★ À maîtriser
La biochimie étudie les macromolécules biologiques présentes dans l’organisme et l’alimentation, ainsi que leur participation aux réactions biochimiques.
Le corps humain contient 26 des 92 atomes naturels.
Le sodium est présent en milieu aqueux sous forme de Na+ et est abondant à l’extérieur des cellules, où il contribue à l’équilibre hydrique, à la conduction de l’influx nerveux et à la contraction musculaire.
Compléments
Les molécules sont constituées d’atomes.
Les principaux éléments présents dans des molécules biologiques sont :
Le potassium est présent en milieu aqueux sous forme de K+ et est abondant à l’intérieur des cellules.
Le calcium, sous forme de Ca++, intervient dans la libération des neurotransmetteurs, la contraction musculaire et la croissance osseuse, et contribue à la dureté des dents.
Le chlore est présent en milieu aqueux sous forme de Cl−, abondant à l’extérieur des cellules et essentiel dans le sang et le liquide interstitiel pour le maintien de l’équilibre hydrique.
Le magnésium est nécessaire au fonctionnement de nombreux enzymes.
L’iode entre dans la composition des hormones thyroïdiennes.
Le fer entre dans la composition de l’hémoglobine et de certains enzymes.
★ À maîtriser
📌 Un cation est un ion positif, tandis qu’un anion est un ion négatif.
Compléments
Les éléments sont représentés par des symboles chimiques, par exemple Fe pour le fer et O pour l’oxygène.
Dans le modèle présenté, la première couche électronique peut contenir au maximum 2 électrons, la deuxième 8 et la troisième 18.
Un atome d’hydrogène possède un électron sur sa couche électronique externe.
★ À maîtriser
📌 Dans le tableau périodique, les éléments d’une même période occupent une ligne horizontale et possèdent le même nombre de couches électroniques, tandis que ceux d’une même famille occupent une colonne et ont le même nombre d’électrons sur leur dernière couche.
Compléments
Les isotopes d’un même élément ont les mêmes propriétés chimiques et se distinguent par leur masse.
Des techniques de mesure peuvent détecter les isotopes instables et rendre visible leur distribution dans le corps.
L’iode 132 permet de visualiser la taille, la position et l’activité de la glande thyroïde par scintigraphie.
Le thallium 201 permet de visualiser le flux sanguin dans le cœur, et des particules marquées au technétium 99 sont utilisées pour l’os et le rein.
Dans le tableau périodique, les éléments sont classés selon leurs propriétés.
Les atomes s’associent au cours de réactions chimiques pour former de nouveaux produits, notamment des molécules.
Dans les organismes vivants, les atomes sont réunis au sein de molécules ou présents sous forme ionique, en cations positifs ou en anions négatifs.
★ À maîtriser
L’eau est la molécule la plus abondante du monde vivant.
La teneur en eau varie selon l’espèce : elle est de 90 à 95 % chez la méduse et de 60 à 70 % dans le corps humain.
Compléments
La teneur en eau des organes indiqués est :
La teneur en eau selon l’âge est :
★ À maîtriser
L’eau est une molécule polaire, c’est-à-dire un dipôle électrique.
Une liaison hydrogène relie l’hydrogène d’une molécule d’eau à l’oxygène d’une autre molécule d’eau.
L’eau nécessite beaucoup de chaleur pour passer de l’état liquide à l’état gazeux, ce qui rend la transpiration efficace pour refroidir le corps.
Compléments
Dans l’eau, les molécules d’eau sont attirées par les ions Na+ et Cl− du sel, ce qui entraîne l’hydratation des ions.
Une molécule d’eau peut établir jusqu’à quatre liaisons hydrogène avec des molécules voisines.
Dans la glace, le nombre de liaisons hydrogène est maximal.
Le catabolisme transforme des aliments ou des macromolécules en petites molécules, tandis que l’anabolisme forme des macromolécules à partir de petites molécules et libère de l’eau.
L’eau absorbe et libère lentement la chaleur, ce qui contribue à l’homéostasie de la chaleur corporelle.
L’eau est un constituant important de nombreux mucus et est présente dans des lubrifiants des articulations, des ligaments, des tendons et du tube digestif.
★ À maîtriser
📐 Formule - Le pH est défini par .
Le pH du plasma est de 7,4 et doit rester entre 7,35 et 7,45.
Les oses sont classés selon leur nombre de carbones :
📌 Le glucose est un aldohexose et le fructose un cétohexose ; ils ont la même formule brute mais des formules développées différentes et sont des isomères.
