Fiche de révision : Chimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Biochimie et organisation du vivant
2. Atomes et liaisons chimiques
3. Oligo-éléments essentiels
4. Acides aminés et protéines
5. Fonctions des protéines
6. Structure et classification des glucides
7. Fonctions et régulation des glucides
8. Classes et propriétés des lipides
9. Fonctions biologiques des lipides

📖 1. Biochimie et organisation du vivant

Biochimie : Science qui étudie les constituants chimiques des êtres vivants et les réactions chimiques permettant le fonctionnement des cellules et de l’organisme.

★ Organisation de la matière vivante suit les niveaux:

Atomes → molécules → macromolécules → cellules → tissus → organes → organisme

Compléments

• En biochimie ont s'intéresse aux protéines, glucides, lipides et les acides nucléiques

📖 2. Atomes et liaisons chimiques

Atome : Constitué d’un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’un nuage d’électrons

★ À maîtriser

• Liaisons fortes ( nécessite grande quantité d'énergie pour être rompu )

  • Liaison covalente : repose sur le partage d’électrons entre deux atomes
  • Liaison ionique : attraction électrique entre deux ions de charges opposées

  Liaisons faibles ( peu d'énergie pour être rompu )

  • Les liaisons hydrophobes (aime pas l'eau) et hydrogène

Compléments

Les liaisons et interactions détermine la forme des molécules c'est-à-dire leur fonction

📖 3. Oligo-éléments essentiels

Oligo-éléments : Sels minéraux présents et actifs à de très faibles concentrations, mais indispensables au fonctionnement de l’organisme.

📌 Dans l'alimentation certains oligo-éléments servent de cofacteurs, c’est-à-dire qu’ils aident les enzymes à fonctionner.

Les oligo-éléments : fonctions plus spécifiques

Fer → intervient dans la constitution de l’hémoglobine et le transport de l’oxygène des poumons vers les tissus.

Iode → permet la synthèse des hormones thyroïdiennes.

Zinc → participe à de nombreuses fonctions enzymatiques.

Sélénium → participe à la protection des cellules et au fonctionnement de certaines enzymes.

📖 4. Acides aminés et protéines

Acide aminé : Possède un carbone alpha lié à un groupe amine, un groupe carboxyle, un hydrogène et une chaîne latérale R qui détermine ses propriétés physico-chimiques.

Il existe 20 acides aminés dans les protéines humaines

• Les acides aminés essentiels ne peuvent pas être synthétisés par l’organisme et doivent être apportés par l’alimentation.

Les 9 acides aminés essentiels sont:

la leucine - l’isoleucine - la valine - la lysine - la méthionine - la phénylalanine - la thréonine - le tryptophane - l’histidine (essentiellement chez l’enfant)

• Les acides aminés conditionnellement essentiels Le corps sait les synthétiser mais dans certaines situations, il n’en fabrique plus assez donc il faut un apport alimentaire.

Rôle crucial dans la fonction intestinale, l'immunité et le stress oxydant :

• Glutamine : Protège la barrière de l'intestin, aide le système immunitaire

• Cystéine : Aide à fabriquer des antioxydants, combats le stress oxydant

• Arginine : Participe à la cicatrisation des plaies

• Les acides aminés non essentiels peuvent être synthétisés par l’organisme.

On retrouve : alanine, asparagine, aspartate, glutamate, glycine, proline sérine, tyrosine

• Une protéine se forme par association d’acides aminés via des liaisons peptidiques en une chaîne polypeptidique dont la séquence détermine en partie la structure et la fonction.

💡 De l'acide aminé à la protéine

Acide aminé → liaison peptidique → chaîne polypeptidique → protéine fonctionnelle

📖 5. Fonctions des protéines

Niveaux des structures des protéines

★ Les quatre niveaux de structure :

• la structure primaire
• la structure secondaire
• la structure tertiaire
• la structure quaternaire

📌 Une altération du repliement protéique par mutation ou dénaturation entraîne la perte de la fonction biologique de la protéine.

★ Les principales fonctions des protéines sont:

• enzymatique
• structurale
• Transport
• Défense
• Communication
• Stockage

💡 Astuce mémo

E-S-T-D-C : enzymatique, structurale, transport, défense, communication

Compléments

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

📖 6. Structure et classification des glucides

Glucides : Composés constitués de C6H12O6 portant des fonctions alcool et une fonction carbonyle de type aldéhyde ou cétone.

