Fiche de révision : Bases de biologie humaine

📋 Plan du Cours

1. Atome et quantité de matière
2. Ions et liaisons moléculaires
3. Eau et équilibre minéral
4. Gaz respiratoires et stress oxydatif
5. Métabolisme des glucides
6. Lipides et membranes cellulaires
7. Protéines et acides nucléiques
8. Oligoéléments et vitamines
9. Organisation du corps humain
10. Cellules et tissus humains

📖 1. Atome et quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Unité fondamentale de la matière, composée d’un nuage d’électrons entourant un noyau constitué de protons et de neutrons.
• Mole : La mole est une unité de quantité de matière correspondant à 6,02214076 × 10²³ particules, nombre appelé nombre d’Avogadro.
• Dalton : Unité de masse atomique correspondant au douzième de la masse d’un atome de carbone 12.

★ À maîtriser

• Les électrons portent une charge négative, les protons une charge positive et les neutrons sont électriquement neutres.

📐 Formule - Le nombre de masse correspond au nombre total de nucléons : $A = Z + N$.

📐 Formule - Dans un atome neutre, le numéro atomique est égal au nombre de protons et au nombre d’électrons : $Z = \text{nombre de protons} = \text{nombre d’électrons}$.

📌 Des isotopes sont des atomes d’un même élément ayant le même numéro atomique, mais un nombre de neutrons et un nombre de masse différents.

Compléments

• Le carbone 12 est stable, tandis que le carbone 14 est radioactif et utilisé notamment pour la datation.

📖 2. Ions et liaisons moléculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Anion : Ion chargé négativement qu’un atome forme en gagnant un ou plusieurs électrons.
• Cation : Ion chargé positivement qu’un atome forme en perdant un ou plusieurs électrons.
• Liaison covalente : Liaison chimique formée par le partage d’électrons entre deux atomes.

• Isomères : Molécules ayant la même formule brute, mais des structures différentes, comme le butane et l’isobutane de formule C₄H₁₀.

★ À maîtriser

• Les trois représentations principales d’une molécule sont :
  • la formule brute, qui indique le type et le nombre d’atomes
  • la formule développée, qui montre la structure et les liaisons
  • la formule semi-développée, qui fait notamment apparaître les groupements chimiques

Compléments

• Les valences citées sont :

  • hydrogène monovalent
  • oxygène bivalent
  • azote trivalent
  • carbone tétravalent
  • phosphore pentavalent
  • soufre divalent
  • sodium monovalent
  • chlore monovalent

• Dans l’eau, le chlorure de sodium peut se dissocier en ions sodium Na⁺ et chlorure Cl⁻.

💡 Astuce mémo

Un anion gagne des électrons ; un cation en perd.

📖 3. Eau et équilibre minéral

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrolyse : Réaction au cours de laquelle l’eau rompt les liaisons covalentes de certaines molécules.
• Enzyme : Protéine qui accélère une réaction chimique, et qui facilite souvent les réactions d’hydrolyse en biologie.

★ À maîtriser

• L’eau représente en moyenne 60 % du corps humain, soit environ 42 litres pour une masse corporelle de 70 kg.

📌 L’eau corporelle se répartit en compartiment intracellulaire, représentant environ 40 % du poids corporel, et compartiment extracellulaire, représentant environ 20 %.

• Les besoins quotidiens en eau sont d’environ 2,5 L, dont environ 1,5 L sous forme de boissons et 1 L provenant de la nourriture.

• Les sels minéraux représentent environ 4 % du poids corporel et sont présents sous forme ionique dissoute dans les milieux intracellulaire et extracellulaire.

• Le NaCl est présent à une concentration de 9 g/L, tandis que le Na⁺ est plus concentré dans le milieu extracellulaire et le K⁺ dans le milieu intracellulaire.

Compléments

• Le compartiment extracellulaire comprend :

  • le milieu interstitiel (environ 15 %)
  • le milieu sanguin (environ 4 %)
  • le compartiment transcellulaire (environ 1 %)

• Les pertes quotidiennes d’eau comprennent environ 1 à 2 L par les urines, 0,45 L par la transpiration, 0,3 à 0,525 L par la respiration et 0,15 L par les selles.

• L’eau qui capte un ion H⁺ devient l’ion hydronium H₃O⁺, qui est un acide.

• L’eau qui perd un ion H⁺ devient l’ion hydroxyde OH⁻, qui est une base.

📖 4. Gaz respiratoires et stress oxydatif

🔑 Notions clés & Définitions

• Stress oxydatif : Ensemble des actions délétères des dérivés réactifs de l’oxygène, qui peuvent endommager les lipides membranaires et altérer les protéines et l’ADN.

★ À maîtriser

• L’air atmosphérique contient 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 0,04 % de dioxyde de carbone.

• Au niveau des alvéoles, le dioxygène passe de l’air inspiré vers le sang, tandis que le dioxyde de carbone passe du sang vers l’air expiré.

• Le sang transporte le dioxygène à 98,5 % lié à l’hémoglobine et à 1,5 % dissous dans le plasma.