Les disaccharides cités sont : le saccharose, formé de glucose et de fructose, le maltose, formé de deux glucoses, le lactose, formé de glucose et de galactose
Le glycogène est le principal polysaccharide du corps humain, peut renfermer jusqu’à 600 000 molécules de glucose et est stocké dans le foie et les muscles.
Compléments
Dans l’eau, l’ammoniac NH₃ capte un proton pour former l’ion ammonium NH₄⁺.
Les glucides ont pour formule brute générale (CH₂O)ₙ.
Lorsque la glycémie baisse, le glycogène est dégradé en glucose, qui est libéré dans le sang.
L’acide donne H⁺ ; la base capte H⁺.
★ À maîtriser
Les lipides sont constitués principalement de C, H et O, parfois aussi de P et de N ; ils sont insolubles dans l’eau, solubles dans les solvants organiques et constituent une réserve énergétique à long terme.
Un acide gras saturé ne contient que des liaisons simples dans sa chaîne carbonée, tandis qu’un acide gras insaturé contient une ou plusieurs doubles liaisons.
Les graisses saturées ou animales sont solides à température ambiante, tandis que les huiles sont liquides parce qu’elles contiennent davantage d’acides gras insaturés.
Les HDL transportent le cholestérol vers le foie où il est éliminé, tandis que les LDL transportent le cholestérol libre du sang vers les cellules.
Compléments
Les acides gras insaturés sont monoinsaturés s’ils contiennent une double liaison et polyinsaturés s’ils en contiennent plusieurs.
Les phospholipides sont les principaux constituants lipidiques des membranes cellulaires.
Les stéroïdes sont des lipides hydrophobes ou lipophiles dont la structure comporte un noyau à quatre cycles fusionnés.
Les stéroïdes comprennent : le cholestérol, constituant des membranes cellulaires et précurseur des autres stéroïdes, les sels biliaires, la vitamine D, les hormones sexuelles, le cortisol, l’aldostérone
Les sels biliaires, produits à partir du cholestérol, émulsionnent les graisses afin de faciliter l’action des lipases et l’absorption des vitamines liposolubles A, D, E et K.
Les eicosanoïdes dérivent de l’acide arachidonique ; les prostaglandines participent à la réaction inflammatoire, à la dilatation des voies respiratoires, à la régulation de la température corporelle et de la pression artérielle, ainsi qu’à la formation de caillots sanguins.
Tête hydrophile vers l’eau, queues hydrophobes vers le cœur membranaire.
★ À maîtriser
Les protéines représentent 10 à 20 % de la masse cellulaire et peuvent avoir un rôle structurel ou fonctionnel.
Les protéines sont constituées à partir de 20 acides aminés.
📌 En milieu aqueux, la fonction carboxyle COOH tend à donner un proton et devient COO⁻, tandis que la fonction amine NH₂ tend à capter un proton et devient NH₃⁺.
📌 Les peptides peuvent être classés en holoprotéines, ou protéines simples, comme l’insuline, et en hétéroprotéines, ou protéines complexes, comme l’hémoglobine.
📌 Les protéines fibreuses sont de longs chapelets, souvent constitués d’un type de structure secondaire, tandis que les protéines globulaires sont compactes et sphériques et possèdent au moins une structure tertiaire.
Compléments
Les protéines sont constituées de C, H, O et N, et parfois de S et de P.
Un peptide formé de deux acides aminés est un dipeptide, et une chaîne plus longue est un polypeptide ou une protéine.
Les acides aminés essentiels indiqués sont :
Les protéines globulaires sont hydrosolubles, mobiles et fonctionnelles.
Des exemples de protéines fibreuses sont :
Des exemples de protéines globulaires sont :
★ À maîtriser
Le collagène est présent dans tous les tissus conjonctifs et constitue la protéine la plus abondante du corps ; il contribue à la solidité des os et à la résistance à l’étirement des tendons et des ligaments.
Dans les tissus musculaires, l’actine et la myosine sont des protéines contractiles qui raccourcissent les cellules musculaires et provoquent ainsi la contraction des muscles.
Les enzymes catalysent les réactions biochimiques et peuvent multiplier leur vitesse par 1 million.
L’hémoglobine transporte l’oxygène dans le sang, tandis que les lipoprotéines transportent les lipides et le cholestérol.
Les anticorps, ou immunoglobulines, sont des protéines spécialisées dans la réponse immunitaire contre les bactéries, les toxines et les virus.
Compléments
La kératine est une protéine structurale des poils, des cheveux et des ongles, et elle imperméabilise la peau.
