Fiche de révision : Généralités sur les biomolécules et l’eau

📋 Plan du Cours

1. Organisation et définition du vivant
2. Biochimie et classes de biomolécules
3. Niveaux et fonctions des biomolécules
4. Polarité et liaisons hydrogène de l’eau
5. Autres interactions de faible énergie
6. Rôles biologiques des interactions faibles

📖 1. Organisation et définition du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Vie : la propriété qu’a la matière organisée d’utiliser de l’énergie pour sa conservation, sa reproduction et son évolution

★ À maîtriser

• 🔄 Les niveaux de structuration du vivant sont:
  1. les molécules
  2. les cellules
  3. les tissus
  4. les organes ou appareils et systèmes
  5. l’organisme

Compléments

• La biochimie étudie la constitution chimique des êtres vivants et les réactions chimiques dont ils sont le siège, selon le Dictionnaire Médical de Manuila. — Dictionnaire Médical, Manuila

💡 Astuce mémo

Molécules → cellules → tissus → organes → organisme

📖 2. Biochimie et classes de biomolécules

★ À maîtriser

📌 La biochimie structurale décrit les molécules élémentaires, les macromolécules, leurs formules, leurs structures tridimensionnelles, leurs interactions et leurs relations structure-fonction, tandis que la biochimie métabolique étudie les voies de biosynthèse, les voies de dégradation et les réactions chimiques associées.

• Les grandes classes de biomolécules sont:
  • les protéines
  • les acides nucléiques
  • les lipides
  • les glucides
  • les coenzymes comme le NAD et le FAD
  • les vitamines

Compléments

• La biosynthèse correspond à l’anabolisme et la dégradation correspond au catabolisme.

💡 Astuce mémo

Biochimie structurale = structure ; biochimie métabolique = transformations

📖 3. Niveaux et fonctions des biomolécules

★ À maîtriser

• 🔄 Les niveaux d’organisation sont (Lehninger):

  1. les molécules élémentaires
  2. les macromolécules
  3. les complexes supramoléculaires
  4. la cellule et ses organites

• Les protéines peuvent créer et maintenir une structure, reconnaître et défendre, catalyser des réactions, informer et signaler, permettre le mouvement ou transporter des molécules.

Compléments

• Les molécules élémentaires comprennent:

  • les nucléotides
  • les acides aminés
  • les acides gras
  • les monosaccharides

• Dans une cellule de mammifère, l’abondance relative indiquée est de 49 % d’hydrogène, 25 % de carbone, 25 % d’oxygène et moins de 1 % d’azote, d’après Müller-Estrel.

💡 Astuce mémo

Molécules élémentaires → macromolécules → complexes → cellule

📖 4. Polarité et liaisons hydrogène de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Polarité de l’eau : polaire parce que l’oxygène, plus électronégatif que l’hydrogène, attire les électrons de la liaison O-H, donnant à l’oxygène une charge partielle négative et aux hydrogènes une charge partielle positive
• Liaison hydrogène : une liaison non covalente entre un hydrogène lié à un donneur électronégatif et un accepteur portant une paire d’électrons libres

📝 Points essentiels

• L’eau représente en moyenne 70 % de la masse cellulaire totale et environ 60 % du poids du corps.

• L’eau solvate les molécules polaires en entourant les ions et les groupements chargés, comme les ions sodium et chlorure lors de la dissolution du chlorure de sodium.

💡 Astuce mémo

Électronégativité de l’oxygène → polarité de l’eau → liaisons hydrogène

📖 5. Autres interactions de faible énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Interactions hydrophobes : des forces entre molécules ou régions apolaires, principalement dues à la forte affinité de l’eau pour elle-même et favorisant le maintien des liaisons hydrogène entre molécules d’eau
• Forces de Van der Waals : des interactions électromagnétiques entre atomes, comprenant des forces attractives et répulsives qui dépendent de la distance interatomique et possèdent une énergie d’environ 0,1 kcal/mole

📝 Points essentiels

• Une liaison ionique est une attraction entre des ions de charges opposées et son énergie est d’environ 3 kcal/mole dans l’eau.

• Dans l’eau, une liaison hydrogène entre molécules polaires autres que l’eau possède une énergie d’environ 1 kcal/mole, contre 110 kcal/mole pour la liaison covalente O-H.

💡 Astuce mémo

Covalente forte ; ionique, hydrogène, Van der Waals et hydrophobe faibles

📖 6. Rôles biologiques des interactions faibles

★ À maîtriser

• Dans un environnement biologique, l’effet cumulatif des liaisons faibles renforce la structure tridimensionnelle des molécules, leur confère de la souplesse et permet des contacts brefs ainsi que des associations et dissociations transitoires.

• L’effet hydrophobe est la force majeure qui contrôle le repliement des protéines et l’assemblage des membranes biologiques.

Compléments

• Les forces indiquées ont environ les valeurs suivantes : liaison covalente 90 kcal/mol, liaison ionique 3 kcal/mol, liaison hydrogène 1 kcal/mol et forces de Van der Waals 0,1 kcal/mol. — Jussieu

• L’appariement complémentaire des bases entre deux brins d’ADN complémentaires dépend de liaisons hydrogène.

💡 Astuce mémo

Interactions faibles cumulées → stabilité, flexibilité et reconnaissance moléculaire

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des liaisons et interactions