Fiche de révision : Chimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Biochimie et niveaux d’organisation
2. Atomes et éléments du vivant
3. Liaisons et macromolécules
4. Oligo-éléments et rôles
5. Structure et essentialité des acides aminés
6. Structures et fonctions des protéines
7. Classification et structures glucidiques
8. Énergie et régulation des glucides
9. Classes et classification des lipides
10. Énergie et structure membranaire lipidique
11. Signalisation et protection lipidiques

📖 1. Biochimie et niveaux d’organisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Biochimie : Science qui étudie les constituants chimiques des êtres vivants, leurs propriétés, leurs interactions et les réactions chimiques qui se produisent dans les cellules et les organismes.

📝 Points essentiels

• Les niveaux d’organisation du corps sont, dans l’ordre :
  • l’atome
  • la molécule
  • la macromolécule
  • la cellule
  • le tissu
  • l’organe
  • l’appareil ou système
  • l’organisme

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → macromolécule → cellule

📖 2. Atomes et éléments du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constitué d’un noyau chargé positivement, contenant des protons et des neutrons, et d’un nuage électronique constitué d’électrons chargés négativement.

★ À maîtriser

• Les éléments qui représentent une grande partie de la matière vivante sont :
  • le carbone
  • l’hydrogène
  • l’oxygène
  • l’azote

Compléments

• Les protons et les neutrons constituent les nucléons.

📖 3. Liaisons et macromolécules

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule : Constituée de plusieurs atomes liés entre eux par des liaisons chimiques.

★ À maîtriser

📌 Les liaisons fortes nécessitent une grande quantité d’énergie pour être rompues, tandis que les liaisons faibles en nécessitent peu.

• Les types de liaisons fortes sont :
  • les liaisons covalentes
  • les liaisons par coordinence
  • les liaisons salines ou ioniques

Compléments

• Les liaisons faibles rencontrées dans la chimie du vivant sont essentiellement les liaisons hydrophobes et les liaisons hydrogène.

• Des acides aminés s’associent pour former des protéines, des nucléotides forment l’ADN ou l’ARN, des monosaccharides forment des polysaccharides, et des acides gras associés au glycérol forment des lipides complexes.

💡 Astuce mémo

Liaisons fortes à rompre coûteuses, liaisons faibles faciles à rompre

📖 4. Oligo-éléments et rôles

★ À maîtriser

📌 Les oligo-éléments sont présents ou actifs à de très faibles concentrations, contrairement aux macroéléments, présents en grande quantité dans l’organisme.

• Les oligo-éléments, présents dans l’alimentation, sont facilement absorbables et jouent le rôle de cofacteurs pour de nombreuses enzymes.

Compléments

• Les oligo-éléments cités sont :

  • le fer
  • l’iode
  • le manganèse
  • le molybdène
  • le cuivre
  • le zinc
  • le sélénium
  • le cobalt
  • le chrome

• Le fer sous forme Fe 2+, lié à l’hème de l’hémoglobine, contribue au transport de l’oxygène des poumons vers les tissus.

• L’iode est indispensable à la synthèse des hormones thyroïdiennes.

📖 5. Structure et essentialité des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Un acide aminé possède un carbone α, un groupement amine, un groupement carboxyle, un hydrogène et une chaîne latérale R qui détermine ses propriétés physico-chimiques.
• Acides aminés conditionnellement essentiels : Les acides aminés conditionnellement essentiels, comme la glutamine, la cystéine et l’arginine, deviennent indispensables lorsque les besoins dépassent la capacité de synthèse de l’organisme.

📝 Points essentiels

• À un pH physiologique d’environ 7,4, les acides aminés sont sous forme zwitterionique NH₃⁺ / COO⁻ et sont globalement neutres.

• Les neuf acides aminés essentiels sont :

  • la leucine
  • l’isoleucine
  • la valine
  • la lysine
  • la méthionine
  • la phénylalanine
  • la thréonine
  • le tryptophane
  • l’histidine, essentielle surtout chez l’enfant

📖 6. Structures et fonctions des protéines

★ À maîtriser

• La structure primaire d’une protéine est la séquence, c’est-à-dire l’ordre d’enchaînement, de ses acides aminés.

• La structure secondaire correspond au repliement local de la chaîne peptidique, stabilisé par des liaisons hydrogène, en hélices α ou en feuillets β.

📌 La structure tertiaire est le repliement tridimensionnel d’une même chaîne peptidique, tandis que la structure quaternaire est l’association de plusieurs chaînes peptidiques.

• Les principales fonctions des protéines sont :
  • le transport
  • la catalyse
  • la signalisation
  • la structure
  • le mouvement
  • l’immunité

Compléments

• La structure tertiaire et la structure quaternaire des protéines dépendent notamment de liaisons hydrogène, hydrophobes ou covalentes.

• L’hémoglobine transporte principalement l’oxygène des hématies, soit 98 % de l’O₂ transporté.

📖 7. Classification et structures glucidiques

★ À maîtriser

• Les glucides sont constitués de carbone, d’hydrogène et d’oxygène et portent des fonctions alcools, une fonction aldéhyde ou cétone, et parfois une fonction acide ou aminée.