L’élastine est présente avec le collagène dans des tissus durs et flexibles, comme les ligaments.
L’actine et la myosine interviennent également dans la division des cellules et le transport intracellulaire.
L’amylase salivaire et les oxydases, qui oxydent les combustibles alimentaires, sont des exemples d’enzymes.
D’autres protéines transportent notamment le fer et les hormones stéroïdes.
Des protéines plasmatiques comme l’albumine peuvent agir comme acide ou base dans un système tampon et contribuer à la régulation du pH.
Des exemples d’hormones polypeptidiques et protéiques sont :
L’amyline est co-sécrétée avec l’insuline par les cellules β pancréatiques.
L’amyline régule la glycémie en ralentissant la vidange gastrique et en favorisant la satiété, ce qui ralentit l’apparition du glucose dans le sang après un repas et limite les pics glycémiques postprandiaux.
Les protéines du complément présentes dans le sang améliorent l’activité du système immunitaire et stimulent la réaction inflammatoire, un mécanisme de défense non spécifique.
★ À maîtriser
Les enzymes ne sont ni modifiées ni détruites au cours des réactions chimiques et agissent à très faible dose.
La capacité catalytique d’une enzyme est spécifique grâce à son site actif spécifique.
📌 Un inhibiteur compétitif ressemble au substrat et entre en compétition avec lui pour se fixer au site actif de l’enzyme.
Compléments
Chaque enzyme possède une activité optimale à des valeurs particulières de pH et de température.
Les enzymes peuvent être détruites par un pH ou une température défavorables, ainsi que par certains composés étrangers comme l’arsenic, les gaz paralysants et le venin de serpent.
Le cyanure est un inhibiteur compétitif de la cytochrome oxydase, enzyme essentielle à la respiration cellulaire.
📌 L’efficacité enzymatique peut aussi être modifiée par un inhibiteur allostérique ou un activateur allostérique.
★ À maîtriser
La majorité des enzymes sont nommées d’après la réaction qu’elles catalysent.
L’osmolalité plasmatique est de 290 mOsm/kgH2O.
📌 Dans une solution hypotonique, le globule rouge subit une hémolyse par choc osmotique, tandis qu’il reste intact dans une solution isotonique.
Compléments
Les hydrolases catalysent l’hydrolyse ; des exemples sont :
Les synthétases catalysent des réactions de synthèse, comme les polymérases.
Les transférases comprennent les kinases et les phosphorylases.
Les perméases assurent des transferts à travers la membrane cellulaire.
Les solutions de NaCl à 0,9 % (0,9 g pour 100 ml, soit 9 g/l) et de glucose à 5 % (5 g pour 100 ml) sont isotoniques.
Quand l’osmolalité plasmatique diminue, la soif est inhibée et l’ADH n’est pas libérée, ce qui produit une urine abondante et diluée.
★ À maîtriser
Le transport actif s’effectue contre le gradient de concentration et nécessite de l’énergie fournie par l’hydrolyse de l’ATP via une ATPase.
Dans les cellules intestinales, la Na+/K+-ATPase crée le gradient de Na+ nécessaire à l’entrée du glucose par le cotransporteur glucose/Na+ situé dans la membrane apicale.
Compléments
Les principales ATPases de transport citées sont : la pompe Na+/K+ ATPase, la pompe à protons H+/K+ ATPase de la muqueuse gastrique, la Ca2+ ATPase des membranes plasmiques et du réticulum
Une diminution trop importante des protéines plasmatiques réduit la pression oncotique et favorise l’envahissement des tissus par l’eau, provoquant un œdème.
★ À maîtriser
📌 L’hyponatrémie est définie par une natrémie inférieure à 135 mmol/l.
Compléments
Les pertes d’électrolytes se font par :
En cas de déficit électrolytique, les reins augmentent la réabsorption et la sueur devient plus diluée.
📐 Formule - La quantité en milléquivalents vérifie .
L’apport alimentaire de sodium indiqué est de 7 g/j, la natrémie de référence est de 142 mmol/l et l’élimination urinaire de sodium est de 3,5 g/j.
L’aldostérone, synthétisée par les glandes surrénales, participe à la régulation du sodium.
Les causes d’hyponatrémie citées comprennent : la diarrhée, les vomissements, un régime sans sel inapproprié, une réhydratation excessive par liquide hypotonique après déshydratation, une prise excessive de diurétiques, une sécrétion inappropriée d’ADH, la maladie d’Addison, l’hypervolémie, la potomanie, une consommation importante de bière
L’hypernatrémie est associée à une déshydratation ou à des perfusions trop salées et est indiquée au-delà de 145 à 147 mmol/l.
