Fiche de révision : Biochimie des êtres vivants

📋 Plan du Cours

1. Définition et composition du vivant
2. Structure et propriétés de l’eau
3. pH et systèmes tampons
4. Glucides et polysaccharides
5. Lipides et membranes biologiques
6. Acides aminés et protéines
7. Acides nucléiques et information génétique
8. Vitamines et composés organiques
9. Diversité chimique du vivant

📖 1. Définition et composition du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Être vivant : Organisme capable de croître et de se reproduire en se maintenant dans un état éloigné de l’équilibre grâce à un flux continu d’énergie et de matière fourni par l’environnement, et constitué d’une ou plusieurs cellules.

📝 Points essentiels

• Chez Homo sapiens, l’oxygène représente 65,0 % du poids total, le carbone 18,5 %, l’hydrogène 9,5 %, l’azote 3,3 %, le calcium 1,5 % et le phosphore 1,0 %.

• Chez Homo sapiens, l’eau représente environ 70 % de la masse et les composés carbonés environ 25 %.

💡 Astuce mémo

Flux d’énergie et de matière → maintien loin de l’équilibre

📖 2. Structure et propriétés de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Eau : Molécule polaire dont l’angle H–O–H est de 104,5° et qui possède deux paires d’électrons libres sur l’oxygène.

★ À maîtriser

• L’eau représente 65 à 90 % de la masse d’un organisme et agit comme solvant et réactif chimique.

📌 Les composés hydrophiles et les ions sont solubilisés par l’eau, tandis que les composés hydrophobes sont exclus.

Compléments

• Les molécules d’eau forment entre elles un réseau de ponts hydrogène qui explique la cohésion de l’eau et sa tension superficielle élevée.

• La glace est moins dense que l’eau parce que sa structure est moins compacte, ce qui lui permet de flotter.

💡 Astuce mémo

Un réseau de molécules d’eau reliées par des ponts hydrogène

📖 3. pH et systèmes tampons

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans l’eau pure, $[H_3O^+] = [OH^-] = 10^{-7}\,\mathrm{M}$ et le pH vaut 7.

📌 Les liquides biologiques sont le plus souvent proches de la neutralité et tamponnés.

📐 Formule — Le système carbonate repose sur les équilibres $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$ et $H_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + H_3O^+$, avec un pKa de 6,3.

Compléments

• À pH 7, le tampon phosphate est constitué du couple hydrogénophosphate/dihydrogénophosphate et possède un pKa de 7,2.

💡 Astuce mémo

Acide, neutre, basique : le pH situe l’équilibre

📖 4. Glucides et polysaccharides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Composés généralement neutres et solubles dans l’eau comportant une fonction aldéhyde ou cétone et des fonctions alcool.

★ À maîtriser

📌 Les oses sont des monosaccharides, tandis que les osides sont des polymères de sucres simples.

📌 L’amidon stocke le glucose chez les plantes, le glycogène le stocke chez les animaux et la cellulose constitue la paroi cellulaire des plantes avec des fibres rigides.

Compléments

• Les principales catégories de monosaccharides sont:
  • trioses de formule C3H6O3
  • tétroses de formule C4H8O4
  • pentoses de formule C5H10O5
  • hexoses de formule C6H12O6

💡 Astuce mémo

Oses → osides → polysaccharides

📖 5. Lipides et membranes biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Famille hétérogène de composés carbonés apolaires et hydrophobes comprenant notamment les acides gras, les triglycérides, les phospholipides et les stéroïdes.
• Phospholipide : Possède deux acides gras hydrophobes et une région hydrophile contenant notamment un phosphate, ce qui en fait un composé amphiphile.

📝 Points essentiels

• Un acide gras possède la formule générale $CH_3-[CH_2]_{n-2}-COOH$, avec un nombre d’atomes de carbone n compris entre 2 et 24 et toujours pair.

📌 Un acide gras saturé ne possède que des liaisons simples entre carbones, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs liaisons doubles.

📌 Les phospholipides forment la bicouche lipidique des membranes biologiques, qui constitue une barrière étanche empêchant le passage des composés hydrophiles.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile, queues hydrophobes : l’amphiphile forme une membrane

📖 6. Acides aminés et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Polymère d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.

📝 Points essentiels

• Les protéines utilisent 20 acides aminés différents, dont 8 sont essentiels pour l’homme et l’histidine est également essentielle chez l’enfant.

• La liaison peptidique se forme par condensation entre deux acides aminés avec élimination d’une molécule d’eau.

📌 La structure primaire correspond à la séquence des acides aminés, la structure secondaire aux hélices alpha et feuillets bêta, la structure tertiaire au repliement spatial d’un polypeptide et la structure quaternaire à l’association de plusieurs polypeptides.

📌 La dénaturation, qui correspond à la perte de la structure tertiaire d’une protéine, entraîne une perte de fonction.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 7. Acides nucléiques et information génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide nucléique : Polymère de nucléotides pouvant atteindre 100 000 000 unités et très soluble dans l’eau.

★ À maîtriser

📌 L’ADN contient du désoxyribose, les bases A, G, C et T, il est généralement bicaténaire et constitue le génome, tandis que l’ARN contient du ribose, les bases A, G, C et U et est généralement monocaténaire.

📌 Un nucléoside est formé d’un sucre et d’une base azotée, tandis qu’un nucléotide ajoute un ou plusieurs groupements phosphate.

• Les bases puriques sont l’adénine et la guanine, tandis que les bases pyrimidiques sont la cytosine, la thymine et l’uracile.

• Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine et la guanine avec la cytosine, et les deux chaînes sont antiparallèles.

• Le génome humain comprend environ 3 milliards de paires de bases réparties en 23 molécules différentes d’ADN correspondant aux chromosomes.

Compléments

• La double hélice d’ADN est une hélice droite dont un tour mesure 10 nucléotides et 3,4 nm.

• La structure en double hélice de l’ADN a été proposée par Watson et Crick à Cambridge en 1953.

💡 Astuce mémo

ADN conserve, ARN transmet

📖 8. Vitamines et composés organiques

★ À maîtriser

📌 Les vitamines hydrosolubles comprennent les vitamines B et C, tandis que les vitamines liposolubles sont les vitamines A, D, E et K.

• Les vitamines sont des composés organiques essentiels pour l’homme présents en petites quantités.

Compléments

• Les vitamines hydrosolubles B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12 et C sont des cofacteurs nécessaires à l’action de certaines enzymes du métabolisme, et la vitamine C est antioxydante.

• Les vitamines liposolubles A, D, E et K ont respectivement des rôles liés à la vision, à une fonction hormonale, à l’antioxydation et à la coagulation.

💡 Astuce mémo

Hydrosolubles dans l’eau, liposolubles dans les graisses

📖 9. Diversité chimique du vivant

📝 Points essentiels

• Les acides organiques comprennent notamment l’acide citrique et l’acide lactique, dont la forme principale à pH 7 est souvent ionisée.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN

Vitamines hydrosolubles et liposolubles