Fiche de révision : Chimie du vivant et métabolisme

📋 Plan du Cours

1. Atomes, ions et liaisons chimiques
2. Eau, osmose et équilibre acido-basique
3. Éléments minéraux et ionogramme
4. Glucides et glycémie
5. Lipides et transport du cholestérol
6. Protéines et structures fonctionnelles
7. Métabolisme, ATP et enzymes
8. Macronutriments et respiration cellulaire

📖 1. Atomes, ions et liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : La plus petite unité de matière, constituée d’un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’électrons.
• Ion : Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un électron ; un cation est positif et un anion est négatif.

📝 Points essentiels

📌 Le proton porte une charge positive, le neutron est neutre et l’électron porte une charge négative.

📌 La liaison covalente est très forte, la liaison ionique résulte de l’attraction entre un cation et un anion, et la liaison hydrogène est faible, réversible et sans échange ni partage d’électrons.

💡 Astuce mémo

Atome neutre : protons = électrons ; ion : déséquilibre d’électrons

📖 2. Eau, osmose et équilibre acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• Eau : Une molécule bipolaire dont les électrons sont répartis inégalement entre l’oxygène et les hydrogènes.

📝 Points essentiels

• L’eau représente 60 à 70 % du poids corporel et les besoins quotidiens sont d’environ 2,5 L, auxquels s’ajoutent 0,3 L apporté par les aliments.

• L’osmose est le passage de l’eau du milieu hypotonique, moins concentré, vers le milieu hypertonique, plus concentré, à travers une membrane semi-perméable jusqu’à l’équilibre.

📐 Formule — Le pH vérifie $pH=-\log([H_3O^+])$.

• Le pH sanguin normal est compris entre 7,35 et 7,45 et il est régulé en permanence par les poumons et les reins.

💡 Astuce mémo

Gradient de concentration → déplacement de l’eau par osmose

📖 3. Éléments minéraux et ionogramme

🔑 Notions clés & Définitions

• Ionogramme sanguin : Un examen de biologie médicale qui analyse la concentration des ions dans le sang, les urines ou le liquide cérébrospinal afin de dépister un déséquilibre hydro-électrolytique.

★ À maîtriser

• L’oxygène représente 65 % du corps humain et il est transporté à 98 % par l’hémoglobine des hématies.

• Le calcium est présent à 99 % dans les os et intervient dans la coagulation, la pression sanguine, la synapse et la contraction musculaire.

Compléments

• Le carbone représente 18 % du corps humain et se retrouve notamment sous forme d’ions bicarbonate HCO3− à une concentration de 22 à 26 mmol/L.

📖 4. Glucides et glycémie

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Des molécules constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène qui constituent la principale source d’énergie alimentaire.

📝 Points essentiels

📌 Les monosaccharides sont des oses simples non hydrolysables, les disaccharides contiennent deux oses liés, et les polysaccharides contiennent de nombreux oses liés.

📌 L’amidon est la réserve énergétique végétale, le glycogène est la réserve énergétique animale stockée dans le foie et les muscles, et la cellulose forme les parois végétales et constitue une fibre non digestible chez l’humain.

• La glycémie normale est comprise entre 0,7 et 1,10 g/L, soit 3,9 à 6,1 mmol/L.

💡 Astuce mémo

Oses → disaccharides → polysaccharides

📖 5. Lipides et transport du cholestérol

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Une unité de base des lipides, de structure générale R-COOH, qui peut être saturé ou insaturé.
• Triglycéride : Constitué d’un glycérol et de trois acides gras et constituant une réserve énergétique stockée dans le tissu adipeux.
• Phospholipide : Un phospholipide contient deux acides gras, un glycérol et un groupement phosphate ; sa tête hydrophile et sa queue hydrophobe lui confèrent un caractère amphiphile.

★ À maîtriser

📌 Les LDL transportent le cholestérol du foie vers les muscles et les tissus, tandis que les HDL le ramènent des tissus vers le foie.

Compléments

• Les lipides fournissent 28 à 38 % de l’apport énergétique total et leur dégradation par β-oxydation produit beaucoup d’ATP.

💡 Astuce mémo

LDL dépose le cholestérol ; HDL le ramène au foie

📖 6. Protéines et structures fonctionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Possède un carbone central lié à un groupement amine, un groupement carboxyle, un hydrogène et une chaîne latérale variable.

★ À maîtriser

• Il existe 20 acides aminés différents, dont 8 sont essentiels et doivent être apportés par l’alimentation.

• La liaison peptidique unit le groupement carboxyle d’un acide aminé au groupement amine du suivant avec élimination d’une molécule d’eau.

📌 La structure primaire est la séquence linéaire, la structure secondaire un repliement local, la structure tertiaire le repliement tridimensionnel d’une chaîne et la structure quaternaire l’association de plusieurs chaînes polypeptidiques.

Compléments

• L’hémoglobine assure le transport de l’oxygène et sa concentration normale est de 12 à 16 g/dL chez la femme et de 14 à 18 g/dL chez l’homme.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 7. Métabolisme, ATP et enzymes

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : L’ensemble des réactions chimiques nécessaires au maintien de la vie.
• Enzyme : Une protéine qui catalyse une réaction biologique en reconnaissant un substrat précis grâce à son site actif, puis est libérée inchangée.

★ À maîtriser

📌 Le catabolisme dégrade des molécules complexes en molécules simples en libérant de l’énergie, tandis que l’anabolisme synthétise des molécules complexes à partir de molécules simples en consommant de l’énergie.

📐 Formule — L’hydrolyse de l’ATP libère environ 30 kJ selon la réaction $ATP+H_2O\rightarrow ADP+P_i+30\,kJ$.

Compléments

• L’activité enzymatique est influencée par:
  • le pH
  • la température
  • les cofacteurs
  • les inhibiteurs
  • le contrôle hormonal

💡 Astuce mémo

Catabolisme dégrade et libère ; anabolisme construit et consomme

📖 8. Macronutriments et respiration cellulaire

★ À maîtriser

• Les glucides représentent 40 à 55 % de l’apport énergétique, les lipides 35 à 40 % et les protéines 10 à 20 %.

• La glycolyse transforme dans le cytoplasme une molécule de glucose à six carbones en deux pyruvates à trois carbones, avec une production nette de 2 ATP et sans besoin d’oxygène.

• Dans la mitochondrie, l’acétyl-CoA issu du pyruvate entre dans le cycle de Krebs, qui produit du CO2, du NADH, du FADH2 et 2 ATP.

• Dans la membrane interne mitochondriale, l’oxydation du NADH et du FADH2 crée un gradient de H+ utilisé par l’ATP synthase, produisant environ 34 ATP et de l’eau avec consommation d’oxygène.

Compléments

• Les micronutriments comprennent:
  • les vitamines
  • les oligoéléments
  • les minéraux
  • l’eau

💡 Astuce mémo

Glycolyse → cycle de Krebs → chaîne respiratoire

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des principales classes de glucides

Étapes de la respiration cellulaire