📌 Les oses sont classés selon :

• Le nombre de carbones : 3 = triose, 6 = hexose
• Le type de carbonyle : aldose ou cétose.

• Les trois hexoses alimentaires principaux sont:
  • le glucose, utilisé par toutes les cellules pour produire de l’ATP
  • le fructose, sucre des fruits
  • le galactose, sucre du lait

📌 Diholoside → association de 2 oses reliés par une liaison osidique.

📌Polyoside → association de nombreux oses reliés par des liaisons osidiques.

• Glycogène → réserve de glucose chez les animaux. 🐶

  • Foie → stocké dans les hépatocytes
  • Muscles → stocké dans les myocytes

• Amidon → réserve de glucose chez les végétaux 🌱

• Cellulose → structure de la paroi des cellules végétales 🌿

💡 Astuce mémo

Oses → diholosides → polyosides

📖 7. Fonctions et régulation des glucides

★ À maîtriser

• La glycolyse transforme dans le cytoplasme, sans oxygène, une molécule de glucose en deux molécules d’acide pyruvique à trois carbones et produit deux molécules d’ATP.

• 🔄 La respiration cellulaire aérobie comprend:

  1. la formation d’acétyl-CoA
  2. le cycle de Krebs
  3. la chaîne de transport des électrons
  4. la synthèse d’ATP

📌 La glycogénèse stocke le glucose sous forme de glycogène, tandis que la glycogénolyse dégrade le glycogène et libère du glucose lorsque la glycémie diminue.

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

Compléments

• Le glycogène hépatique fournit du glucose à tout l’organisme, alors que le glycogène musculaire ne peut être utilisé que par le muscle.

• Les glucides participent à la structure des tissus et à la reconnaissance cellulaire sous forme de glycoprotéines, glycolipides et glycosaminoglycanes.

💡 Astuce mémo

Insuline hypoglycémiante, glucagon hyperglycémiant

📖 8. Classes et propriétés des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Possède une longue chaîne carbonée hydrophobe et une fonction acide carboxylique hydrophile, ce qui le rend amphiphile.
• Triglycéride : Formé d’un glycérol et de trois acides gras reliés par des liaisons ester et constitue une réserve énergétique importante.
• Phospholipide : Formé d’un glycérol, de deux acides gras, d’un acide phosphorique et d’un groupement polaire, avec une tête hydrophile et deux queues hydrophobes.

★ À maîtriser

📌 Un acide gras saturé ne possède aucune double liaison C=C, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons C=C.

• Les critères de classification des acides gras sont:
  • la longueur de la chaîne
  • le degré d’insaturation
  • la position de la première double liaison
  • la configuration cis ou trans

Compléments

• Un acide gras à chaîne courte contient moins de 6 carbones, à chaîne moyenne 6 à 12 carbones, à chaîne longue 13 à 21 carbones et à très longue chaîne plus de 22 carbones.

💡 Astuce mémo

Phospholipides amphiphiles, triglycérides surtout énergétiques

📖 9. Fonctions biologiques des lipides

★ À maîtriser

• Les lipides fournissent environ 9 kcal par gramme, contre environ 4 kcal par gramme pour les glucides et les protéines.

📌 Les phospholipides s’organisent spontanément en bicouche lipidique en présence d’eau, formant la base des membranes cellulaires.

• Le cholestérol s’insère entre les phospholipides et régule la fluidité, la stabilité et la perméabilité de la membrane.

Compléments

• Les stérides associent un stérol et un acide gras par une liaison ester, et le cholestérol est un précurseur des hormones stéroïdiennes, des acides biliaires et de la vitamine D.

• Les oméga-3, oméga-6 et oméga-9 sont définis par la position de la première double liaison comptée depuis l’extrémité méthyle, respectivement sur le troisième, le sixième et le neuvième carbone.

• Les acides gras trans proviennent notamment de l’hydrogénation industrielle et sont associés à des effets cardiovasculaires délétères.

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

💡 Astuce mémo

Énergie → membranes → signalisation → isolation thermique

📊 Tableaux de synthèse

Principales classes de glucides

Principales classes de lipides