Fiche de révision : Biochimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Composition chimique du vivant
2. Structure et propriétés de l’eau
3. Rôles physiologiques de l’eau
4. Classification des sels minéraux
5. Fonctions des principaux minéraux
6. Diffusion et osmose
7. Transports membranaires

📖 1. Composition chimique du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Matière : Tout ce qui possède une masse et occupe un espace délimité.
• Atome : Unité de construction à partir de laquelle la matière est formée.
• Matière organique : Possède au moins un atome de carbone, un squelette carboné, ainsi que obligatoirement de l’oxygène et de l’hydrogène, et peut aussi contenir de l’azote, du phosphore et du soufre.

★ À maîtriser

• Les quatre familles de molécules organiques sont:
  • les glucides
  • les lipides
  • les protides
  • les acides nucléiques

Compléments

• L’eau représente 70 % de la matière de l’organisme, tandis que les minéraux représentent 1 % de cette matière.

💡 Astuce mémo

CHONPS : carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, soufre

📖 2. Structure et propriétés de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Polarité de l’eau : La molécule d’eau possède une forme en V avec un angle de 104,5° entre les liaisons O–H, une charge partielle négative du côté de l’oxygène et une charge partielle positive du côté des hydrogènes.

★ À maîtriser

• Chaque molécule d’eau peut établir jusqu’à quatre liaisons hydrogène avec ses voisines, ce qui lui confère une forte cohésion interne.

📌 Une molécule hydrosoluble ou hydrophile est soluble dans l’eau, une molécule liposoluble ou hydrophobe est insoluble dans l’eau et une molécule amphiphile possède un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe.

• L’eau intervient comme réactif dans les réactions d’hydrolyse et comme produit dans les réactions de condensation.

Compléments

• La chaleur spécifique élevée de l’eau lui permet d’absorber une grande quantité de chaleur sans changer de température.

• La chaleur de vaporisation élevée de l’eau lui permet d’absorber beaucoup d’énergie lors de son évaporation, ce qui rend la transpiration efficace pour réguler la température corporelle.

💡 Astuce mémo

Une molécule d’eau en V, avec O chargé δ− et H chargés δ+

📖 3. Rôles physiologiques de l’eau

★ À maîtriser

• L’eau représente 70 % de la masse totale de l’organisme ; chez un homme adulte de 70 kg, l’organisme contient environ 42 litres d’eau.

• L’eau intracellulaire représente 60 à 65 % du volume total d’eau de l’organisme, tandis que le reste constitue le liquide extracellulaire ou milieu intérieur.

• L’eau transporte les ions, nutriments, hormones et déchets entre les compartiments de l’organisme, notamment par l’absorption intestinale, l’excrétion et la sudation.

• Lorsque la température corporelle augmente, l’eau afflue vers la peau sous forme de sueur afin d’accélérer les échanges thermiques et d’éliminer l’excédent de chaleur.

Compléments

• L’eau participe notamment aux sécrétions suivantes:

  • la salive
  • les larmes
  • la bile

• L’eau intracellulaire conditionne le volume des cellules et participe à leur déformation lors des déplacements et de la division cellulaire.

💡 Astuce mémo

Eau corporelle → transport, sécrétions, thermorégulation et réactions cellulaires

📖 4. Classification des sels minéraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrolytes : Les minéraux de l’organisme sont principalement sous forme ionique.

★ À maîtriser

📌 Les macroéléments représentent plus de 10 grammes chez un homme de 70 kg, les microéléments représentent 1 à 10 grammes et les oligoéléments moins d’un gramme.

• Les macroéléments et leurs quantités sont:
  • calcium : 1000 g
  • phosphore : 780 g
  • potassium : 200 g
  • soufre : 200 g
  • sodium : 100 g
  • chlore : 100 g
  • magnésium : 20 g

Compléments

• Les microéléments sont:

  • l’iode
  • le fluor
  • le fer
  • le zinc
  • le brome

• Les oligoéléments sont:

  • le molybdène
  • le manganèse
  • le chrome
  • l’étain
  • le cuivre
  • le cobalt
  • le silicium

💡 Astuce mémo

Macroéléments → microéléments → oligoéléments, selon la quantité présente

📖 5. Fonctions des principaux minéraux

★ À maîtriser

• Le sodium participe à la formation de la pression osmotique, qui crée un appel d’eau et dirige les mouvements d’eau entre les compartiments.

• Le potassium facilite le déplacement du sodium et, indirectement, celui de l’eau, tandis que le sodium et le potassium participent tous deux à la formation des courants électriques du cerveau, du cœur et des muscles.

• Le calcium intervient dans:

  • l’exocytose
  • la contraction musculaire
  • l’automatisme cardiaque
  • la coagulation du sang

📐 Formule - En milieu trop acide, l’ion bicarbonate séquestre les ions H+ selon la réaction $\mathrm{HCO_3^- + H^+ \rightarrow H_2O + CO_2}$, ce qui rend le pH plus alcalin.

Compléments

• Le calcium est majoritairement stocké dans les os sous forme de cristaux de phosphate de calcium et de carbonate de calcium.

💡 Astuce mémo

Sodium et potassium déplacent l’eau et créent des courants ; calcium et bicarbonate assurent d’autres fonctions physiologiques

📖 6. Diffusion et osmose

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion : Déplacement spontané d’une molécule du compartiment où elle est la plus concentrée vers celui où elle est la moins concentrée.
• Gradient de concentration : Différence de concentration d’une molécule entre deux compartiments qui détermine le sens de sa diffusion.

• Osmose : Déplacement de l’eau à travers une membrane, en sens inverse du déplacement des molécules dissoutes, afin de diluer le compartiment le plus concentré en solutés.

★ À maîtriser

📌 Un milieu extracellulaire isotonique possède une concentration en eau équilibrée de part et d’autre de la membrane, un milieu hypertonique provoque la sortie d’eau des cellules et un milieu hypotonique provoque l’entrée d’eau dans les cellules.

Compléments

• Dans un milieu hypertonique, l’eau sort des cellules pour diluer le milieu extérieur, ce qui déshydrate la cellule et peut entraîner sa mort.

• Dans un milieu hypotonique, l’eau entre dans les cellules, qui gonflent jusqu’à risquer d’éclater.

💡 Astuce mémo

Diffusion : les molécules vont vers le moins concentré ; osmose : l’eau va en sens inverse

📖 7. Transports membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Transport passif : Suit le gradient de concentration et ne nécessite pas de consommation d’énergie.

• Transport actif primaire : Déplace une molécule contre son gradient grâce à l’énergie chimique fournie par l’ATP converti en ADP et phosphate inorganique.

📝 Points essentiels

📌 La diffusion simple permet aux molécules liposolubles et aux gaz respiratoires comme O2 et CO2 de traverser directement la bicouche lipidique, tandis que la diffusion facilitée utilise des protéines membranaires.

• L’eau traverse la membrane par osmose grâce aux aquaporines, les ions par des canaux ioniques selon leur gradient électrochimique, et les petites molécules organiques comme le glucose et les acides aminés grâce à des transporteurs à changement de conformation.

📌 Le transport actif secondaire utilise l’énergie du passage d’une première molécule pour déplacer une seconde molécule contre son gradient ; il est appelé symport si les deux molécules vont dans le même sens et antiport si elles vont en sens inverse.

📌 L’exocytose transporte des vésicules du cytoplasme vers le milieu extracellulaire, tandis que l’endocytose les transporte du milieu extracellulaire vers le cytoplasme.

💡 Astuce mémo

Passif → actif primaire → actif secondaire → transport vésiculaire

📊 Tableaux de synthèse

Types de transport membranaire