Fiche de révision : Biochimie fondamentale

📋 Plan du Cours

1. Caractères et familles des lipides
2. Acides gras et esters glycérolés
3. Stéroïdes et rôles lipidiques
4. Métabolisme et transport des lipides
5. Acides aminés et protéines
6. Rôles et propriétés des protides
7. Réactions et catalyse enzymatiques
8. Régulation et anomalies enzymatiques
9. Sels minéraux et oligo-éléments
10. Vitamines et leurs fonctions en détailles
11. Types et fonctions des glucides
12. Dosage biologique des glucides

📖 1. Caractères et familles des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipide : Composé organique insoluble dans l’eau, hydrophobe, apolaire et moins dense qu’elle.
• Acide gras : Acide carboxylique linéaire non ramifié contenant un nombre pair de carbones compris entre 4 et 36.

📝 Points essentiels

📌 Les homolipides sont formés uniquement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, tandis que les hétérolipides contiennent en plus du phosphore, de l’azote ou du soufre.

💡 Astuce mémo

Homolipides : C, H, O ; hétérolipides : ajout de P, N ou S

📖 2. Acides gras et esters glycérolés

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycéride : Ester du glycérol par un à trois acides gras, comprenant notamment les triglycérides.
• Phosphoglycéride : Diester du glycérol par deux acides gras enrichi d’un radical phosphate auquel se rattache une autre molécule.

📝 Points essentiels

📌 Les acides gras saturés ne possèdent que des liaisons simples et sont généralement solides à température ambiante, tandis que les acides gras insaturés possèdent au moins une liaison double et sont souvent liquides.

• La nomenclature d’un acide gras s’écrit $C\_{x:y}\\omega-z$, où x est le nombre total de carbones, y le nombre de doubles liaisons et z le numéro du carbone où commence la première double liaison depuis l’extrémité méthyle.

• Les deux acides gras polyinsaturés essentiels sont l’acide linoléique LA, de formule C18:2ω-6, et l’acide α-linolénique ALA, de formule C18:3ω-3.

💡 Astuce mémo

Saturés : simples et souvent solides ; insaturés : doubles et souvent liquides

📖 3. Stéroïdes et rôles lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéroïde : Lipide dont la structure renferme un noyau stérane.

★ À maîtriser

• Les phospholipides, les sphingolipides et le cholestérol sont des constituants des membranes cellulaires et s’organisent spontanément en double feuillet au contact de milieux aqueux.

• Les triglycérides constituent une réserve énergétique stockée dans le tissu adipeux.

Compléments

• Le cholestérol est un précurseur de la vitamine D, des hormones sexuelles et des sels biliaires.

💡 Astuce mémo

Un double feuillet membranaire entouré de réserves de triglycérides

📖 4. Métabolisme et transport des lipides

📝 Points essentiels

• La lipogenèse est l’ensemble des réactions qui se déroulent dans le foie et le tissu adipeux et permettent de synthétiser des acides gras à partir du glucose.

• La lipolyse est l’ensemble des réactions qui se déroulent dans le pancréas, les intestins ou le tissu adipeux et libèrent notamment des acides gras à partir des triglycérides.

• L’albumine transporte les acides gras dans le sang, tandis que les lipoprotéines transportent les glycérides, le cholestérol et les stérides.

📌 Le LDL-cholestérol distribue le cholestérol aux cellules et peut favoriser l’athérosclérose, tandis que le HDL-cholestérol ramène le cholestérol rejeté par les cellules vers le foie pour son élimination.

💡 Astuce mémo

LDL distribue le cholestérol ; HDL le ramène vers le foie

📖 5. Acides aminés et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide α-aminé : Composé dont les groupements amino et carboxyle sont portés par le même carbone.
• Liaison peptidique : Liaison covalente simple issue de la condensation du groupement amino d’un acide aminé avec le groupement carboxyle d’un autre acide aminé, avec libération d’eau.

★ À maîtriser

• Il existe 20 acides aminés naturels, dont 9 sont essentiels chez l’Homme et doivent être apportés exclusivement par l’alimentation.

📌 Les peptides comportent moins de 100 acides aminés, tandis que les protéines en comportent au moins 100.

Compléments

📐 Formule — La formation d’un dipeptide s’écrit $AA_1 + AA_2 \\rightarrow AA_1-AA_2 + H_2O$.

💡 Astuce mémo

Primaire, secondaire, tertiaire, quaternaire

📖 6. Rôles et propriétés des protides

★ À maîtriser

• La structure primaire repose sur les liaisons peptidiques, la structure secondaire ajoute des liaisons hydrogène, la structure tertiaire définit la forme tridimensionnelle et la structure quaternaire associe plusieurs sous-unités tertiaires.

📌 Les holoprotéines sont formées uniquement d’acides aminés, tandis que les hétéroprotéines associent une chaîne d’acides aminés à un groupement prosthétique non protidique.

📌 La dénaturation est un processus plus ou moins réversible qui ramène une protéine à sa structure primaire sous l’effet d’un stress et modifie sa forme et ses propriétés.

Compléments

• L’hémoglobine est une hétéroprotéine globulaire formée de quatre sous-unités protéiques, chacune centrée sur un hème contenant un atome de fer.

• Les protéines ne possèdent pas de rôle énergétique dans le cours, contrairement aux lipides et aux glucides.

💡 Astuce mémo

Protéines globulaires : fonctions ; protéines fibreuses : structure

📖 7. Réactions et catalyse enzymatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzyme : Protéine fonctionnelle jouant le rôle de catalyseur et possédant un ou plusieurs sites actifs spécifiques de leurs substrats.
• Holoenzyme : Association active d’une apoenzyme et d’un cofacteur non protéique.

📝 Points essentiels

• La catalyse enzymatique diminue l’énergie d’activation, présente une double spécificité d’action et de substrat, puis restitue l’enzyme initiale.

📐 Formule — La réaction enzymatique suit le schéma $E + S \\rightarrow E-S \\rightarrow E + P$.

💡 Astuce mémo

Enzyme + substrat → complexe spécifique → produits et enzyme restaurée

📖 8. Régulation et anomalies enzymatiques

★ À maîtriser

📌 Une inhibition compétitive implique la fixation de l’inhibiteur sur le site actif, une inhibition non compétitive sur un autre site avec modification du site actif, et une inhibition incompétitive sur le complexe enzyme-substrat.

• La température optimale générale de l’activité enzymatique est de 37 °C, tandis qu’une chaleur supérieure à 60 °C peut dénaturer l’enzyme.

Compléments

• En général, le pH optimal d’une enzyme est compris entre 6 et 8, et une modification du pH peut altérer sa structure tertiaire.

• Les statines inhibent la HMG-CoA-réductase, les inhibiteurs de l’enzyme de conversion sont antihypertenseurs et les inhibiteurs de la pompe à protons traitent l’ulcère gastroduodénal.

• Une anomalie génétique peut produire une enzyme incapable d’assurer sa fonction et provoquer une maladie métabolique, comme l’albinisme lié à une déficience en tyrosinase.

💡 Astuce mémo

Compétitive : site actif ; non compétitive : autre site ; incompétitive : complexe enzyme-substrat

📖 9. Sels minéraux et oligo-éléments

🔑 Notions clés & Définitions

• Sel minéral : Substance minérale essentielle en petite quantité au fonctionnement ou à la construction de l’organisme, d’origine exclusivement exogène.

★ À maîtriser

📌 Un macroélément est un sel minéral présent en grande quantité avec un apport journalier recommandé supérieur à 50 mg, tandis qu’un oligo-élément est présent à l’état de traces avec un apport inférieur à 50 mg.

• Le sodium participe à l’homéostasie, à la répartition hydrique, à la pression artérielle, à la transmission de l’influx nerveux et à la contraction musculaire, avec un AJR de 1 500 mg inférieur à 2 000 mg.

• Le potassium participe à l’homéostasie, au pH intracellulaire, à l’influx nerveux, à la contraction musculaire et au fonctionnement du myocarde, avec un AJR de 3 500 mg.

• Le calcium constitue les os et les dents, participe à la contraction musculaire, à la fréquence cardiaque, à la coagulation et agit comme cofacteur enzymatique, avec un AJR de 1 000 à 1 500 mg.

