Programme des CAPET externe et interne section biotechnologie option biochimie - génie biologique. À la session 2010, seul le CAPET externe est susceptible d'être ouvert.
1. Biochimie structurale
1.1. Composition de la matière vivante
Principaux éléments constitutifs.
Oligo-éléments.
Constituants minéraux : eau et ions minéraux.
Constituants organiques : principaux squelettes hydrocarbonés et principales fonctions rencontrées en biochimie.
1.2. Les interactions chimiques faibles :
Forces de Van Der Waals, liaisons hydrogène, liaisons ioniques, liaisons hydrophobes.
1.3. Structure et propriétés des biomolécules
1.3.1. Les protides
Les acides aminés naturels et leurs principaux dérivés : structure et propriétés.
La liaison peptidique : structure et propriétés ; principaux peptides d'intérêt biologique.
Structure primaire des peptides et des protéines ; séquençage.
Conformation spatiale des peptides et protéines.
Propriétés des protéines.
Méthodes de préparation et d'analyse des protéines.
Classification et principaux types de protéines.
1.3.2. Les glucides
Les oses et leurs principaux dérivés : structure, classification, propriétés ; principaux représentants.
La liaison osidique : structure et propriétés.
Oligosides et polyholosides : principaux représentants.
Protéoglycanes et mucopolysaccharides : définition et exemples.
Glycoprotéines : définition et exemples.
Méthodes d'analyse des glucides.
1.3.3. Les lipides
Classification des lipides.
Structure et propriétés des principaux constituants des lipides : acides gras, glycérol, lipides isopréniques.
Structure et propriétés des principaux groupes de lipides : glycérides, stérides, cérides, glycérophosphatides, sphingolipides, sulfolipides.
Méthodes d'analyse des lipides.
1.3.4. Les acides nucléiques.
Structure générale et propriétés des acides nucléiques.
Les ADN : différents types ; topologie des ADN circulaires et linéaires ; super-enroulements ; méthodes d'étude : préparation, analyse, séquençage, synthèse in vitro.
Les ARN : structure et conformation des ARN de transfert, des ARN messagers, des ARN ribosomiques ; propriétés et méthodes d'étude.
Les architectures nucléoprotéiques : ribosomes, chromatine, virus.
2. Enzymologie
2.1. Définition et caractères généraux des enzymes
2.2. La spécificité enzymatique
2.3. Cinétiques enzymatiques
Cinétiques michaeliennes à un et deux substrats ; définition et signification des paramètres cinétiques ; effecteurs physiques et chimiques des enzymes : pH, température ; activation et inhibition de l'activité enzymatique.
2.4. Enzymes allostériques
Modèles de fonctionnement, effecteurs allostériques.
2.5. Les coenzymes
Définitions ; modes d'action ; principaux coenzymes.
2.6. Complexes multienzymatiques
Isoenzymes.
2.7. Classification des enzymes
2.8. Applications de l'enzymologie
Techniques utilisées : techniques immuno-enzymatiques, électrodes à enzymes, enzymes fixées.
Applications analytiques : dosages de métabolites, détermination d'activités enzymatiques, identification de biomolécules.
Applications industrielles dans le domaine des industries alimentaires et dans celui des industries chimiques et pharmaceutiques.
3. Métabolisme
3.1. Bioénergétique
3.1.1. Les différents types trophiques eucaryotes et procaryotes.
3.1.2. Oxydations cellulaires et production d'énergie.
3.1.3. Molécules à enthalpie libre d'hydrolyse élevée.
3.1.4. Couplages énergétiques chimio-chimiques et chimio-osmotiques.
3.1.5. Chaînes respiratoires aérobies et anaérobies ; fermentations.
3.2. Méthodes générales d'étude des voies métaboliques
3.3. Production d'énergie : le catabolisme
3.3.1. La glycolyse et la glycogénolyse.
3.3.2. Devenir du pyruvate en anaérobiose.
Fermentations lactique et éthanolique.
