Fiche de révision : Chimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. Fondements de la biochimie
2. Atomes et liaisons chimiques
3. Acides aminés et protéines
4. Glucides et glycémie
5. Classes et propriétés des lipides
6. Fonctions énergétiques et membranaires
7. Signalisation et protection lipidique

📖 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 qui se produisent dans les cellules et les organismes.
• Oligo-éléments : Sels minéraux présents ou actifs à de très faibles concentrations, mais indispensables au bon fonctionnement de l’organisme et souvent utilisés comme cofacteurs enzymatiques.

★ À maîtriser

• 🔄 Les niveaux d’organisation du vivant sont:

  1. Atome
  2. Molécule
  3. Macromolécule
  4. Cellule
  5. Tissu
  6. Organe
  7. Appareil ou système
  8. Organisme

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

Compléments

• Le fer Fe²⁺ lié à l’hème de l’hémoglobine participe au transport de l’oxygène, tandis que l’iode est indispensable à la synthèse des hormones thyroïdiennes.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → macromolécule → cellule → tissu → organe → système → organisme

📖 2. Atomes et liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

📌 Une molécule est constituée de plusieurs atomes reliés par des liaisons chimiques fortes ou faibles.

• Les principales liaisons fortes sont:
  • Les liaisons covalentes
  • Les liaisons de coordination
  • Les liaisons ioniques

Compléments

• La liaison ionique entre l’ion sodium Na⁺ et l’ion chlore Cl⁻ forme du chlorure de sodium NaCl.

💡 Astuce mémo

Liaisons fortes : beaucoup d’énergie ; liaisons faibles : peu d’énergie

📖 3. 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:

  • Leucine
  • Isoleucine
  • Valine
  • Lysine
  • Méthionine
  • Phénylalanine
  • Thréonine
  • Tryptophane
  • Histidine

• Les protéines présentent quatre niveaux de structure : primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire.

• Les principales fonctions des protéines sont:

  • Transport
  • Catalyse
  • Signalisation
  • Structure
  • Mouvement
  • Immunité

• L’hémoglobine transporte principalement l’oxygène dans les hématies, à hauteur de 98 %, et possède quatre hèmes contenant chacun un fer Fe²⁺ ainsi que quatre chaînes polypeptidiques, deux α et deux β.

💡 Astuce mémo

Repliement tridimensionnel → fonction biologique

📖 4. Glucides et glycémie

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécules organiques constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, portant des fonctions alcool et une fonction aldéhyde ou cétone.

📝 Points essentiels

📌 Les oses sont classés selon le nombre de carbones, la nature du groupement carbonyle et la combinaison de ces critères, par exemple triose, hexose, aldose ou cétose.

• Les trois hexoses alimentaires sont:

  • Glucose
  • Fructose
  • Galactose

• Le maltose associe deux glucoses, le lactose associe un glucose et un galactose, et le saccharose associe un glucose et 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.

• La régulation de la glycémie repose sur la glycogénèse, la glycogénolyse et la néoglucogénèse sous l’action de l’insuline et du glucagon.

• En présence d’oxygène, le glucose est dégradé en pyruvate par la glycolyse puis métabolisé avec le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire pour produire de l’ATP ; en absence d’oxygène, le pyruvate peut être transformé en lactate.

💡 Astuce mémo

Insuline hypoglycémiante, glucagon hyperglycémiant

📖 5. Classes et propriétés des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• Les grandes classes de lipides sont:

  • Acides gras
  • Triglycérides
  • Phospholipides
  • Stérides

• Les phospholipides sont amphiphiles car ils possèdent une partie hydrophile constituée par l’acide phosphorique et une partie hydrophobe constituée par deux chaînes d’acides gras.

• 🔄 Les critères de classification des acides gras sont:

  1. Longueur de la chaîne
  2. Degré d’insaturation
  3. Position de la première double liaison
  4. Configuration des doubles liaisons

Compléments

• Les acides gras sont à chaîne courte sous 6 carbones, moyenne de 6 à 12 carbones, longue de 13 à 21 carbones et très longue au-delà de 22 carbones.

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

💡 Astuce mémo

CTPS : acides gras, triglycérides, phospholipides, stérides

📖 6. Fonctions énergétiques et membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Bicouche lipidique : Organisation spontanée des phospholipides dans l’eau, avec les têtes hydrophiles orientées vers l’eau et les queues hydrophobes regroupées au centre.

★ À maîtriser

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

• Lors d’un effort prolongé, d’un jeûne ou d’une diminution des réserves de glycogène, les triglycérides des adipocytes sont dégradés par lipolyse en acides gras utilisables pour produire de l’ATP.

• Le cholestérol s’insère entre les phospholipides et stabilise la membrane en maintenant sa fluidité tout en réduisant sa perméabilité.

Compléments

• Le modèle de la mosaïque fluide décrit une bicouche de phospholipides contenant du cholestérol, des protéines membranaires et des glucides liés aux protéines ou aux lipides.

💡 Astuce mémo

Lipolyse des triglycérides → acides gras → production d’ATP

📖 7. Signalisation et protection lipidique

★ À maîtriser

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

• Les eicosanoïdes sont des messagers locaux dérivés de l’acide arachidonique libéré par les phospholipides membranaires lors d’une blessure, d’une infection ou d’une inflammation.

• Les prostaglandines participent à l’inflammation, à la douleur et à la fièvre, les thromboxanes à l’agrégation plaquettaire et à la vasoconstriction, et les leucotriènes aux réactions allergiques, à l’asthme et à l’inflammation chronique.

Compléments

• Les exemples d’hormones stéroïdiennes sont:

  • Cortisol
  • Aldostérone
  • Testostérone
  • Progestérone

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

💡 Astuce mémo

Hormones stéroïdiennes : longue distance ; eicosanoïdes : action locale

📊 Tableaux de synthèse

Fonctions des macromolécules