Compléments

• Les oligo-éléments peuvent agir comme antioxydants, cofacteurs enzymatiques, éléments des défenses immunitaires, facteurs de lutte contre l’anémie, éléments de synthèse hormonale ou matériaux de construction.

💡 Astuce mémo

Macroéléments : AJR supérieur à 50 mg ; oligo-éléments : AJR inférieur à 50 mg

📖 10. Vitamines et leurs fonctions

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitamine : Substance organique de nature variable, indispensable en faible quantité à la croissance et au bon fonctionnement de l’organisme, généralement d’origine exogène.

📝 Points essentiels

📌 Les vitamines hydrosolubles B et C sont facilement absorbées, non stockables et éliminées par voie urinaire en excès, tandis que les vitamines liposolubles A, D, E et K sont stockables et peuvent être toxiques en excès.

• Les vitamines B participent au métabolisme cellulaire, notamment à la glycolyse et au cycle de Krebs.

• La vitamine C, ou acide ascorbique, a une action antioxydante, facilite l’absorption du fer, renforce le système immunitaire et stimule la production de collagène, avec un AJR moyen de 110 mg.

• La vitamine A, ou rétinol, intervient dans la vision, le renouvellement de la peau et des muqueuses, le métabolisme du fer, la croissance osseuse et l’immunité, avec un AJR moyen de 900 µg.

• La vitamine K comprend la vitamine K1 d’origine végétale et la vitamine K2 d’origine animale ou bactérienne, et agit comme cofacteur de plusieurs facteurs de coagulation.

💡 Astuce mémo

Hydrosolubles : non stockées ; liposolubles : stockables et toxiques en excès

📖 11. Types et fonctions des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Hétéroside : Glucide complexe associant une partie glucidique à une partie non glucidique appelée aglycone.

📝 Points essentiels

📌 Les oses sont des sucres simples contenant plusieurs fonctions alcool et un groupement carbonyle, tandis que les holosides résultent de l’association covalente de plusieurs oses.

• Les oses sont classés selon leur nombre de carbones en pentoses ou hexoses et selon leur fonction carbonyle en aldoses ou cétoses.

• Le glucose est un aldohexose de formule brute $C_6H\_{12}O_6$, isomère du fructose et du galactose.

• Les principaux diholosides sont le saccharose, formé de glucose et de fructose, le lactose, formé de glucose et de galactose, et le maltose, formé de deux glucoses.

• Le glucose est la source d’énergie préférentielle de nombreux êtres vivants et alimente notamment la glycolyse et les fermentations productrices d’ATP.

• La glycémie est le taux de glucose circulant dans le plasma sanguin et est maintenue autour de 1 g/L par l’insuline qui diminue la glycémie et le glucagon qui l’augmente.

💡 Astuce mémo

Oses → holosides → hétérosides

📖 12. Dosage biologique des glucides

★ À maîtriser

• La polarimétrie dose les glucides par leur pouvoir rotatoire, la réductimétrie exploite le pouvoir réducteur des aldoses et la méthode à la glucose oxydase utilise une réaction enzymatique suivie d’une colorimétrie.

• En polarimétrie, l’angle de déviation de la lumière polarisée est directement proportionnel à la concentration en ose, et le D-glucose est dextrogyre.

• 🔄 La méthode enzymatique comporte les étapes suivantes:

  1. La glucose oxydase transforme le glucose en gluconolactone et peroxyde d’hydrogène.
  2. Le peroxyde d’hydrogène oxyde une molécule chromogène sous l’action d’une peroxydase.
  3. Le chromogène coloré est dosé par colorimétrie.

Compléments

📐 Formule — Lors de la réaction de Fehling, un aldose réduit les ions cuivre II selon l’équation $R-CHO + 2Cu^{2+} + 5OH^- \\rightarrow R-COO^- + Cu_2O + 3H_2O$.

💡 Astuce mémo

Polarimétrie, Fehling-manganimétrie, glucose oxydase-colorimétrie

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des lipoprotéines du cholestérol

Vitamines hydrosolubles et liposolubles