3.3.3. Devenir du pyruvate en aérobiose : décarboxylation oxydative.
3.3.4. Le cycle de Krebs.
3.3.5. Le catabolisme des acides gras saturés et la lipolyse.
3.3.6. Genèse et utilisation des composés cétoniques.
3.3.7. Catabolisme général des protéines et des acides aminés.
Protéolyse.
Décarboxylation, désamination et transamination des acides aminés.
Uréogénèse.
3.3.8. Réoxydation des coenzymes réduits.
3.4. Mise en réserve de l'énergie
Glucogénèse et néoglucogénèse.
Glycogénogénèse.
Lipogénèse.
3.5. Régulations métaboliques
3.5.1. Régulation des flux métaboliques : les échanges membranaires.
3.5.2. Régulation de l'activité et de la biosynthèse des enzymes.
3.5.3. Régulations hormonales : rôles de l'insuline, du glucagon et des catécholamines.
4. Génétique moléculaire
4.1. Réplication de l'ADN
Réplication de l'ADN viral, de l'ADN procaryote et de l'ADN eucaryote.
4.2. Recombinaison génétique
Mécanismes moléculaires du crossing-over ; transposition génétique chez les procaryotes et chez les eucaryotes.
4.3. Transcription de l'ADN
Notion de gène.
Les ARN polymérases.
Mécanisme de la transcription in vivo et in vitro ; promoteurs.
Gènes morcelés ; exons et introns ; transcrits primaires ; mécanismes moléculaires de l'épissage.
4.4. La traduction protéique
Le code génétique.
Initiation de la synthèse protéique.
Elongation des chaînes polypeptidiques.
Terminaison des chaînes polypeptidiques.
Phénomènes post-traductionnels.
4.5. La régulation de la synthèse et de la fonction des protéines chez les procaryotes
Régulation de l'expression génétique par induction-répression, répression catabolique, régulation par atténuation, régulation au niveau de la traduction.
4.6. Organisation et fonctionnement du génôme des eucaryotes
Structure et organisation de la chromatine.
Familles multigéniques ; amplification génétique ; séquences en tandem.
Pseudogènes.
Transposons.
Contrôle de l'expression génétique chez les eucaryotes : promoteurs multiples, enhancers, contrôle hormonal, épissages alternatifs.
Gènes homéotiques et contrôle du développement.
Les dérèglements du fonctionnement du génôme eucaryote : mutation, translocation chromosomique, amplification de gène ; carcinogènes, oncogènes cellulaires et viraux.
4.7. Mutabilité et réparation de l'ADN
4.8. Le génie génétique
4.8.1. Les outils du génie génétique.
Techniques de préparation de l'ADN.
Techniques de synthèse d'oligonucléotides.
Technique PCR.
Techniques d'hybridation moléculaire (in situ et avec transfert capillaire).
Enzymes de restriction.
Vecteurs de clonage.
Sondes moléculaires.
4.8.2. Clonage de gènes
Banques génomiques et banques d'ADN complémentaire.
4.8.3. Applications industrielles et thérapeutiques du génie génétique.
1. Caractères différentiels procaryotes-eucaryotes
Archeobactéries.
2. Morphologie et structure des micro-organismes
2.1. Morphologie et structure des bactéries :
Éléments constants et facultatifs de l'ultrastructure bactérienne ; spores et sporulation.
2.2. Morphologie et structure des cellules fungiques.
3. Taxonomie bactérienne
Caractères et propriétés des principales familles et principaux genres bactériens.
4. Nutrition et croissance des bactéries et des champignons
4.1. Besoins nutritifs.
4.2. Multiplication des bactéries.
4.3. Multiplication des champignons
Reproduction sexuée et asexuée des levures et moisissures ; application à leur classification.
4.4. Croissance des micro-organismes unicellulaires :
Mesure, paramètres de la croissance, croissance discontinue, diauxie, croissance synchronisée, croissance continue, turbidostat et chemostat, influence des conditions de milieu.
