Fiche de révision : Composition chimique des cellules

📋 Plan du Cours

1. Atomes, ions et éléments du vivant
2. Liaisons et fonctions chimiques
3. Glucides et classification
4. Polysaccharides et rôles des glucides
5. Lipides et acides gras
6. Glycérides, phospholipides et stéroïdes
7. Acides aminés et structure protéique
8. Fonctions des protéines et acides nucléiques

📖 1. Atomes, ions et éléments du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Ion : Atome ou groupe d’atomes qui porte une charge électrique après avoir gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.

★ À maîtriser

• La matière est composée d’éléments constitués d’atomes, dont le noyau contient des protons et des neutrons entourés d’électrons.

• Les protons portent une charge positive, les électrons une charge négative et les neutrons aucune charge électrique.

• Un atome est électriquement neutre lorsqu’il possède autant de protons que d’électrons.

• Les quatre éléments qui représentent 96 % de la matière vivante sont :

  • le carbone
  • l’hydrogène
  • l’oxygène
  • l’azote

Compléments

• L’ion hydrogène H+ correspond à un proton.

📖 2. Liaisons et fonctions chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne carbonée : Chaîne constituée de plusieurs atomes de carbone.

★ À maîtriser

• Les molécules se forment par des liaisons entre atomes, chaque atome apportant un électron à la liaison.

• Dans les liaisons moléculaires, l’hydrogène peut former une liaison, le carbone quatre, l’azote trois et l’oxygène deux.

Compléments

📌 Une liaison simple implique deux électrons, une liaison double quatre électrons, et une liaison triple est également possible mais plus rare.

• Les fonctions chimiques présentées sont :
  • l’alcool
  • l’aldéhyde
  • la cétone
  • l’acide carboxylique
  • l’amine
  • le phosphate
  • le thiol

📌 La fonction aldéhyde se trouve à l’extrémité d’une chaîne carbonée, tandis que la fonction cétone se trouve au sein de cette chaîne.

📖 3. Glucides et classification

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucide : Molécule biologique qui constitue une source importante d’énergie pour les cellules.

★ À maîtriser

• Les molécules biologiques se répartissent en quatre grandes familles :

  • les glucides
  • les lipides
  • les protéines
  • les acides nucléiques

• Selon leur taille, les glucides sont : des monosaccharides, ou sucres simples, des disaccharides, formés de deux monosaccharides liés, des polysaccharides, formés par la liaison de nombreuses molécules de sucres simples

Compléments

• Les monosaccharides possèdent un squelette de 3 à 7 atomes de carbone, et les plus courants en ont 5 ou 6.

• Dans un monosaccharide, chaque carbone porte une fonction alcool sauf un, qui porte une fonction aldéhyde ou cétone.

• Le glucose et le fructose sont les monosaccharides les plus courants dans la nature, et le glucose est majoritairement sous forme cyclique.

• Le saccharose associe une molécule de glucose à une molécule de fructose et constitue le sucre standard produit par les végétaux.

📖 4. Polysaccharides et rôles des glucides

★ À maîtriser

• La liaison entre monosaccharides est appelée liaison osidique.

📌 L’amidon stocke le glucose chez les plantes, le glycogène chez les animaux, tandis que la cellulose joue un rôle structural chez les plantes.

📌 Les liaisons osidiques de la cellulose sont de type bêta, et les animaux ne peuvent pas les briser pour digérer cette molécule.

• Les glucides assurent des rôles de réserve énergétique sous forme d’amidon ou de glycogène, de structure avec la cellulose, de reconnaissance et de communication cellulaires, ainsi que de composition de macromolécules biologiques.

Compléments

• Le lactose, glucide du lait des mammifères, associe un galactose et un glucose.

• Le tréhalose, fréquent chez les champignons, les bactéries et les insectes, associe deux molécules de glucose.

• L’amidon est un mélange d’amylose et d’amylopectine et se trouve notamment dans les organes de réserve des plantes, comme la pomme de terre.

• Le glycogène est présent en grande partie dans le foie et les muscles et possède davantage de branchements 1-6 que l’amidon.

• La cellulose forme une partie importante de la paroi de chaque cellule végétale et est la molécule biologique la plus abondante sur Terre.

💡 Astuce mémo

Amidon et glycogène stockent le glucose ; la cellulose soutient les végétaux.

📖 5. Lipides et acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Chaîne carbonée linéaire comportant un nombre pair d’atomes de carbone et une fonction acide à son extrémité.

★ À maîtriser

📌 Un acide gras saturé ne comporte aucune double liaison dans sa chaîne carbonée, tandis qu’un acide gras insaturé en comporte une ou plusieurs.

• Les acides gras oméga-3 et oméga-6 sont indispensables dans l’alimentation, car les animaux ne savent pas les produire eux-mêmes.

