Fiche de révision : Biochimie structurale fondamentale

📋 Plan du Cours

1. Matière organique et inorganique
2. Atomes, molécules et ions
3. Liaisons et états de la matière
4. Biomolécules et fonctions chimiques
5. Structure et répartition de l’eau
6. Propriétés et rôles de l’eau
7. Classification des sels minéraux
8. Rôles physiologiques des ions

📖 1. Matière organique et inorganique

🔑 Notions clés & Définitions

• Matière : Tout ce qui possède une masse et occupe un espace délimité.
• Matière organique : Toute molécule possédant un squelette carboné avec au moins une liaison C–C ou C–H.
• Matière inorganique : Les molécules ne possédant pas de carbone, notamment l’eau et les minéraux.

📝 Points essentiels

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

• Les principaux éléments de la matière organique sont le carbone, l’hydrogène et souvent l’oxygène, auxquels peuvent s’ajouter l’azote, le phosphore ou le soufre selon la famille moléculaire.

💡 Astuce mémo

Organique = squelette carboné ; inorganique = absence de carbone

📖 2. Atomes, molécules et ions

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : La plus petite unité de la matière qui comporte un noyau formé de protons et de neutrons entouré d’un nuage d’électrons.

★ À maîtriser

📌 Un atome est neutre car son nombre de protons est égal à son nombre d’électrons, alors qu’un ion est chargé lorsque ces deux nombres ne sont pas égaux.

📌 Un cation est un ion positif qui a perdu un ou plusieurs électrons, tandis qu’un anion est un ion négatif qui possède un ou plusieurs électrons en excès.

Compléments

• Les protons sont positifs, les électrons sont négatifs et les neutrons ne portent pas de charge.

💡 Astuce mémo

Atome neutre ; cation positif ; anion négatif

📖 3. Liaisons et états de la matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Une liaison intramoléculaire formée par la mise en commun de deux électrons entre deux atomes.

★ À maîtriser

• L’hydrogène forme une liaison covalente, le carbone quatre, l’oxygène deux et l’azote trois.

📌 La liaison ionique unit deux ions de charges opposées, comme Na⁺ et Cl⁻ dans le cristal de NaCl, tandis que la liaison covalente unit des atomes par partage d’électrons.

Compléments

• Dans l’eau H₂O, l’oxygène forme deux liaisons covalentes avec deux hydrogènes, tandis que le dioxyde de carbone possède la structure O=C=O.

• Lorsque peu de molécules interagissent, la matière est gazeuse ; avec davantage d’interactions, elle devient liquide ; lorsque les molécules sont fortement rattachées, elle devient solide.

💡 Astuce mémo

Covalente dedans, ionique entre ions, hydrogène entre molécules

📖 4. Biomolécules et fonctions chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction chimique : Un petit ensemble d’atomes qui détermine en grande partie la réactivité d’une biomolécule.

★ À maîtriser

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

Compléments

• Le groupement hydroxyle –OH rend la molécule polaire et intervient notamment dans les glucides, le glycérol, la sérine et la thréonine.

• Le groupement carboxyle –COOH donne un caractère acide et se trouve notamment dans les acides gras, l’acide lactique et l’extrémité des protéines.

• Le groupement amine –NH₂ est présent dans les acides aminés, les bases azotées et les neurotransmetteurs, et son ionisation dépend du pH.

• Le groupement phosphate –PO₄²⁻ est présent dans l’ATP, les phospholipides et les acides nucléiques, où il porte une charge négative et participe à l’activation métabolique.

• La double liaison C=C des acides gras insaturés influence la fluidité membranaire et leur susceptibilité à l’oxydation.

📖 5. Structure et répartition de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Polarité de l’eau : Une distribution inégale des charges, avec une charge partielle négative du côté de l’oxygène et une charge partielle positive du côté des hydrogènes.

★ À maîtriser

• La molécule d’eau est composée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène, soit $H_2O$.

• L’eau représente en moyenne 60 % de la masse corporelle chez l’homme et 50 à 55 % chez la femme.

• L’eau intracellulaire représente 60 à 65 % du volume total d’eau de l’organisme, le reste constituant le liquide extracellulaire.

Compléments

• L’eau possède une forme en V avec un angle de 104,5° entre les deux liaisons O–H.

• Le tissu adipeux contient environ 10 à 20 % d’eau, tandis que le tissu musculaire squelettique en contient environ 75 %.

💡 Astuce mémo

Une molécule d’eau en V, avec O δ− au sommet et H δ+ aux deux extrémités

📖 6. Propriétés et rôles de l’eau

★ À maîtriser

• 🔄 La polarité de l’eau permet:
  1. d’entourer les molécules polaires et les ions
  2. de former des couches d’hydratation
  3. de faciliter leur dissolution

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

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

• L’eau transporte les ions, les nutriments, les hormones et les déchets, participe aux sécrétions, protège les tissus et contribue à la régulation thermique.

Compléments

• La chaleur spécifique élevée de l’eau lui permet d’absorber beaucoup de chaleur sans changer fortement de température, ce qui aide à stabiliser la température corporelle.

• La chaleur de vaporisation élevée de l’eau rend la transpiration efficace pour éliminer de la chaleur.

💡 Astuce mémo

Polarité de l’eau → liaisons hydrogène → dissolution, cohésion et thermorégulation

📖 7. Classification des sels minéraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrolytes : Les minéraux présents dans l’organisme sous forme ionique.

★ À maîtriser

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

Compléments

• Les macroéléments comprennent:

  • le calcium
  • le phosphore
  • le potassium
  • le soufre
  • le sodium
  • le chlore
  • le magnésium

• Les microéléments comprennent l’iode et le fluor, tandis que les oligoéléments comprennent notamment le molybdène, le manganèse, le chrome, l’étain, le cuivre, le cobalt et le silicium.

💡 Astuce mémo

Macroéléments > 10 g, microéléments entre 1 et 10 g, oligoéléments < 1 g

📖 8. Rôles physiologiques des ions

★ À maîtriser

• Le sodium participe à la pression osmotique et dirige les mouvements d’eau entre les compartiments de l’organisme.

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

• Le calcium, principalement stocké dans les os sous forme de cristaux de phosphate et de carbonate de calcium, intervient dans l’exocytose, la contraction musculaire, l’automatisme cardiaque et la coagulation du sang.

📐 Formule — L’ion bicarbonate régule le pH selon la réaction réversible $HCO_3^- + H^+ \rightleftharpoons H_2O + CO_2$, catalysée par l’anhydrase carbonique.

Compléments

• En conditions acides, l’excès de H⁺ déplace la réaction du bicarbonate vers la droite, ce qui produit du CO₂ éliminable par les poumons.

💡 Astuce mémo

Na⁺ attire l’eau, K⁺ accompagne les mouvements, Ca²⁺ active, HCO₃⁻ tamponne

📊 Tableaux de synthèse

Classification des minéraux