• Les oses sont classés selon leur nombre de carbones, la nature aldéhyde ou cétone de leur carbonyle, ou la combinaison de ces deux critères.

• Les trois hexoses présents dans l’alimentation sont :

  • le glucose
  • le fructose
  • le galactose

Compléments

• Le maltose est constitué de deux molécules de glucose, provient de l’hydrolyse de l’amidon ou du glycogène et est hydrolysé par la maltase.

• Le lactose comprend une molécule de glucose et une molécule de galactose, se trouve dans le lait et est hydrolysé par la lactase.

• Le saccharose est constitué d’une molécule de glucose et d’une molécule de fructose et se trouve dans les végétaux et le sucre de table.

📖 8. Énergie et régulation des glucides

★ À maîtriser

• La dégradation du glucose par glycolyse produit du pyruvate, puis le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire mitochondriale contribuent à la production d’ATP en présence d’oxygène.

📌 Le glycogène hépatique peut fournir du glucose à l’organisme, tandis que le glycogène musculaire ne peut être utilisé que par le muscle.

📌 L’insuline est une hormone hypoglycémiante, tandis que le glucagon est une hormone hyperglycémiante.

• Les voies hépatiques de régulation du glucose sont : la glycogénèse, qui stocke le glucose sous forme de glycogène, la glycogénolyse, qui libère du glucose à partir du glycogène, la néoglucogénèse, qui produit du glucose à partir d’acide lactique ou d’acides aminés

Compléments

• En absence d’oxygène, le pyruvate issu de la glycolyse peut être métabolisé en lactate, notamment lors d’un exercice musculaire intense où l’apport en oxygène est insuffisant.

• Les glucides participent à la structure des tissus, aux propriétés mécaniques de la matrice extracellulaire et à la reconnaissance entre les cellules.

💡 Astuce mémo

Baisse de glycémie → glucagon → libération de glucose

📖 9. Classes et classification des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Un acide gras est un lipide simple formé d’une longue chaîne de carbone et d’une fonction acide, de formule CH₃-(CH₂)n-COOH.

★ À maîtriser

• Les triglycérides sont des lipides formés de trois acides gras et constituent une importante réserve énergétique chez l’être humain.

• Les phospholipides associent une molécule de glycérol, deux acides gras et un acide phosphorique, avec une partie hydrophile et une partie hydrophobe.

• Selon la longueur de leur chaîne, les acides gras sont :

  • courts : moins de 6 carbones
  • moyens : de 6 à 12 carbones
  • longs : de 13 à 21 carbones
  • très longs : plus de 22 carbones

📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison, un acide gras mono-insaturé en possède une et un acide gras poly-insaturé en possède au moins deux.

Compléments

• Les stérides sont formés par l’union d’un stérol, comme le cholestérol, et d’un acide gras par une liaison ester.

• Les désignations oméga-3, oméga-6 et oméga-9 indiquent la position de la première double liaison, respectivement sur le troisième, le sixième et le neuvième carbone.

📖 10. Énergie et structure membranaire lipidique

📝 Points essentiels

• Un gramme de lipides fournit 9 kcal, contre 4 kcal pour un gramme de glucides.

• Lors d’un besoin énergétique, les triglycérides stockés dans les adipocytes sont dégradés par lipolyse en acides gras, qui fournissent un substrat pour la production d’ATP.

• En présence d’eau, les phospholipides s’organisent spontanément en bicouche, avec leurs têtes hydrophiles tournées vers l’eau et leurs queues hydrophobes orientées vers l’intérieur.

• La bicouche de phospholipides contient également : du cholestérol, des protéines membranaires, des glucides fixés sur les protéines ou les lipides

• Le cholestérol s’insère entre les phospholipides, stabilise la membrane, maintient sa fluidité et réduit sa perméabilité.

💡 Astuce mémo

Des têtes hydrophiles vers l’eau, des queues hydrophobes au centre de la bicouche

📖 11. Signalisation et protection lipidiques

★ À maîtriser

📌 Les hormones stéroïdiennes, synthétisées à partir du cholestérol, agissent comme messagers à longue distance, tandis que les eicosanoïdes sont des messagers à action locale.

• Les eicosanoïdes dérivent de l’acide arachidonique, un acide gras polyinsaturé présent dans les phospholipides des membranes cellulaires.

Compléments

• Les hormones stéroïdiennes liposolubles traversent les membranes, se lient à un récepteur intracellulaire et le complexe hormone-récepteur modifie l’expression de certains gènes.

• Les principaux eicosanoïdes et leurs rôles sont :

  • les prostaglandines : inflammation, douleur et fièvre
  • les thromboxanes : agrégation plaquettaire, formation du caillot et vasoconstriction
  • les leucotriènes : réactions allergiques, asthme et inflammation chronique

• Le tissu adipeux sous-cutané stocke principalement les triglycérides, limite les pertes de chaleur et contribue au maintien d’une température corporelle stable autour de 37 °C.

💡 Astuce mémo

Stéroïdes : messagers à distance ; eicosanoïdes : messagers locaux