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Biologie et Biotechnologie
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I ] La biologie

                1) Définition

La biologie est une science regroupant les disciplines étudiant la vie comme la biologie animale, végétale, cellulaire, moléculaire, génétique, immunologie, neurosciences, biochimie...

                2) Qu'est ce que la vie ?

Il faut pouvoir la distinguer de la matière inerte. Les critères qui sont habituellement reconnus sont :
                - capacité reproductive
                - capacité de faire ses propres synthèses chimiques
                - croissance
                - sensibilité ou mouvement

Plusieurs de ces propriétés peuvent se retrouver dans la matière inerte mais chez les êtres vivants, elles sont présentes simultanément avec un degré d'expression extrêmement complexe.

                3) Les grandes étapes de la biologie à travers l'histoire

Jusqu'en 1950, la biologie est essentiellement une science descriptive de la nature, c'est une science d'observation utilisant l’œil puit le microscope ce qui permettait d'obtenir un grossissement *1000. Il fallait effectivement, connaître, décrire, classer les êtres vivants ce qui a aboutit à la classification des organismes végétaux, animaux, microorganismes.

A partir de 1950, les progrès techniques tels que la microscopie électronique (grossissement * 10^6), la radioactivité, l'ultracentrifugation qui permet une vitesse de 100000g, l'électrophorèse sont les principaux progrès techniques qui ont permis une recherche au niveau moléculaire d'où le boum de la biologie moléculaire.

Quelques grandes dates :

                1953 : découverte de la double hélice de l'ADN par Watson et Crick
                1960 : élucidation du code génétique par Crick et Brenner
                1985 : mise en place d'un programme génome humain qui a pour but de d'élucider l'analyse moléculaire de ADN humain 23 paires de chromosomes, 3*10^9 bases. Ce programme fonctionne dans différents pays : USA, GB, FR, Italie, Japon
                1992 : carte globale du génome humain, carte de première génération qui peut être comparée à la carte de la terre dessinée par Christophe Colomb
                1995 : carte de deuxième génération proposée par J. Weissenbach grâce au Généthon (France)

                ..... : aboutissement complet de l'ensemble du génome humain

II ] Biotechnologie

                1) Définition

Transformation des connaissances en actions. On entend par biotechnologie, l'utilisation d'organismes vivants ou de molécules issues d'organismes vivants pour des technologies à application industrielle et commerciale. Les biotechnologies nécessitent une convergence des connaissances en biologie, elles nécessitent une réalité technique (savoir utiliser des machines, des matériaux), et une réalité de l'industrie.

La biotechnologie est une science pluridisciplinaire

                2) Historique

                       a) Les biotechnologies "archaïques"

                            a1) Pain, vin, chanvre

Depuis les temps les plus reculés, l'homme a utilisé des microorganismes comme les bactéries, les levures, les moisissures pour préparer ses boissons (vin, bière) ou les a utilisé pour ses aliments (pain, fromage) et pour ses vêtements (lin chanvre). Il les a utilisé bien avant même que l'existance de ces microorganismes n'est été reconnu et étudiée au XIX siècle

                             a2) Les microorganismes ( bactéries, levures, moisissures)

Les bactéries :       Les bactéries sont unicellulaires. Elles ont dans la majorité une taille de l'ordre du micron et leur classification est faite suivant leur forme (morphologie) :
                - Sphérique ou Cocci
                - Cylindrique ou Bâtonnet
                - Spiralée ou Hélicoïdale

Beaucoup présentent des flagelles qui leur permettent de se déplacer. Les bactéries appartiennent aux protistes inférieurs, ce sont des procaryotes (pas de membrane nucléaire, l'ADN se trouve dans le cytoplasme)
Un million de bactérie sont connues et sont classées.

Exemples de bactéries :
Les bactéries acétiques : acétobactéries, gluconobacteries utilisent l'oxydation de l'alcool éthylique en acide acétique, c'est la fabrication traditionnelle du vinaigre à partir de vin, cidre, pomme de terre, malte
Les bactéries lactiques : lactobacillus, streptococus se trouvent naturellement dans le lait et elles transforment le sucre qui se trouve dans le lait (lactose), elles l'oxydent en acide lactique (acidification du lait)  et provoquent sont aigreur spontanée. Ces bactéries sont utilisées dans la fabrication des fromages, elles participent aux deux étapes : la formation du caillet et la maturation de celui-ci. Ces bactéries sont aussi utilisées dans la fabrication du beurre qui nécessite l'acidification de la crème qui est provoquée par ce type de bactéries.

Les moisissures : Les moisissures appartiennent selon la qualification aux protistes supérieurs ou eucaryotes. Elles ont un noyau, ce qui fait que l'ADN est entouré d'une membrane nucléaire. Les moisissures sont des champignons microscopiques qui possèdent les principaux caractères des champignons, elles sont utilisées en fromagerie, en charcuterie et dans les industries chimiques et pharmaceutiques.

Exemples de moisissure :

Pénicillium roqueforti, pénicillium camenberti : ces moisissures interviennent dans les premiers stades de transformation du caillet et jouent un rôle primordial dans l'affinage des fromages.

Les moisissures sont composées de mycélium comportant des spores contenus dans des asques. Il existe des centaines de milliers de moisissures.

Les levures : les levures appartiennent aux protistes supérieurs ou eucaryotes. Ce sont des champignons supérieurs qui ont perdu la propriété de former un mycélium cénocytique (micelium = appareil végétatif, cenocytique = contient plusieurs noyaux). Ces levures sont unicellulaires. Leur taille est de 1 à 5 microns de largeur, 5 à 50 microns de longueur, pas de flagelle donc immobiles. Il existe plus de 10000 espèces de levures.

Exemples de levures :
Saccharomyce cérévisiae : cette levure se trouve naturellement dans les grains de raisin mur. Elle effectue la fermentation alcoolique des sucres contenus dans le jus de raisin pour produire l'alcool éthylique+ CO2 (vin)

                        a3) Respiration - fermentation

                                a3-1) Energie chimique, chaîne respiratoire

La plupart des microorganismes sont incapables d'effectuer la photosynthèse. C'est à dire d'utiliser l'énergie lumineuse (solaire) pour faire leur propre synthèse. Donc ces microorganismes vont donc utiliser l'énergie libérée au cours de réactions chimiques d'oxydation. On dit que ce sont des chimiotrophes.

Réactions d'oxydation par :
                - perte d'électrons : Fe2+ -> Fe3+ + e- + énergie
                - perte d'H2 : RCH2OH (alcool)
                      -> R-CH=O (aldéhyde) + 2H+ + 2e- + énergie
                - hydratation : déshydrogénation
No2- (nitrite) + H20 -> NO3- (nitrate) + 2H+ + 2e- + énergie : chimiolitotrophes (à partir d'un substrat minéral)

Source : www.SNOCLUB.fr.st – Auteur : Inc.
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