4.5. Applications de la croissance microbienne à l'industrie ;
Fermentations industrielles ; production industrielle de biomasse.
5. Métabolisme microbien
Pour l'étude des voies métaboliques générales, se reporter au programme de biochimie.
5.1. Métabolisme énergétique.
Types respiratoires.
5.2. Métabolisme glucidique.
Applications à l'identification des bactéries et des champignons.
5.3. Métabolisme protidique.
Applications à l'identification des bactéries.
5.4. Photosynthèse bactérienne.
5.5. Régulation du métabolisme microbien.
6. Génétique microbienne
Pour l'étude des aspects fondamentaux, se reporter au programme de génétique moléculaire .
6.1. Variabilité et mutation chez les micro-organismes.
6.2. Transferts génétiques chez les micro-organismes :
Transformation, transduction, conjugaison.
6.3. Les plasmides bactériens.
6.4. Le clonage des micro-organismes et ses applications.
7. Agents antimicrobiens
7.1. Agents physiques :
Applications à la stérilisation et à la stabilisation de produits d'origine biologique ou à utilisation biologique.
7.2. Agents chimiques.
Désinfectants et antiseptiques.
Antibiotiques : structure, classification, mode d'action, utilisation thérapeutique ; résistance aux antibiotiques.
8. Ecologie microbienne
8.1. Relations entre les micro-organismes et leur environnement.
Rôle des micro-organismes dans les grands cycles de transformation de la matière dans la biosphère.
Rôle des micro-organismes dans la lutte contre la pollution : processus de biodégradation ; applications aux traitements d'épuration des eaux usées domestiques et des effluents industriels.
Symbiose et commensalisme.
8.2. Pouvoir pathogène des bactéries.
Facteurs du pouvoir pathogène : pouvoir invasif, pouvoir toxique, rôle du terrain : bactéries à pouvoir pathogène spécifique ; bactéries opportunistes.
Notions d'épidémiologie : modes de transmission, incidence et prévalence.
Résistance de l'organisme à l'infection.
9. Virologie
Structure et classification des virus.
Méthodes d'étude, d'identification et de tirage des virus.
Mécanisme de multiplications : virus à ADN, virus à ARN, bactériophages, rétrovirus.
Phages tempérés ; lysogénie.
Pouvoir pathogène des principaux virus humains : herpès virus, adénovirus, myxovirus, paramyxovirus, rotavirus, entérovirus, virus de la rubéole, rétrovirus.
1. Technologies et techniques biochimiques
Applications à l'extraction, au fractionnement, à la purification, à l'identification et au dosage des constituants de la matière vivante, aux produits biologiques d'origine humaine, aux aliments, aux produits pharmaceutiques et cosmétiques.
1.1. Méthodes d'extraction, de fractionnement, de purification et d'identification
Broyages, filtrations, solubilisations fractionnées et relargages.
Centrifugations.
Distillations.
Extractions solide-liquide et liquide-liquide.
Dialyse et électro-dialyse.
Chromatographies :
Chromatographie en phase liquide : à pression ambiante : adsorption, partage, échange d'ions, gelfiltration, affinité ; à haute performance (HPLC) ;
Chromatographie en phase gazeuse.
Electrophorèse ; immuno-électrophorèse.
1.2. Méthodes de dosage
Dosages gravimétriques.
Dosages volumétriques :
Détermination des points d'équivalence par indicateurs colorés ou par méthode physique (potentiométrie, conductométrie) ;
Applications à la protométrie, à l'oxydo-réduction, à la complexométrie.
Dosages par méthodes optiques :
Polarimétrie ;
Réfractométrie ;
Spectrophotométrie des milieux troubles (néphélétrie, turbidimétrie, opacimétrie) ;
Spectrophotométrie d'absorption moléculaire ;
Spectrophotométrie d'émission atomique ;
Spectrophotométrie d'absorption atomique ;
Spectrofluorométrie
1.3. Enzymologie et génie enzymatique
Etude des paramètres cinétiques d'une réaction enzymatique ; influence des facteurs physiques et chimiques.