Compléments

• Les sources citées d’acide α-linolénique sont :

  • le saumon
  • les graines de chia
  • les graines de lin
  • les noix
  • le colza
  • le soja

• Les sources citées d’acide linoléique sont :

  • le carthame
  • les pépins de raisin
  • le germe de blé
  • le maïs
  • les noix
  • le soja

• Un excès d’acides gras saturés, présents notamment dans les matières grasses animales et l’huile de palme, augmente le risque de maladies cardiovasculaires.

📖 6. Glycérides, phospholipides et stéroïdes

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycéride : Molécule formée d’un glycérol lié à un, deux ou trois acides gras, identiques ou différents.

★ À maîtriser

• Les triglycérides sont la principale réserve d’énergie de l’organisme et stockent les acides gras sous cette forme.

• Un phospholipide comprend : un glycérol, deux acides gras, un groupement phosphate, un groupement variable selon le type de phospholipide

📌 Un phospholipide est amphiphile : sa tête hydrophile se mélange à l’eau, tandis que ses queues d’acides gras hydrophobes ne s’y mélangent pas.

• Les phospholipides s’assemblent spontanément en une double couche qui forme une membrane biologique.

Compléments

• Les stéroïdes possèdent un squelette constitué de quatre cycles carbonés et comprennent le cholestérol, présent dans les membranes biologiques.

• Les hormones stéroïdes, dont la testostérone et les œstrogènes, sont dérivées du cholestérol.

💡 Astuce mémo

Une tête attirée par l’eau et deux queues qui la fuient forment la membrane.

📖 7. Acides aminés et structure protéique

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Longue chaîne d’acides aminés dont la séquence détermine la structure et les fonctions.

★ À maîtriser

• Il existe 20 acides aminés entrant dans la composition des protéines.

• Un acide aminé comprend :

  • un carbone central
  • une fonction acide
  • une fonction amine
  • un groupement variable R

• Lors du repliement, les acides aminés hydrophobes se regroupent au centre de la protéine, tandis que les acides aminés hydrophiles se rapprochent de l’eau.

Compléments

• Les protéines représentent 50 % du poids sec de la plupart des cellules.

• Les acides aminés sont liés par des liaisons peptidiques ; une chaîne de deux acides aminés est un dipeptide, une chaîne de trois un tripeptide et une longue chaîne un polypeptide.

• Un pont disulfure relie les groupements thiol de deux cystéines et stabilise une boucle de la protéine en favorisant son repliement.

• Une protéine riche en acides aminés hydrophiles peut être soluble dans l’eau et agir dans le cytoplasme, tandis qu’une protéine comportant des acides aminés hydrophobes peut être membranaire.

💡 Astuce mémo

La séquence d’acides aminés détermine le repliement, puis les propriétés de la protéine.

📖 8. Fonctions des protéines et acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzyme : Protéine qui déclenche ou accélère une réaction chimique et qui est spécifique de cette réaction.
• Gène : Information nécessaire à la synthèse d’une protéine, codée dans une séquence spécifique de bases et occupant un segment de l’ADN.
• Hormone : Substance sécrétée dans le sang par une glande et agissant sur des cellules possédant des récepteurs spécifiques.

★ À maîtriser

• Les fonctions des protéines comprennent :

  • la structure
  • le mouvement et le transport
  • le métabolisme
  • l’expression des gènes
  • la communication
  • l’immunité

• Les acides nucléiques sont des polymères formés par la liaison d’un grand nombre de nucléotides et servent au stockage et à l’utilisation de l’information génétique.

• Un nucléotide comprend :

  • un sucre simple
  • une base azotée
  • un groupement phosphate

📌 L’ADN stocke l’information génétique sous forme de double brin, tandis que l’ARN participe à son utilisation et est généralement simple brin.

• Les appariements complémentaires sont :

  • guanine avec cytosine
  • adénine avec thymine dans l’ADN
  • adénine avec uracile dans l’ARN

• La séquence linéaire des nucléotides code l’information génétique de la cellule.

Compléments

• Le collagène est une protéine extracellulaire formée de trois polypeptides qui contribue au maintien et à la cohésion des cellules dans la peau, les tendons, les ligaments et l’armature des os.

• L’actine et la myosine participent au mouvement dans les cellules musculaires, tandis que l’hémoglobine transporte le dioxygène et que l’albumine transporte les lipides dans le sang.

• Les facteurs de transcription régulent la transcription en se liant à l’ADN et en déclenchant ou en bloquant la transcription d’un gène.

• L’insuline est une petite protéine qui contrôle le taux de glucose dans le sang.

• L’ARN contient du ribose et de l’uracile à la place du désoxyribose et de la thymine de l’ADN ; il est généralement plus court et moins stable que l’ADN.

• Dans un nucléotide, le carbone 1′ du sucre porte la base azotée, le carbone 3′ permet l’ajout du nucléotide suivant et le carbone 5′ porte le groupement phosphate.

• La liaison phosphodiester relie le carbone 3′ du sucre d’un nucléotide au groupement phosphate d’un autre nucléotide.