L’hypokaliémie est définie par une kaliémie inférieure à 3,3 mmol/l et est associée aux diurétiques, à la dénutrition et à la diarrhée.
L’hyperkaliémie est indiquée au-delà de 4,5 mmol/l et peut survenir en cas d’acidose, notamment lors d’un choc septique ou d’une acidose lactique.
★ À maîtriser
📌 Un pH supérieur à 7,45 définit une alcalose, tandis qu’un pH inférieur à 7,35 définit une acidose.
L’équilibre acido-basique est régulé par :
En cas d’acidose respiratoire liée notamment à une pneumonie, une mucoviscidose ou un emphysème, la limitation des échanges alvéolaires entraîne une accumulation sanguine de CO2, transformable en acide carbonique qui libère des ions H+.
Compléments
Le pH sanguin artériel est de 7,4, celui du sang veineux et du liquide interstitiel est de 7,35, et le pH intracellulaire est de 7.
Les tampons bicarbonates sont extracellulaires et, à pH 7, les ions HCO3− sont dix fois plus abondants que les ions H2CO3.
Les ions bicarbonates constituent la réserve d’alcalinité du sang.
Les tampons phosphates et les tampons protéiques sont intracellulaires.
La ventilation permet d’éliminer 75 % des perturbations de l’équilibre acido-basique.
Dans le sang, le CO2 se trouve à 7 % sous forme de gaz dissous dans le plasma, à 23 % sous forme complexée avec l’hémoglobine et à 70 % sous forme de HCO3−.
Les reins sécrètent des ions H+ dans le filtrat et réabsorbent les ions HCO3− filtrés.
L’alcalose respiratoire survient lorsque le CO2 est éliminé plus rapidement qu’il n’est produit, notamment lors d’une hyperventilation.
L’acidose métabolique peut résulter d’une ingestion importante d’alcool, d’une perte de bicarbonates par les sucs pancréatique et intestinal associée à une diarrhée persistante, ou d’une accumulation d’acide lactique lors d’exercice physique, de choc ou d’hyperglycémie diabétique.
En cas d’acidose métabolique, le pH sanguin et la concentration sanguine en bicarbonates sont inférieurs aux valeurs normales.
L’alcalose métabolique se caractérise par un pH sanguin et une concentration sanguine en bicarbonates supérieurs aux valeurs normales.
L’alcalose métabolique peut être provoquée par l’évacuation du contenu acide de l’estomac, l’ingestion excessive de substances basiques telles que les antiacides ou la constipation, qui augmente la réabsorption colique des bicarbonates.
Les valeurs de référence indiquées sont de 22–28 mmol/l pour HCO3− et de 35–45 mmHg pour PCO2.
★ À maîtriser
📐 Formule - L’hématocrite correspond au rapport du volume des globules rouges sur le volume sanguin total, multiplié par 100 : .
Compléments
📌 Le sérum est du plasma dépourvu de facteurs de coagulation.
L’hématocrite normal indiqué est de 40 à 52 % chez l’homme et de 37 à 48 % chez la femme.
Un hématocrite élevé peut correspondre à une polyglobulie ou à une hémoconcentration liée à la déshydratation, tandis qu’un hématocrite faible peut correspondre à une anémie, une hémodilution, un état œdémateux, une cirrhose du foie, une insuffisance cardiaque ou une infection.
La VS est d’environ 15 mm/h chez l’homme et 20 mm/h chez la femme, et augmente en cas d’infection ou d’inflammation sans être spécifique.
Le fibrinogène est un facteur de coagulation synthétisé par le foie, transformé en fibrine pour constituer la trame du caillot sanguin.
Le taux de fibrinogène diminue en cas d’affection hépatique et augmente lors d’un état infectieux ou inflammatoire.
L’albumine, synthétisée par le foie, maintient la pression oncotique et transporte des acides gras libres ainsi que des hormones thyroïdiennes et liposolubles.
📌 Les globulines comprennent les immunoglobulines, ou anticorps, dont le taux augmente lors d’une infection.
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1. Un atome possède 11 protons et 12 neutrons dans son noyau. Quel est son nombre de masse ?
2. Parmi les 92 atomes naturels, combien sont présents dans le corps humain ?
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Qu’étudie la biochimie dans l’organisme et l’alimentation ?
Les macromolécules biologiques et leur participation aux réactions biochimiques.
Comment calcule-t-on le nombre de masse d’un atome ?
En additionnant son nombre de protons et de neutrons.
De quoi les molécules sont-elles constituées ?
D’atomes.
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