Détermination d'une activité enzymatique.
Dosages enzymatiques de substrats.
Dosages immuno-enzymatiques.
Réalisation et utilisation d'enzymes immobilisées.
Utilisation d'électrodes à enzymes.
1.4. Génie fermentaire
Etude d'une fermentation en laboratoire : suivi d'une croissance ; production de biomasse ; production de métabolites ou d'enzymes.
Extraction et purification d'un métabolite.
2. Technologies et techniques microbiologiques
Applications à l'analyse de produits pathologiques, à l'analyse et au contrôle des eaux, des produits alimentaires, des produits pharmaceutiques et cosmétiques, aucontrôle d'hygiène au niveau des locaux.
2.1. Préparation et stérilisation des milieux de culture et du matériel de laboratoire.
2.2. Techniques d'examen microscopique :
Etat frais, colorations usuelles, examen d'éléments structuraux ; techniques microscopiques en fond noir, en contraste de phase et en fluorescence.
2.3. Techniques d'ensemencement et d'isolement des bactéries.
2.4. Techniques de numération des bactéries.
2.5. Techniques d'identification biochimique et antigénique des bactéries
Techniques classiques et techniques miniaturisées.
2.6. Etude de la sensibilité des bactéries aux antibiotiques
Détermination de
2.7. Mycologie
Techniques d'étude des levures et moisissures d'intérêt médical ou industriel.
2.8. Etude de souches en microbiologie appliquée.
Recherche, sélection et conservation de micro-organismes producteurs d'antibiotiques, vitamines, enzymes, acides aminés.
Amélioration des souches.
2.9. Génie fermentaire
voir Technologies et techniques biochimiques.
1. Biologie cellulaire
1.1. Méthodes d'étude de la cellule
Microscopie optique et électronique.
Immunocytochimie et radio-autographie.
Fractionnement cellulaire.
Culture de tissus et de cellules.
Exploration fonctionnelle du métabolisme cellulaire.
1.2. Ultrastructure cellulaire
1.2.1. La membrane plasmique.
1.2.2. Le cytosol et le cytosquelette.
1.2.3. Les organites cytoplasmiques.
Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi.
Lysosomes, peroxysomes.
Mitochondries.
1.2.4. Le noyau.
Nucléoplasme.
Nucléoles.
Chromatine interphasique et chromosomes.
1.3. Echanges membranaires
1.4. Production d'énergie
Voir Biochimie.
1.5. Circulation protéique intracellulaire
Rôles du réticulum endoplasmique et de l'appareil de Golgi.
1.6. Le cycle cellulaire et sa régulation
2. Fonctions de nutrition
2.1. Milieu intérieur
Composition des compartiments liquidiens intracellulaire et extracellulaire : sang, lymphe, liquide céphalorachidien.
Le sang : plasma et cellules sanguines.
Hématopoièse.
Groupes sanguins.
Hémostase.
Lymphe : composition et circulation.
2.2. Circulation sanguine
Coeur : anatomie et histologie ; origine et propagation de l'excitation, couplage excitation-contraction ; révolution cardiaque ; contrôle de l'activité du coeur.
Vaisseaux : anatomie et histologie ; hémodynamique ; régulation locale et systémique de la circulation dans les vaisseaux ; pression artérielle.
2.3. Digestion et absorption intestinale
Anatomie et histologie de l'appareil digestif.
Secrétions digestives : rôles et régulations nerveuses et hormonales.
Motricité et transit.
Absorption intestinale et transport des nutriments.
2.4. Respiration
Anatomie et histologie de l'appareil respiratoire.
Physiologie de la respiration : mécanique ventilatoire ; transport des gaz respiratoires par le sang ; échanges gazeux pulmonaires et tissulaires ; régulation de la respiration.
2.5. Physiologie rénale
Organisation générale de l'appareil urinaire.
