Fiche de révision : Biologie des molécules et nutriments

📋 Plan du Cours

1. Atomes molécules et ions
2. Eau équilibre hydrique
3. Glucides et glycémie
4. Lipides et membranes
5. Protéines et acides aminés
6. Macronutriments et digestion
7. Minéraux et homéostasie
8. Vitamines et carences
9. Catalyse enzymatique

📖 1. Atomes molécules et ions

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : La plus petite partie invisible de la matière et un constituant de la matière.
• Molécule : Un assemblage d’au moins deux atomes reliés par des liaisons chimiques.
• Ion : Un atome ou une molécule chargé électriquement après gain ou perte d’un ou plusieurs électrons.

📝 Points essentiels

• Le noyau d’un atome contient des protons positifs et des neutrons, tandis que les électrons négatifs gravitent autour du noyau sur une ou plusieurs couches.

📌 Un atome possède autant de protons que d’électrons, ce qui le rend électriquement neutre.

📌 Un anion, comme Cl⁻ ou HCO₃⁻, a gagné un ou plusieurs électrons, tandis qu’un cation, comme Na⁺ ou Ca²⁺, a perdu un ou plusieurs électrons.

💡 Astuce mémo

Atome neutre ; ion chargé

📖 2. Eau équilibre hydrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Le mouvement de l’eau du milieu le moins concentré en solutés vers le milieu le plus concentré, jusqu’à l’égalité des concentrations.
• Molécule d’eau : La molécule d’eau H₂O contient un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène.

📝 Points essentiels

📌 L’eau est un solvant qui dissout des solutés et dont les molécules entourent chaque ion dissous lors de l’hydratation.

• Chez l’être humain, l’eau représente environ 55 à 65 % du poids total de l’organisme, avec 60 % chez l’adulte, soit environ 42 L pour une personne de 70 kg.

📌 Environ deux tiers de l’eau corporelle sont dans les cellules, dans le compartiment intracellulaire, et un tiers est hors des cellules, dans le compartiment extracellulaire comprenant notamment le plasma et la lymphe.

💡 Astuce mémo

Différence de concentration → osmose → isotonie

📖 3. Glucides et glycémie

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Une biomolécule composée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, constituant une source principale d’énergie pour le corps et le cerveau.

📝 Points essentiels

📌 Les monosaccharides sont des sucres simples constitués d’une unité, les disaccharides associent deux unités et les polysaccharides forment de longues chaînes d’oses.

• Le glucose est le principal sucre sanguin et sa concentration sanguine habituelle est d’environ 5 à 6 mM.

📌 Les glucides simples sont rapidement absorbés et peuvent provoquer des pics glycémiques isolés, tandis que les glucides complexes sont hydrolysés progressivement et libèrent le glucose plus durablement.

• Le glycogène est la réserve énergétique animale stockée principalement dans le foie et les muscles, tandis que l’amidon est la réserve énergétique des végétaux.

📌 La glycémie normale est d’environ 5,5 mM ou 1 g/L, et l’insuline permet au glucose d’entrer dans les cellules.

💡 Astuce mémo

Oses → disaccharides → polysaccharides

📖 4. Lipides et membranes

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Une tête hydrophile constituée d’une fonction carboxylique et une chaîne carbonée hydrophobe.
• Triglycéride : Formé d’un glycérol et de trois acides gras et constituant une forme principale de stockage énergétique dans le tissu adipeux.
• Phospholipide : Contient un glycérol, deux acides gras, un phosphate et une tête polaire, et constitue la brique de base de la bicouche membranaire.

📝 Points essentiels

📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison et forme une chaîne droite et rigide, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons qui augmentent la flexibilité et la fluidité.

• Les acides α-linolénique C18:3 ω3 et linoléique C18:2 ω6 sont des acides gras essentiels qui doivent être apportés par l’alimentation.

• Le cholestérol module la fluidité membranaire et constitue un précurseur des hormones stéroïdiennes, de la vitamine D3 et des sels biliaires.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile ; chaîne hydrophobe

📖 5. Protéines et acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Protide : Regroupent les acides aminés, les peptides et les protéines.

• Acide aminé : Possède un carbone alpha portant une fonction amine, une fonction carboxyle, un hydrogène et une chaîne latérale R qui détermine son identité et ses propriétés.

• Liaison peptidique : Une liaison covalente rigide entre le groupe carboxyle d’un acide aminé et le groupe amine du suivant, avec élimination d’une molécule d’eau.

