Fiche de révision : Chimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Fondements de la biochimie
2. Atomes et liaisons chimiques
3. Oligoéléments et macromolécules
4. Acides aminés et protéines
5. Fonctions et structure des protéines
6. Structure et classification des glucides
7. Fonctions et glycémie
8. Lipides et acides gras
9. Fonctions biologiques des lipides

📖 1. Fondements de la biochimie

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• 🔄 Les premiers niveaux d’organisation du vivant suivent la succession:
  1. Atome
  2. Molécule
  3. Macromolécule
  4. Cellule
  5. Tissu
  6. Organe
  7. Appareil ou système
  8. Organisme

Compléments

• Les protéines, les glucides et les lipides sont des composants organiques majeurs étudiés à l’échelle moléculaire, tandis que les acides nucléiques feront l’objet d’autres enseignements.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → macromolécule → cellule

📖 2. Atomes et liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constitué d’un noyau contenant des protons positifs et des neutrons sans charge, ainsi que d’un nuage électronique formé d’électrons négatifs.

★ À maîtriser

• Les éléments carbone, hydrogène, oxygène et azote représentent une grande partie de la matière vivante.

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

Compléments

• Les liaisons fortes comprennent:
  • les liaisons covalentes
  • les liaisons par coordinence
  • les liaisons ioniques

💡 Astuce mémo

Liaisons fortes à rompre avec beaucoup d’énergie, liaisons faibles à rompre avec peu d’énergie

📖 3. Oligoéléments et macromolécules

★ À maîtriser

📌 Les oligoéléments sont des sels minéraux actifs à de très faibles concentrations, contrairement aux macroéléments comme le sodium, le potassium, le chlore, les phosphates et le calcium, présents en grande quantité.

• Le fer sous forme Fe2+ lié à l’hème de l’hémoglobine participe au transport de l’oxygène des poumons vers les tissus.

Compléments

• Les oligoéléments comprennent notamment:

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

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

💡 Astuce mémo

Faible concentration → rôle de cofacteur enzymatique

📖 4. Acides aminés et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Possède un carbone α, un groupement amine –NH₂, un groupement carboxyle –COOH, un hydrogène et une chaîne latérale R qui détermine ses propriétés physico-chimiques.

📝 Points essentiels

• À pH physiologique d’environ 7,4, les acides aminés sont sous forme zwitterionique avec un groupement NH₃⁺ et un groupement COO⁻, ce qui les rend 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

📌 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.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 5. Fonctions et structure des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure primaire : Séquence d’acides aminés dans leur ordre d’enchaînement.

★ À maîtriser

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

• La structure tertiaire est le repliement tridimensionnel d’une chaîne peptidique, tandis que la structure quaternaire associe plusieurs chaînes peptidiques en oligomère.

• L’hémoglobine transporte principalement l’oxygène des hématies, dont 98 % est transporté par cette protéine.

• Les enzymes accélèrent à faible concentration les réactions de transformation d’un substrat en produit sans modifier le résultat de la réaction et restent inchangées à son terme.

Compléments

• L’hémoglobine est une hétéroprotéine composée de quatre hèmes contenant chacun un fer ferreux Fe2+ et d’une globine formée de deux chaînes α et de deux chaînes β.

💡 Astuce mémo

Repliement altéré → perte d’activité biologique

📖 6. Structure et classification des glucides

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécule organique constituée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, portant des fonctions alcools et une fonction aldéhyde ou cétone.

📝 Points essentiels

• Les critères de classification des oses sont:

  • le nombre d’atomes de carbone
  • la nature du groupement carbonyle
  • la combinaison de ces critères

• Les trois hexoses alimentaires principaux sont le glucose, le fructose et le galactose, qui ont la même formule brute $C_6H_{12}O_6$ mais des formules développées différentes.

• Les trois principaux diholosides alimentaires sont:

  • le maltose formé de deux glucoses
  • le lactose formé d’un glucose et d’un galactose
  • le saccharose formé d’un glucose et d’un fructose

• Le glycogène est la forme de réserve du glucose chez l’animal, stockée dans le foie et les muscles, tandis que l’amidon est la forme de réserve du glucose chez les végétaux.

💡 Astuce mémo

Oses → diholosides → polyosides

📖 7. Fonctions et glycémie

★ À maîtriser

• La glycolyse dégrade le glucose en pyruvate, puis le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire mitochondriale permettent principalement la production d’ATP en présence d’oxygène.

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

📌 Le pancréas maintient la glycémie grâce au glucagon, hormone hyperglycémiante, et à l’insuline, hormone hypoglycémiante.

• La glycogénèse stocke le glucose sous forme de glycogène, la glycogénolyse libère du glucose à partir du glycogène et la néoglucogenèse produit du glucose hépatique à partir d’acide lactique ou d’acides aminés.

Compléments

• En absence d’oxygène, le pyruvate peut être transformé en lactate, dont l’accumulation accompagne notamment l’exercice musculaire intense.

💡 Astuce mémo

Insuline hypoglycémiante, glucagon hyperglycémiant

📖 8. Lipides et acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Lipide simple formé d’une longue chaîne carbonée et d’une fonction acide, dont la formule générale est $CH_3-(CH_2)_n-COOH$.

★ À maîtriser

• Les triglycérides sont des lipides formés de trois acides gras et constituent une réserve énergétique importante, notamment dans le tissu adipeux.

• Les phospholipides sont formés d’un glycérol, de deux acides gras et d’un acide phosphorique, ce qui leur confère une partie hydrophile et une partie hydrophobe.

📌 Les acides gras saturés ne possèdent aucune double liaison, les mono-insaturés en possèdent une et les poly-insaturés en possèdent au moins deux.

Compléments

• Les acides gras courts possèdent moins de 6 carbones, les moyens de 6 à 12, les longs de 13 à 21 et les très longs plus de 22 carbones.

• Les acides gras oméga-3, oméga-6 et oméga-9 portent leur première double liaison respectivement sur le troisième, le sixième et le neuvième carbone.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile et queues hydrophobes

📖 9. Fonctions biologiques des lipides

★ À maîtriser

• Un gramme de lipides fournit 9 kcal, contre 4 kcal pour un gramme de glucides, et les triglycérides peuvent être dégradés par lipolyse en acides gras utilisés pour produire de l’ATP.

• En présence d’eau, les phospholipides s’organisent spontanément en bicouche lipidique avec les têtes hydrophiles orientées vers l’eau et les queues hydrophobes regroupées au centre.

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

• Les hormones stéroïdiennes dérivées du cholestérol traversent les membranes, se lient à un récepteur intracellulaire et modifient l’expression de certains gènes.

• Les eicosanoïdes dérivent de l’acide arachidonique et comprennent les prostaglandines impliquées dans l’inflammation, la douleur et la fièvre, les thromboxanes impliqués dans l’agrégation plaquettaire et les leucotriènes impliqués dans les réactions allergiques et l’asthme.

Compléments

• Le tissu adipeux sous-cutané stocke des triglycérides qui limitent les pertes de chaleur et contribuent au maintien d’une température corporelle autour de 37 °C.

💡 Astuce mémo

Lipolyse des triglycérides → production d’ATP

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux de structure des protéines

Principales classes de lipides