Anatomie et histologie du néphron.
Méthodes d'exploration.
Formation de l'urine.
Hormones rénales.
Régulation de la composition et du volume des liquides extracellulaires.
3. Fonctions de relation et d'information
3.1. Les muscles squelettiques
Tissu musculaire, structure, ultrastructure, propriétés de la fibre musculaire striée squelettique.
Contraction musculaire.
3.2. Système nerveux cérébro-spinal
Tissu nerveux : structure, ultrastructure et propriétés du neurone et du nerf.
Transmission synaptique neuro-neuronique et neuro-musculaire.
Moelle et activité réflexe : tonus musculaire.
Fonctions sensorielles : sensibilité cutanée, vision, audition.
Fonctions motrices : motricité pyramidale et extrapyramidale.
3.3. Système nerveux végétatif
Système nerveux végétatif afférent et efférent.
Médullo-surrénales.
Réflexes végétatifs.
3.4. Système endocrinien
3.4.1. Mode d'action des hormones.
3.4.2. Thyroïde et hormones thyroïdiennes.
3.4.3. Pancréas endocrine et régulation du métabolisme des glucides et des lipides.
3.4.4. Glandes surrénales et régulation du métabolisme hydro-minéral, gluco-protéique et du métabolisme énergétique.
3.4.5. Parathormone, calcitonine, cholécalciférol et régulation du métabolisme phosphocalcique.
3.4.6. Complexe hypothalamo-hypophysaire.
3.5. Le comportement alimentaire
4. Maintien de l'intégrité de l'organisme
4.1. Mécanismes de l'homéostasie
Rôle intégrateur du foie dans l'organisme.
Régulation de la glycémie.
Thermorégulation.
Adaptation au travail et à l'effort.
4.2. Mécanismes de l'immunité
4.2.1. Tissus et cellules de l'immunité.
4.2.2. Immunité non spécifique.
Barrières contre l'infection : barrières cutanéo-muqueuses, flore commensale.
La réaction inflammatoire et la phagocytose.
Le complément.
Cytokines et cellules cytotoxiques non spécifiques.
4.2.3. Immunité spécifique.
4.2.3.1. Immunité humorale.
Les antigènes.
Les anticorps : diverses classes d'immunoglobulines solubles et membranaires : structure fine des immunoglobulines ; rôle et propriétés des anticorps ; propriétés antigéniques des immunoglobulines : allotypie, idiotypie.
La réaction antigène-anticorps : caractéristiques de la réaction antigène-anticorps ; principaux types de réaction antigène-anticorps ; principales techniques immunologiques basées sur la visualisation in vitro de la réaction antigène-anticorps (réactions de précipitation, réactions d'agglutination, réactions utilisant le complément, réactions utilisant les réactifs marqués).
4.2.3.2. Immunité à médiation cellulaire.
Lymphocytes T.
Cellules présentant l'antigène.
Médiateurs chimiques : cytokines et lymphokines.
Complexe majeur d'histocompatibilité.
Mode d'action des lymphocytes T cytotoxiques et des lymphocytes T auxiliaires ; autres cellules cytotoxiques.
4.2.3.3. Mémoire immunitaire.
4.2.3.4. Tolérance immunitaire.
4.2.4. Déterminisme génétique de la spécificité immunitaire.
4.2.5. Régulation de la réponse immunitaire.
4.2.6. Dysfonctionnements du système immunitaire.
Les réactions d'hypersensibilité.
Les maladies auto-immunes.
Les déficits immunitaires.
4.2.7. Applications médicales.
Vaccination et sérothérapie.
Greffes et transplantations d'organes.
Anticorps monoclonaux.
5. Fonctions de reproduction
5.1. Organisation des appareils génitaux masculin et féminin.
5.2. Gamètes et gamétogénèse.
5.3. Déterminisme neuro-hormonal de la physiologie sexuelle.
5.4. Fécondation
5.5. Maîtrise de la reproduction
5.6. Gestation.
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