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Programme biophysique
M19 B i o p h y s i q u e p o u r
SV 3
INTRODUCTION :
•Qu’est ce que la biophysique ?
•Domaines d’application.
•Rappels des constantes fondamentales des
lois physiques appliquées en biologie.
•
Les liaisons moléculaires
PREMIÈRE PARTIE:
Applications des ondes électromagnétiques sur les molécules
biologiques. Initiation à la biospectrométrie.
1. Le spectre électromagnétique
2. Calorimétrie Différentielle de Balayage sur
biomolécules
3. Effet des rayonnements UV, visible, infrarouge sur les
biomolécules.
4. Etude de la fluorescence naturelle ou à l’aide de
fluorophores des molécules biologiques.
5. Interactions des ultrasons et de la matière biologique.
DEUXIÈME PARTIE:
Propriétés cinétiques des solutions biologiques
CHAPITRE I : Généralités sur les solutions électrolytiques
Définition et propriétés des solutions électrolytiques
Conductivité, résistivité‚ et résistance de la solution
électrolytique
Applications Biologiques
CHAPITRE II : Phénomènes de diffusion et contraintes
biophysiques
Diffusions en phase aqueuse
Diffusions à travers les membranes naturelles et artificielles
(liposomes (SUV, LUV, MLV).
CHAPITRE III : Etude des interfaces solide-liquide
Théorie de la double couche électrochimique
Echanges ioniques interface solide-liquide
Phénomènes de tension superficielle
Phénomènes de capillarité avec eau, huile, solution dans un
tube Contact huile –eau et calcul de l’énergie de cohésion et
d’adhésion
Applications biologiques
CHAPITRE IV : Etude des interfaces liquide-gaz (Phénomènes
de surface)
Mise en évidence de l'interface liquide-gaz (tension superficielle)
Mesures et applications biologiques
CHAPITRE V : Hémodynamique
Etude de la viscosité (définition, mesures et applications
biologiques)
Etude du phénomène de sédimentation (définition, mesures et
applications biologiques).
CHAPITRE VI : Phénomènes bio-électriques
Forces d'interaction en biologie - Introduction aux phénomènes
bio-électriques.
La chaîne de mesure des signaux physiologiques : recueil,
amplification, transmission, enregistrement et traitement des
signaux physiologiques.
Bioélectricité membranaire et cellulaire.
Quelques domaines de la Biophysique :
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Relations structure-fonction
Dynamique moléculaire et cellulaire
Interactions moléculaires
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Milieux denses
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Électrophysiologie
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Bioénergétique
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Photobiologie
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Pharmacologie moléculaire
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Acides nucléiques, protéines, polysaccharides
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Lipides, membranes et interfaces
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Systèmes chargés et hydratation
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Assemblages supra moléculaires.
Quelques
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approches expérimentales de la Biophysique :
Spectroscopies : absorption, émission, résonance, Raman
Diffusion : X, neutrons, lumière
Diffraction : X, électrons
Microscopies : photonique, électronique (MEB), X.
Micromanipulation : pinces optiques, AFM, patch clamp
Microcalorimétrie
Imagerie
Modélisation moléculaire
Méthodes hydrodynamiques : sédimentation, viscosité
Simulation numérique, modélisation
Exemples de thèmes de recherches:
Structure, dynamique, repliement des protéines.
Transfert d’électrons et de protons dans les protéines
membranaires (centre réactionnel photosynthétique).
Transport membranaire.
Simulation moléculaire de la compressibilité de protéines: rôle
des cavités et des liaisons hydrogène.
Etudes par RMN et simulation moléculaire de la dynamique, du
repliement et de la stabilité de protéines et de systèmes membranaires.
Structuration de protéines et polypeptides par l’interface
membranaire.
Reconnaissance protéines / lipides.
TECHNIQUES SPÉCIFIQUES
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Mutagenèse, expression de protéines membranaires
Extraction, purification de protéines membranaires
Réinsertion de protéines membranaires en liposomes
Marquage isotopique
Traceurs radioactifs
Détergents bromés
Ultracentrifugation analytique
Hautes pressions hydrostatiques
Microscopies à sonde locale (effet tunnel, force atomique)
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Méthodes de cinétique enzymatique rapide :
Stopped flow, quenched flow
Filtration rapide
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Spectroscopies moléculaires :
RMN multinoyaux (1H, 2H, 31P, 15N)
RMN du solide
Spectrométrie Raman de résonance
Fluorescence à sélection de site
Fluorescence des protéines et de sondes
Dichroïsme circulaire
Diffusion inélastique des neutrons
Cryospectroscopie
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Modélisation moléculaire :
Simulation numérique
Méthodes ab initio
Mécanique moléculaire
Dynamique moléculaire