Fiche de révision : Biochimie structurale des biomolécules

📋 Plan du Cours

1. Familles et fonctions des biomolécules
2. Acides aminés et protides
3. Structures et propriétés des protéines
4. Lipides et acides gras
5. Lipides complexes et métabolisme
6. Glucides et oses
7. Osides et liaisons osidiques
8. Nucléotides et acides nucléiques
9. Propriétés et hydrolyse des acides nucléiques
10. Expression et réplication de l’information

📖 1. Familles et fonctions des biomolécules

📝 Points essentiels

• L'analyse biochimique classe les biomolécules en quatre familles selon leur composition, leur structure et leur rôle.

• Pour 100 g de poids sec, les protéines représentent 55 à 85 %, les acides nucléiques 10 à 20 %, les lipides 10 à 15 % et les glucides 2 à 5 %.

📖 2. Acides aminés et protides

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Possède une fonction acide carboxylique et une fonction amine primaire portées par le carbone α, les acides aminés différant par la nature de leur chaîne latérale R.
• Point isoélectrique : Le pH auquel un acide aminé possède une charge globale nulle et se trouve sous forme d'ion mixte, ou zwitterion.
• Peptide : Un peptide est un enchaînement de 2 à 100 acides aminés ; les oligopeptides comportent moins de 10 acides aminés et les polypeptides de 10 à 100 acides aminés.

📝 Points essentiels

• Les acides aminés présents dans les protéines naturelles sont généralement de configuration L, tandis que des acides aminés D peuvent se trouver dans certains produits naturels comme des antibiotiques peptidiques.

• Les acides aminés essentiels sont:

  • valine
  • leucine
  • isoleucine
  • phénylalanine
  • tryptophane
  • lysine
  • méthionine
  • thréonine

• La liaison peptidique résulte de la condensation entre la fonction carboxylique de l'acide aminé N-terminal et la fonction amine du second acide aminé, avec élimination d'une molécule d'eau.

💡 Astuce mémo

Acides aminés = unités ; peptides = chaînes courtes ; protéines = macromolécules fonctionnelles

📖 3. Structures et propriétés des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Dénaturation : Modifie la structure tridimensionnelle d'une protéine sans altérer sa structure primaire ni ses liaisons peptidiques, et peut entraîner une perte d'activité biologique.

★ À maîtriser

• 🔄 Les niveaux structuraux sont:

  1. structure primaire
  2. structure secondaire
  3. structure tertiaire
  4. structure quaternaire

• La structure secondaire comprend principalement l'hélice α et les feuillets β parallèles ou antiparallèles, stabilisés par des liaisons hydrogène.

Compléments

• L'hémoglobine possède quatre chaînes polypeptidiques, dont deux chaînes α et deux chaînes β, ainsi que quatre groupements hème contenant chacun un atome de fer fixant l'oxygène.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 4. Lipides et acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipide : Molécule organique généralement insoluble dans l'eau et soluble dans des solvants organiques comme le benzène, l'éther ou l'acétone.
• Acide gras : Acide monocarboxylique dont la chaîne aliphatique linéaire contient un nombre pair de 4 à 30 atomes de carbone.

★ À maîtriser

📌 Les acides gras saturés ne possèdent que des liaisons simples entre les carbones, tandis que les acides gras insaturés possèdent au moins une double liaison C=C.

• La notation Δ numérote les carbones à partir de la fonction carboxyle, tandis que la notation ω les numérote à partir du dernier carbone et indique la position de la première double liaison.

Compléments

• Les acides gras insaturés naturels sont généralement en configuration cis, qui courbe la chaîne, tandis que la configuration trans donne une chaîne droite et est associée aux maladies cardiovasculaires.

💡 Astuce mémo

Saturé = chaîne droite ; insaturé cis = chaîne courbée

📖 5. Lipides complexes et métabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Triglycéride : Ester du glycérol et de trois acides gras, formé par estérification des trois fonctions alcool du glycérol.

📝 Points essentiels

• Les lipides saponifiables simples sont:

  • glycérides
  • stérides
  • cérides

• Les phospholipides possèdent une tête hydrophile et deux queues hydrophobes, ce qui leur confère un caractère amphiphile et un rôle structural dans les membranes cellulaires.

• La bêta-oxydation dégrade les acides gras activés en acyl-CoA dans les mitochondries et produit de l'acétyl-CoA utilisé ensuite par le cycle de Krebs pour générer de l'ATP.

• La bêta-oxydation comprend l'activation en acyl-CoA, le transfert mitochondrial grâce à la carnitine, puis une séquence répétée d'oxydation par FAD, hydratation, oxydation par NAD et coupure par CoA.

