Fiche de révision : Bases de biochimie

📋 Plan du Cours

1. Biochimie et transformations cellulaires
2. Compartimentation des cellules
3. Propriétés du milieu aqueux
4. Acides, bases et acidité
5. Molécules organiques et phosphates
6. Interactions faibles du vivant

📖 1. Biochimie et transformations cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Biochimie : Étude, à l’échelle moléculaire, de l’ensemble des transformations se déroulant au sein de la matière vivante.
• Métabolisme : Ensemble des transformations de matière et des échanges d’énergie dont un être vivant est le siège.
• Métabolites : Petites biomolécules utilisées comme briques unitaires par l’anabolisme et générées par le catabolisme, comme le glucose et les acides aminés.

📝 Points essentiels

📌 L’anabolisme synthétise des molécules complexes en consommant de l’énergie chimique, tandis que le catabolisme dégrade des molécules pour produire de l’énergie chimique et des déchets tels que le CO2 et H2O.

💡 Astuce mémo

Anabolisme construit, catabolisme dégrade

📖 2. Compartimentation des cellules

★ À maîtriser

📌 La compartimentation cellulaire existe chez les eucaryotes mais pas chez les procaryotes.

• Un procaryote est organisé comme un sac limité par une seule membrane, tandis qu’un eucaryote est organisé comme un sac de sacs contenant plusieurs membranes subcellulaires.

Compléments

• Les compartiments cités comprennent notamment:

  • l’appareil de Golgi
  • le réticulum endoplasmique
  • le noyau
  • les mitochondries

• Les compartiments subcellulaires d’une cellule eucaryote possèdent des caractéristiques physico-chimiques et biochimiques différentes, notamment de pH, de force ionique et de concentration en métabolites et ions minéraux.

💡 Astuce mémo

Le procaryote est un sac, l’eucaryote un sac de sacs

📖 3. Propriétés du milieu aqueux

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule d’eau : Polaire, et dont la polarité permet l’établissement de liaisons hydrogène entre les molécules d’eau.

★ À maîtriser

📌 Les molécules polaires peuvent former des liaisons hydrogène avec l’eau et sont solubles, tandis que les molécules apolaires ne forment pas ces liaisons et ne sont pas solubles dans l’eau.

Compléments

• Les caractéristiques du milieu aqueux ont permis l’apparition des réactions biochimiques et donc l’apparition de la vie.

• Les liaisons hydrogène sont faibles, ce qui constitue un avantage biochimique et biologique par rapport à un système reposant uniquement sur des liaisons covalentes fortes.

💡 Astuce mémo

Polarité de l’eau → liaisons hydrogène → solubilité et vie

📖 4. Acides, bases et acidité

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Bronsted-Lowry — Molécule capable de céder un proton.
• Base : Bronsted-Lowry — Molécule capable de capter un proton.

★ À maîtriser

• Lorsqu’un acide cède un proton, il est déprotoné et devient sa base conjuguée, ce qui forme un couple acido-basique.

📌 L’acidité d’une molécule acide est mesurée par son pKa, avec pKa inférieur à 7, tandis que l’acidité d’un milieu est mesurée par son pH.

📌 Un milieu acide est un milieu dont la concentration en ions hydronium H3O+ est supérieure à 10-7 moles par litre et dont le pH est inférieur à 7.

Compléments

📌 L’eau est un ampholyte car elle peut se comporter comme un acide et comme une base, et elle possède deux couples acido-basiques.

💡 Astuce mémo

Molécule acide : pKa ; milieu acide : pH

📖 5. Molécules organiques et phosphates

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : La liaison covalente est une liaison forte qui permet notamment l’existence de la molécule d’eau grâce à deux liaisons O–H identiques.
• ATP : Ou adénosine triphosphate, principale molécule énergétique du métabolisme cellulaire ; les réactions cataboliques permettent sa synthèse et les réactions anaboliques l’utilisent.

★ À maîtriser

• Le groupement phosphate, ou acide phosphorique, est un phosphate inorganique qui peut s’associer à des hexoses, des protéines et des bases azotées.

• L’association d’un phosphate à une molécule organique permet des échanges d’énergie chimique grâce aux caractéristiques thermodynamiques de la liaison ester phosphorique et des régulations par étiquetage de la molécule.

Compléments

• Le squelette carboné constitue la structure de base des molécules organiques, qui comprennent notamment des composés C–O et C–N.

• Les exemples présentés comprennent: un stérol, l’acide laurique ou acide dodécanoïque de formule C12, le glucose, les bases puriques A et G, les bases pyrimidiques T, C et U

📖 6. Interactions faibles du vivant

★ À maîtriser

• Les liaisons faibles permettent une souplesse structurale et des ajustements entre molécules, ainsi que la réversibilité d’interactions transitoires.

📌 La liaison hydrogène concerne des molécules polaires non chargées, tandis que la liaison ionique concerne des molécules chargées ayant gagné ou perdu des électrons.

• Les quatre types de liaisons faibles sont:

  • les liaisons hydrogène
  • les liaisons ioniques
  • les forces de Van der Waals
  • les interactions hydrophobes

• L’énergie nécessaire pour rompre une liaison est d’environ 100 kcal/mol pour une liaison covalente, 5 kcal/mol pour une liaison ionique et 1 kcal/mol pour une liaison hydrogène.

• Les interactions hydrophobes résultent de la répulsion exercée par l’eau, qui contraint les résidus hydrophobes à se regrouper afin de minimiser la déstructuration du réseau de l’eau.

Compléments

• L’énergie nécessaire pour rompre une force de Van der Waals ou une interaction hydrophobe est de l’ordre de 0,001 à 0,01 kcal/mol.

• De nombreuses interactions hydrophobes peuvent maintenir fortement deux macromolécules liées et constituent la force principale à l’œuvre dans la structure de la bicouche lipidique des membranes biologiques.

💡 Astuce mémo

Hydrogène, ionique, Van der Waals, hydrophobe

📊 Tableaux de synthèse

Anabolisme et catabolisme