📝 Points essentiels

• Huit à dix acides aminés ne peuvent pas être synthétisés par l’organisme humain et doivent obligatoirement être apportés par l’alimentation.

📌 La structure primaire correspond à la séquence linéaire des acides aminés, la structure secondaire aux replis locaux comme l’hélice alpha et le feuillet bêta, et la structure tertiaire au repliement tridimensionnel global.

📌 La dénaturation détruit la structure tridimensionnelle d’une protéine sous l’effet de la chaleur ou du pH et entraîne une perte complète de fonction.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire

📖 6. Macronutriments et digestion

🔑 Notions clés & Définitions

• Macronutriment : Un nutriment absorbé en grande quantité, notamment les glucides, les lipides et les protides, qui fournit de l’énergie et des molécules de structure ou de signalisation.
• Digestion enzymatique : Simplifie les macromolécules alimentaires en unités élémentaires capables de franchir la barrière intestinale.

📝 Points essentiels

• Les peptidases hydrolysent les liaisons peptidiques, les lipases dégradent les triglycérides en acides gras et monoglycérides, et les glycogénases découpent les glucides complexes en oses simples.

• Lors de l’absorption lipidique, les lipides forment des micelles, leur contenu traverse la membrane des entérocytes, puis les lipides rejoignent la circulation sous forme de chylomicrons.

💡 Astuce mémo

Enzymes digestives → nutriments simples → absorption

📖 7. Minéraux et homéostasie

🔑 Notions clés & Définitions

• Minéral : Un atome, une molécule ou un ion présent à la surface de la Terre et essentiel à la constitution de l’organisme.

📝 Points essentiels

• Chez un adulte de 70 kg, le calcium représente environ 44 % des minéraux de l’organisme, soit 1 kg, et le phosphore environ 35 %, soit 700 g.

📌 Le sodium est le principal cation extracellulaire avec une natrémie plasmatique normale de 135 à 145 mmol/L, tandis que le potassium est principalement intracellulaire avec une kaliémie de 3,5 à 4,5 mmol/L.

📌 Une hyponatrémie correspond à une concentration de sodium inférieure à 135 mmol/L et entraîne une hyperhydratation intracellulaire, tandis qu’une hypernatrémie supérieure à 145 mmol/L entraîne une déshydratation intracellulaire.

• Le calcium est réparti à 99 % dans les os et participe à la contraction musculaire, à la transmission synaptique et à la coagulation sanguine.

📌 La parathormone augmente la calcémie et diminue la phosphorémie, la calcitonine diminue la calcémie, et la vitamine D augmente la calcémie et la phosphorémie.

💡 Astuce mémo

Sodium extracellulaire ; potassium intracellulaire

📖 8. Vitamines et carences

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitamine : Une substance organique nutritive essentielle, généralement non synthétisée en quantité suffisante par l’organisme et dépourvue de valeur énergétique propre.

📝 Points essentiels

📌 Les vitamines hydrosolubles C et B sont solubles dans l’eau, rapidement éliminées par les urines et peu stockées, tandis que les vitamines liposolubles A, D, E et K sont stockées et exposent au surdosage.

• Les vitamines A et D ont une fonction hormonale, les vitamines B servent de cofacteurs enzymatiques, la vitamine E stabilise les membranes et les vitamines C et E ont une fonction antioxydante.

• 🔄 Une carence vitaminique évolue selon trois étapes :

  1. épuisement des réserves
  2. signes biologiques
  3. signes cliniques

💡 Astuce mémo

Hydrosolubles non stockées ; liposolubles stockées

📖 9. Catalyse enzymatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzyme : Une protéine qui catalyse une réaction chimique en accélérant la transformation d’un substrat en produit sans être consommée.

📝 Points essentiels

📌 Une enzyme accélère une réaction en abaissant l’énergie d’activation nécessaire, sans modifier le bilan global de la réaction.

• Les enzymes présentent une haute spécificité, car chacune reconnaît un substrat unique ou une famille restreinte de substrats et forme des produits spécifiques.

📌 Un inhibiteur compétitif se fixe sur le site actif à la place du substrat, tandis qu’un inhibiteur non compétitif se fixe ailleurs et réduit l’activité catalytique sans bloquer directement la fixation du substrat.

• En cinétique michaelienne, lorsque la concentration en substrat augmente, la vitesse atteint un plateau de saturation appelé $V_{max}$ lorsque toutes les molécules d’enzyme sont occupées.

💡 Astuce mémo

Enzyme → énergie d’activation réduite → réaction accélérée

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des grandes familles de nutriments