💡 Astuce mémo

Bêta-oxydation des acides gras → acétyl-CoA → ATP

📖 6. Glucides et oses

🔑 Notions clés & Définitions

• Ose : Sucre simple non hydrolysable, de formule générale Cn(H2O)n, comportant plusieurs fonctions alcool et une fonction réductrice aldéhyde ou cétone.

★ À maîtriser

📌 Les aldoses possèdent une fonction aldéhyde, tandis que les cétoses possèdent une fonction cétone.

• Le glucose a pour formule C6H12O6, existe sous forme linéaire ou cyclisée et possède quatre carbones asymétriques.

• La cyclisation du glucose forme une liaison hémiacétal intramoléculaire et crée un carbone anomérique ainsi que deux anomères, α et β.

Compléments

• Selon le nombre de carbones, on distingue notamment:
  • trioses
  • tétroses
  • pentoses
  • hexoses

💡 Astuce mémo

Aldose = aldéhyde ; cétose = cétone

📖 7. Osides et liaisons osidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Oside : Sucre complexe constitué d'oses liés par des liaisons osidiques, dont l'hydrolyse libère les oses de départ.
• Liaison osidique : Unit le groupement hydroxyle réducteur du carbone anomérique d'un ose au groupement hydroxyle d'un autre ose, avec élimination d'une molécule d'eau.

📝 Points essentiels

📌 Un sucre est réducteur lorsqu'un seul carbone anomérique est engagé dans la liaison osidique, tandis qu'il est non réducteur lorsque les deux carbones anomériques sont engagés.

• Les principaux diholosides sont: saccharose = glucose + fructose, non réducteur, maltose = glucose + glucose, réducteur, lactose = galactose + glucose, réducteur

💡 Astuce mémo

Un carbone anomérique libre = réducteur ; deux carbones bloqués = non réducteur

📖 8. Nucléotides et acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d'une base azotée, d'un pentose et d'un ou plusieurs groupements phosphate.
• Liaison phosphodiester : Relie le groupe hydroxyle du carbone 3' d'un nucléotide au groupement phosphate porté par le carbone 5' du nucléotide suivant.

📝 Points essentiels

• Les bases azotées sont:
  • adénine
  • guanine
  • cytosine
  • thymine
  • uracile

📌 L'ADN contient du désoxyribose et les bases adénine, guanine, cytosine et thymine, tandis que l'ARN contient du ribose et remplace la thymine par l'uracile.

• Dans l'ADN, l'adénine s'apparie à la thymine par deux liaisons hydrogène et la guanine à la cytosine par trois liaisons hydrogène.

💡 Astuce mémo

ADN : désoxyribose et thymine ; ARN : ribose et uracile

📖 9. Propriétés et hydrolyse des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Température de fusion : La température moyenne à laquelle 50 % des molécules d'ADN sont sous forme de brins séparés.

★ À maîtriser

• La réplication de l'ADN est semi-conservative : les deux brins anciens se séparent et servent de matrices pour former deux doubles hélices contenant chacune un brin ancien et un brin nouveau.

📌 La dénaturation thermique de l'ADN sépare les deux brins par rupture des liaisons hydrogène sans rompre la chaîne polynucléotidique, et augmente l'absorbance de 30 à 40 %.

• Les exonucléases coupent les extrémités des chaînes, tandis que les endonucléases coupent les liaisons internes ; les enzymes de restriction reconnaissent des séquences palindromiques de 4 à 6 bases.

Compléments

• L'ADN absorbe les ultraviolets vers 260 nm, possède une forte viscosité et se dissout dans l'eau et les solutions salines diluées grâce aux charges négatives des groupements phosphates.

💡 Astuce mémo

Chaleur → rupture des liaisons hydrogène → séparation des brins

📖 10. Expression et réplication de l’information

★ À maîtriser

• L'ADN stocke l'information génétique et contient les gènes nécessaires à la synthèse et à la régulation des protéines, tandis que l'ARN permet l'expression de cette information.

📌 L'ARN messager porte l'information transcrite de l'ADN, l'ARN de transfert associe les acides aminés à la synthèse protéique et l'ARN ribosomal participe à la traduction.

• Une cellule humaine diploïde contient 46 chromosomes répartis en 23 paires, dont 22 paires d'autosomes et une paire de chromosomes sexuels XX ou XY.

Compléments

• Chez l'être humain, l'ADN nucléaire est compacté autour de complexes de huit protéines histones pour former des nucléosomes, puis de la chromatine et des chromosomes.

💡 Astuce mémo

ADN → ARNm → protéine

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN