Fiche de révision : Chimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Structure et réactivité de l’atome
2. Ions et liaisons chimiques
3. Molécules et formules chimiques
4. Eau, solutions et bilan hydrique
5. Osmose et équilibre cellulaire
6. Rôles de l’eau et réaction chimique
7. Minéraux et oligoéléments
8. Vitamines et carences

📖 1. Structure et réactivité de l’atome

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : La plus petite partie indivisible de la matière ; il comprend un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’un nuage électronique contenant les électrons.

📝 Points essentiels

• La couche externe, qui est la dernière couche électronique occupée, détermine la réactivité de l’atome.

• Les six principaux atomes de la matière vivante sont:

  • le carbone
  • l’hydrogène
  • l’oxygène
  • l’azote
  • le phosphore
  • le soufre

• Le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote représentent environ 96 % de la masse de l’organisme.

💡 Astuce mémo

CHONPS : les six atomes majeurs du vivant

📖 2. Ions et liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cation : Un ion positif formé lorsqu’un atome perd un ou plusieurs électrons.
• Anion : Un ion négatif formé lorsqu’un atome gagne un ou plusieurs électrons.

📝 Points essentiels

• Le sodium Na⁺ domine le milieu extracellulaire, le potassium K⁺ domine le milieu intracellulaire, le chlorure Cl⁻ est le principal anion extracellulaire et le calcium Ca²⁺ intervient dans la structure osseuse, la contraction musculaire, la coagulation et la transmission synaptique.

📌 Les liaisons covalente et ionique sont des liaisons fortes entre atomes, tandis que la liaison hydrogène est une liaison faible entre molécules.

💡 Astuce mémo

Cation : perte d’électron et charge positive ; anion : gain d’électron et charge négative

📖 3. Molécules et formules chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule organique : Comporte des atomes de carbone et d’hydrogène liés entre eux, éventuellement associés à d’autres atomes.
• Molécule polaire : Possède des liaisons covalentes polarisées par une différence d’électronégativité, créant des charges partielles δ⁺ et δ⁻.

📝 Points essentiels

📌 Selon la règle de l’octet, chaque atome met en commun ses électrons périphériques pour compléter sa couche externe à huit électrons.

📌 La formule brute indique la nature et le nombre des atomes, la formule semi-développée indique les groupements et leur enchaînement, et la formule développée représente chaque atome et chaque liaison.

💡 Astuce mémo

Organique = carbone et hydrogène liés ; inorganique = absence de cette association

📖 4. Eau, solutions et bilan hydrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Équilibre hydrique : L’égalité entre les entrées d’eau, provenant des boissons, des aliments et du métabolisme, et les sorties d’eau, par les urines, la sudation, la respiration et les selles.
• Électrolyte : Un soluté qui se dissocie en ions dans l’eau.

📝 Points essentiels

• L’eau corporelle se répartit entre le compartiment intracellulaire et le compartiment extracellulaire, qui comprend le plasma, le liquide interstitiel et la lymphe.

📐 Formule — La concentration massique d’une solution vérifie $c_m = \frac{m}{V}$, avec cₘ en g/L, m la masse de soluté en g et V le volume de solution en L.

💡 Astuce mémo

Entrées d’eau = sorties d’eau → équilibre hydrique

📖 5. Osmose et équilibre cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Le déplacement de l’eau du milieu le moins concentré en solutés vers le milieu le plus concentré, à travers une membrane semi-perméable, jusqu’à l’isotonie.

📝 Points essentiels

• En milieu hypotonique, l’eau entre dans la cellule, provoquant sa turgescence et pouvant entraîner l’hémolyse des hématies.

• En milieu hypertonique, l’eau sort de la cellule, ce qui entraîne sa contraction appelée plasmolyse.

• Le sérum physiologique contient 0,9 % de NaCl et est isotonique au plasma, contrairement à l’eau pure ; il peut donc être utilisé en perfusion sans provoquer de déséquilibre osmotique cellulaire.

💡 Astuce mémo

Hypotonique → entrée d’eau ; hypertonique → sortie d’eau ; isotonique → équilibre

📖 6. Rôles de l’eau et réaction chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction chimique : Transforme un ou plusieurs réactifs, aussi appelés substrats, en un ou plusieurs produits.

📝 Points essentiels

• L’eau assure notamment les rôles suivants:
  • transport de substances
  • thermorégulation
  • milieu réactionnel
  • lubrification
  • protection mécanique
  • solvant des réactions d’hydrolyse

📌 Un catalyseur accélère une réaction chimique sans être lui-même consommé ; les enzymes, comme la catalase, sont des catalyseurs.

📐 Formule — Le dioxyde de carbone est transporté dans le sang selon l’équilibre $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+$.

• Le CO₂ est transporté: à 7 % sous forme dissoute dans le plasma, à 23 % fixé sur l’hémoglobine sous forme de carbaminohémoglobine, à 70 % sous forme d’ions bicarbonate

💡 Astuce mémo

Tissus → CO₂ dissous, fixé ou bicarbonate → poumons

📖 7. Minéraux et oligoéléments

★ À maîtriser

• Les macroéléments, notamment le calcium, le phosphore, le potassium, le sodium, le chlore et le magnésium, représentent environ 3,5 % de la masse de l’organisme et nécessitent un apport quotidien supérieur à 50 mg.

• Le calcium intervient dans la coagulation sanguine, la contraction musculaire, l’exocytose et la minéralisation osseuse ; son apport journalier recommandé est de 900 mg.

• Le potassium est le principal cation intracellulaire et participe à la conduction nerveuse et à la contraction musculaire cardiaque.

• Les oligoéléments cités sont:

  • le fer
  • l’iode
  • le cuivre
  • le zinc
  • le fluor
  • le manganèse
  • le sélénium
  • le cobalt

Compléments

• Une carence en fer peut provoquer une anémie, tandis qu’un excès de fer peut provoquer une hémochromatose.

💡 Astuce mémo

Macroéléments : apports élevés ; oligoéléments : quantités infimes

📖 8. Vitamines et carences

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitamine : Une molécule organique indispensable au métabolisme et non synthétisée par l’organisme.
• Avitaminose : Une carence prolongée en vitamine.

★ À maîtriser

📌 Les vitamines hydrosolubles comprennent la vitamine C et le groupe B, tandis que les vitamines liposolubles comprennent les vitamines A, D, E et K.

• Une carence en vitamine C provoque le scorbut, caractérisé notamment par des saignements, des hémorragies sous-cutanées et le déchaussement des dents.

Compléments

• La vitamine D augmente l’absorption intestinale et rénale du calcium et du phosphate et sa carence provoque le rachitisme chez l’enfant ou l’ostéomalacie chez l’adulte.

💡 Astuce mémo

Hydrosolubles : C et B ; liposolubles : A, D, E et K

📊 Tableaux de synthèse

Effets des milieux osmotiques

Catégories de vitamines