• Le sang transporte le dioxyde de carbone à 23 % lié à l’hémoglobine, à 70 % sous forme d’ion bicarbonate dans le plasma et à 7 % dissous dans le plasma.

Compléments

• Les principaux dérivés réactifs de l’oxygène sont :

  • le radical superoxyde O₂
  • • le peroxyde d’hydrogène H₂O₂
  • le radical hydroxyle HO
  • • les hydroperoxydes R-O-OH

• L’organisme se protège des effets oxydants grâce aux enzymes superoxyde dismutase (SOD) et glutathion peroxydase (GPx), ainsi qu’aux vitamines C et E.

💡 Astuce mémo

DRO en excès → dommages cellulaires : stress oxydatif.

📖 5. Métabolisme des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : Ensemble des réactions biochimiques qui permettent le maintien et le fonctionnement d’un organisme vivant.
• Oses : Glucides les plus simples qui constituent les unités de base des glucides.
• Glycogénolyse : Dégradation du glycogène qui permet de libérer du glucose.
• Néoglucogenèse : Synthèse de glucose à partir de molécules non glucidiques, qui a principalement lieu dans le foie et le rein.

★ À maîtriser

📌 L’anabolisme regroupe les réactions de synthèse qui nécessitent de l’énergie, tandis que le catabolisme regroupe les réactions de dégradation, généralement oxydatives, qui libèrent de l’énergie souvent stockée sous forme d’ATP.

• Le ribose entre dans la composition des nucléotides de l’ARN, tandis que le désoxyribose entre dans celle des nucléotides de l’ADN.

• Les principaux hexoses sont le glucose, le fructose et le galactose, et leur dégradation cellulaire par glycolyse produit notamment de l’acide pyruvique et 2 ATP.

• L’insuline favorise le stockage du glucose et diminue la glycémie, tandis que le glucagon favorise sa libération et augmente la glycémie.

• La glycémie normale est comprise entre 0,8 et 1,2 g/L de sang, soit en moyenne 1,0 g/L ou 5,5 mmol/L.

Compléments

• Les glucides représentent environ 1 % de la masse corporelle.

• Les oses possèdent : une fonction alcool, une fonction réductrice, qui peut être une fonction aldéhyde, une fonction réductrice, qui peut être une fonction cétone

• Les oses comportant 3, 5 ou 6 carbones sont respectivement des trioses, pentoses ou hexoses.

• La glycogénogenèse est la synthèse de glycogène à partir du glucose.

💡 Astuce mémo

Insuline : stockage et baisse ; glucagon : libération et hausse.

📖 6. Lipides et membranes cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Estérification : Réaction entre un alcool et un acide carboxylique qui forme un ester et une molécule d’eau.
• Phospholipide : Lipide membranaire possédant un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe, ce qui permet son organisation en bicouche.
• Glycolipide : Lipide associé à un groupement glucidique, présent dans la partie externe de la membrane cellulaire et participant notamment à la reconnaissance moléculaire.

★ À maîtriser

• Les lipides représentent environ 17 % de la masse corporelle et se répartissent en lipides simples et lipides complexes, notamment phospholipides et glycolipides.

📌 Un acide gras saturé ne comporte pas de double liaison carbone-carbone, tandis qu’un acide gras insaturé en comporte une ou plusieurs.

• Le cholestérol est à l’origine notamment :
  • des hormones stéroïdes
  • de la vitamine D₃
  • des acides biliaires

Compléments

📌 Les acides gras mono-insaturés possèdent une double liaison, tandis que les acides gras poly-insaturés en possèdent plusieurs.

• Le glycérol peut s’associer à des acides gras pour former :
  • des monoglycérides
  • des diglycérides
  • des triglycérides

📖 7. Protéines et acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Permet l’association des acides aminés dans les peptides et les protéines.
• Nucléotide : Unité de base des acides nucléiques, constituée d’un pentose, d’une base azotée et d’un groupement phosphate.

★ À maîtriser

• Un acide aminé comporte généralement une fonction acide carboxylique, une fonction amine et un groupement R qui détermine ses propriétés.

• Parmi les acides aminés protéinogènes, 9 sont essentiels chez l’humain et doivent être apportés par l’alimentation ; l’arginine est considérée comme essentielle chez l’enfant.

• Les quatre niveaux d’organisation d’une protéine sont :

  • la structure primaire, séquence des acides aminés
  • la structure secondaire, notamment hélice alpha et feuillet plissé bêta
  • la structure tertiaire, organisation spatiale de la chaîne
  • la structure quaternaire, assemblage de plusieurs chaînes

• L’ADN est une double hélice formée de nucléotides et respecte la complémentarité des bases : A s’apparie à T et G à C.

• L’ARN est généralement une molécule à un seul brin et comprend notamment l’ARN messager, l’ARN de transfert et l’ARN ribosomal.

• Les principaux rôles des ARN sont : l’ARN messager transmet l’information nécessaire à la synthèse des protéines, l’ARN de transfert apporte les acides aminés au ribosome, l’ARN ribosomal constitue le ribosome

Compléments

• L’hémoglobine est une protéine constituée de quatre sous-unités.

• Les bases azotées comprennent les purines adénine et guanine, ainsi que les pyrimidines thymine, cytosine et uracile.

• L’ATP participe au stockage et au transfert de l’énergie produite par les cellules, tandis que le NAD intervient notamment dans le transport d’électrons et d’hydrogène lors des réactions métaboliques.

💡 Astuce mémo

Protéine : primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire.

📖 8. Oligoéléments et vitamines

★ À maîtriser

• Les oligoéléments sont des sels minéraux présents en très faible quantité dans l’organisme, et certains sont essentiels car leur carence peut menacer la santé.

• Le fer intervient notamment dans l’hémoglobine et la myoglobine, et sa carence provoque une anémie ferriprive.

• Les vitamines sont des substances organiques indispensables que l’organisme ne peut pas synthétiser, ou pas en quantité suffisante, et qui doivent donc être apportées par l’alimentation.

📌 Les vitamines liposolubles A, D, E et K sont absorbées avec les graisses et peuvent être stockées, tandis que les vitamines hydrosolubles du groupe B et la vitamine C sont peu ou pas stockées, à l’exception de la vitamine B₁₂.

Compléments

• Le zinc participe à la structure de l’insuline, au fonctionnement immunitaire et à l’activité de plus de 200 enzymes.

• L’iode intervient dans la synthèse des hormones thyroïdiennes et une carence peut provoquer une hypertrophie de la thyroïde appelée goitre.

• La vitamine D intervient dans le métabolisme osseux et une carence provoque notamment le rachitisme chez l’enfant en développement.

• La vitamine K intervient dans la coagulation sanguine et une carence peut provoquer des hémorragies.

• La vitamine B₁₂ intervient dans la synthèse et la réparation de l’ADN, le maintien de la gaine de myéline et la formation des globules rouges.

• La vitamine C possède une action antioxydante, participe au fonctionnement immunitaire et intervient dans la production de dopamine et de noradrénaline.

💡 Astuce mémo

Liposolubles A-D-E-K stockées ; hydrosolubles peu stockées.

📖 9. Organisation du corps humain

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu : Ensemble de cellules similaires assemblées pour assurer une fonction commune.

★ À maîtriser

• La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle de base du corps humain ainsi que son plus petit niveau d’organisation vivant.

• 🔄 Les niveaux d’organisation du corps humain s’enchaînent ainsi :

  1. la cellule
  2. le tissu
  3. l’organe
  4. l’appareil ou le système
  5. l’organisme

Compléments

• Un organe est formé de plusieurs tissus qui assurent ensemble une fonction globale.

• Plusieurs organes coordonnés forment un appareil ou un système, et l’ensemble des appareils et systèmes constitue l’organisme.

• Le corps humain comporte entre 200 et 300 types cellulaires différents, et le diamètre moyen des cellules est de l’ordre de 10 μm.

💡 Astuce mémo

Cellule → tissu → organe → appareil ou système → organisme.

📖 10. Cellules et tissus humains

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurone : Cellule spécialisée dans la réception, le traitement et la transmission de l’information nerveuse.
• Myocyte : Cellule spécialisée dans la contraction ; les cellules musculaires des muscles squelettiques sont longues et polynucléées.

★ À maîtriser

• Chez l’adulte humain, les globules rouges, ou hématies, sont dépourvus de noyau et contiennent l’hémoglobine qui permet notamment le transport de l’oxygène.

• Les cinq grands types de tissus sont :

  • le tissu épithélial
  • le tissu conjonctif
  • le tissu musculaire
  • le tissu nerveux
  • le tissu sanguin

📌 Le tissu épithélial est un tissu de revêtement formé de cellules jointives assurant une fonction de protection, tandis que le tissu conjonctif est un tissu d’emballage composé de cellules dispersées dans une matrice extracellulaire et assurant notamment un rôle de soutien.

Compléments

• Les cellules épithéliales peuvent être :

  • cubiques
  • prismatiques ou cylindriques
  • pavimenteuses
  • ciliées
  • glandulaires

• Les fibroblastes produisent du collagène et participent à la constitution de la matrice extracellulaire, tandis que les ostéocytes entretiennent la matrice osseuse.

• Les adipocytes sont de grosses cellules spécialisées dans le stockage des lipides et peuvent mesurer de l’ordre de 70 à 120 μm.

• Les lymphocytes sont essentiels à l’immunité adaptative, tandis que les macrophages participent notamment à la phagocytose et au nettoyage des tissus.

• Les plaquettes, ou thrombocytes, sont des fragments cellulaires d’environ 2 à 5 μm qui interviennent notamment dans la coagulation sanguine.

• L’ovocyte et le spermatozoïde sont des cellules reproductrices haploïdes possédant 23 chromosomes ; l’ovocyte mesure environ 120 μm de diamètre et le spermatozoïde environ 50 à 60 μm de longueur.

📊 Tableaux de synthèse

Grandes catégories de molécules

Compartiments hydriques corporels