation g?tique ?'?elle cellulaire
Chapitre 8 : Support et organisation de l'information
g?tique 249
1. Mise en ?dence exp?mentale de la nature chimique de l'information g?tique 249
II. Organisation de l'information g?tique 252
III. Organisation du g?me des organismes vivants 256
Chapitre 9 : M?nismes mol?laires de conseruation et de transmission de l'information g?tique 259
1. La r?ication de l'information g?tique 259
II. Stabilit?t conservation de l'information g?tique 265
III. Transmission de l'information g?tique ?a mitose 273
Chapitre 18 : M?nismes mol?laires de l'eKpression de l'information g?tique 285
1. Mise en ?dence de la production de prot?es par les g?s 285
II. La transcription de l'ADN 295
III. La traduction de l'ARNm, synth? des prot?es 301
IV. Contr?de l'expression de l'information g?tique 309
V. Expression de l'information g?tique des Virus 317
Partie 2 : Biologie des organismes--:::::=:====~
(2e ann?sauf III)
1. Diuersit?u uiuant
Chapitre 11 : Crit?s syst?tiques 327
1. Les crit?s de la syst?tique phylog?tique 328
II. Les grands traits de la syst?tique du Vivant.. 340
II.
l'organisme en relation auec son milieu
Chapitre 12
: La respiration chez les animauH 343

Introduction 343

1.
Caract?stiques des milieux et principe des ?anges gazeux 344

II.
Respiration en milieu aquatique: la respiration branchiale 346

III.
?hanges gazeux en milieu a?en: la respiration pulmonaire 355

IV.
La respiration trach?ne 363

Chapitre 13
: Corr?tions trophiques et ?anges
hydro-min?uH entre la plante et son milieu 373

1.
Le Continuum Sol-Plante-Atmosph? 373

II.
L'absorption et le chargement de la s? brute en eau et sels min?ux .. 375

III.
Circulation de l'eau et des ions dans la plante enti? 384

Chapitre 14
: Adaptation du d?loppement
des Angiospermes au rythme saisonnier 397

1.
Les rythmes saisonniers et le d?loppement des Angiospermes 398

II.
Le passage de la saison d?vorable 401

III.
La reprise de la vie active 414

III.
Construction d'un organisme, mise en place
d'un plan d'organisation
Chapitre 15
: La mise en place du plan d'organisation
des Uert??427

1.
De la cellule œuf ?'adulte chez la Grenouille 427

II.
Quelques aspects de d?rminisme dans la r?isation
du d?loppement des Vert??450

Chapitre 16
: D?loppement post-embryonnaire
des Angiospermes 481

1.
Mise en place de l'appareil v?tatif, aspects morphologiques 481

II.
La croissance, aspects histologique et cytologique 491

III.
La croissance, aspect physiologique 504

IV.
Transformation du m?st? v?tatif en m?st? floral 517

V.
Le contr?g?tique du d?loppement des Angiospermes 520

1U.
la reproduction des organismes animauH et u?tauH

Chapitre 17
: La reproduction seHu?des U?tauH 529

1.
La reproduction sexu?des Fi 1icin? 529

II.
La reproduction sexu?chez les Angiospermes 532

Chapitre 18
: Multiplication u?tatiue naturelle
chez les Angiospermes 557

1.
Tige et multiplication v?tative 557

II.
Racine et multiplication v?tative 562

III.
Bulbilles et multiplication v?tative 563

Chapitre 19
: La reproduction seHu?chez les Mammif?s 569

r.
La Gam?gen? 569

II.
La f?ndation interne des Mammif?s 583

Chapitre 29
: Aspects chromosomiques et g?tiques
de la reproduction 593

1.
Conservation et variation de l'information g?tique au cours de la
reproduction asexu?593

II.
Reproduction sexu?et variabilit??tique dans l'esp? 598

u.
Diversit?es types trophiques

Chapitre 21
: Les types trophiques 615

1.
Collecte et conversion de l'?rgie initiale. Forme de stockage 615

II.
Stockage de l'?rgie initiale, synth? de mati? organique 626

III.
M?bolisme cellulaire, utilisation des r?rves ?rg?ques 634

Partie 3
: 1nt?ation d'une fonction
?'?elle de l'organisme
(2e ann?
1.
Oes communications intercellulaires chez l'animal
Introduction 645

Chapitre 22
: Messagers et messages dans les corr?tions
nerveuses et hormonales 647

f.
La communication par messager chimique fait intervenir des cellules
?ttrices et des cellules cibles 647

II.
Les modes de communication intercellulaires 650

III.
Le message chimique est cod?n modalit?'amplitude du messager 659

Chapitre 23
: Modes d'action cellulaire
des neurotransmetteurs et des hormones 663

1.
Mode d'action des neurotransmetteurs et hormones hydrosolubles 663

II.
Mode d'action des hormones hydrophobes 678

Chapitre 24
: Gen? et propagation des messages nerveUH ?l'?elle du neurone 685

1.
Les neurones sont des cellules hautement diff?nci? 685

II.
Les neurones v?culent des messages nerveux gr?
?eurs propri?s membranaires 688

III.
La gen? du message nerveux 702

Chapitre 25
: le fonctionnement des cellules musculaires
stri? squelettiques
1.
Organisation fonctionnelle des cellules musculaires stri? squelettiques. 707

Il.
La contraction des cellules musculaires stri? et son contr?717

III.
La r?n?tion de l'ATP dans le myocyte 722

Il.
1nt?ation de la circulation sanguine

au fonctionnement des organes

Chapitre 26
: le transport des gaz respiratoires par le sang 735

1.
Rappel: qu'est-ce que le sang? 735

Il.
Le transport du dioxyg? dans le sang 738

III.
Transport de CO2 et ?ilibre acido-basique 744

Chapitre 27
: la pompe cardiaque et la mise en circulation
du sang 751

1.
Le cœur d'un Mammif?: un muscle particulier 751

II.
Caract?stiques du fonctionnement cardiaque 760

III.
Une activit?ous contr?extrins?e 767

Chapitre 28
: la distribution du sang et son adaptation
aUH besoins de l'organisme 773

1.
Caract?stiques fonctionnelles du r?au vasculaire 773

II.
L'adaptation de la perfusion des organes par la r?lation de la pression
art?elle 782

Chapitre 29
: 1nt?ation de la perfusion du muscle
?'?elle de l'organisme 793

1.
Besoins en dioxyg? et perfusion des muscles lors de diff?nts ?ts
physiologiques 793

II.
Adaptations cardio-vasculaires au cours de l'exercice 798

III.
M?nismes de commande et d'int?ation adaptative 803

AnneHe 1
: le cytosquelette 811

AnneHe 2
: la technique du patch-clamp 813

Bibliographie 817

IndeH 821