Fiche de révision : Introduction à la biochimie

📋 Plan du Cours

1. Chimie et domaines du vivant
2. Éléments fondamentaux du vivant
3. Molécules et masses
4. Liaisons non covalentes
5. Géométrie et chiralité
6. Polarité des liaisons
7. Groupements fonctionnels
8. Macromolécules et polymères

📖 1. Chimie et domaines du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Biochimie structurale : Science qui étudie la structure des biomolécules et la relation entre leur structure et leur fonction.
• Biochimie métabolique : Science qui étudie les mécanismes réactionnels, notamment la bioénergétique et le métabolisme, et contribue à comprendre certaines pathologies.
• Biochimie de la signalisation : Science qui étudie la transmission d’informations par des biomolécules et contribue à comprendre certaines pathologies.

★ À maîtriser

• La matière vivante utilise des éléments chimiques qui réagissent entre eux pour former des biomolécules et des macromolécules constituées par assemblage de biomolécules.

• Une cellule contient principalement:

  • 70 % d’eau
  • 15 % de protéines
  • 7 % d’acides nucléiques
  • 3 % de polysaccharides
  • 2 % de lipides
  • 3 % d’ions inorganiques et d’autres molécules monomériques

Compléments

📌 La spectrométrie et la microscopie optique ou électronique observent l’échelle cellulaire, tandis que la RMN et la cristallographie étudient l’échelle moléculaire.

💡 Astuce mémo

Composition atomique → structure tridimensionnelle → fonction

📖 2. Éléments fondamentaux du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Oligo-éléments : Ions minéraux présents en quantité infime dans l’organisme mais essentiels au fonctionnement cellulaire, notamment pour certaines enzymes, les vitamines, les hormones et la défense immunitaire.

★ À maîtriser

• Les principaux atomes du vivant sont:
  • carbone
  • hydrogène
  • oxygène
  • azote
  • phosphore
  • soufre

Compléments

• Les macroéléments comprennent:

  • les métaux alcalins Na+ et K+
  • les métaux alcalino-terreux Ca2+ et Mg2+
  • les halogènes F−, Cl−, Br− et I−

• L’hémoglobine peut fixer l’oxygène grâce à un unique atome de fer.

💡 Astuce mémo

CHONPS : carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, soufre

📖 3. Molécules et masses

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Partage d’électrons entre deux atomes afin d’obtenir une configuration électronique stable, représenté par un trait plein entre les atomes.

★ À maîtriser

• Les quatre familles de molécules organiques sont:
  • les lipides
  • les glucides
  • les protéines
  • les acides nucléiques

📐 Formule — La masse moléculaire correspond à la masse molaire divisée par la constante d’Avogadro, soit $M_r = \frac{M}{N_A}$, et s’exprime en daltons.

Compléments

• La masse moléculaire de l’eau H₂O est de 18 Da, soit 2,99 × 10⁻²³ g par molécule, et celle du glucose C₆H₁₂O₆ est d’environ 180 Da.

📖 4. Liaisons non covalentes

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison hydrogène : Partage d’électrons entre un atome d’hydrogène et une fonction hydroxyle d’un autre groupement.
• Liaison ionique : Attraction ou répulsion de groupements ionisés.

★ À maîtriser

📌 Les liaisons non covalentes intramoléculaires s’établissent entre différentes parties d’une même molécule, tandis que les liaisons intermoléculaires relient différentes molécules ou macromolécules.

• Les liaisons non covalentes nécessitent moins d’énergie pour être rompues que les liaisons covalentes.

Compléments

• Les interactions de Van der Waals sont des attractions entre groupements plutôt apolaires qui stabilisent la structure tridimensionnelle.

💡 Astuce mémo

Intramoléculaire = dans une molécule ; intermoléculaire = entre molécules

📖 5. Géométrie et chiralité

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Atome lié à quatre atomes ou groupements d’atomes différents et symbolisé par une étoile.
• Énantiomères : Deux répartitions spatiales images l’une de l’autre et non superposables.

★ À maîtriser

• La géométrie la plus fréquente des atomes du vivant et des biomolécules est essentiellement tétraédrique.

Compléments

• Les configurations planes du carbone comprennent:

  • deux liaisons simples et une liaison double
  • deux liaisons doubles
  • une liaison triple et une liaison simple

• Les deux énantiomères de la carvone peuvent correspondre respectivement à une odeur de menthe et à une odeur de fenouil.

💡 Astuce mémo

Un carbone central portant quatre groupes différents comme les quatre branches d’un tétraèdre

📖 6. Polarité des liaisons

🔑 Notions clés & Définitions

• Électronégativité : Propriété d’un atome à attirer vers lui les électrons ; elle augmente de la gauche vers la droite et de bas en haut du tableau périodique.
• Polarité moléculaire : La polarité moléculaire dépend de la somme des dipôles et existe lorsque les barycentres des charges positives et négatives sont distincts.

★ À maîtriser

📌 Une liaison covalente polaire possède une répartition asymétrique des électrons due à une différence importante d’électronégativité, tandis qu’une liaison apolaire associe des atomes d’électronégativités semblables.

Compléments

• Dans une grosse molécule, les parties apolaires sont non réactives tandis que les parties polaires sont réactives et correspondent aux groupements fonctionnels.

💡 Astuce mémo

Différence d’électronégativité → dipôle → polarité moléculaire

📖 7. Groupements fonctionnels

🔑 Notions clés & Définitions

• Groupement fonctionnel : Groupe d’atomes liés par des liaisons covalentes polaires qui détermine la réactivité d’une molécule.
• Chaîne aliphatique : Association de plusieurs groupements éthyle ou méthyle par des liaisons covalentes, formant une chaîne hydrocarbonée non réactive présente dans les lipides.

📝 Points essentiels

• Les glucides contiennent notamment des groupements carbonyle, sous forme d’aldéhydes ou de cétones, et des groupements hydroxyle, sous forme d’alcools.

• Les lipides contiennent notamment des groupements ester, carboxyle et amine, tandis que les acides aminés contiennent des groupements carboxyle et amine.

📖 8. Macromolécules et polymères

🔑 Notions clés & Définitions

• Macromolécule : Assemblage covalent de molécules stabilisé par des liaisons non covalentes, de masse moléculaire élevée comprise entre 10³ et 10⁹ Da, dont la structure et les propriétés dépendent de la constitution atomique.
• Polymère : Macromolécule créée par polymérisation ou oligomérisation, constituée par l’assemblage covalent de monomères.
• Monomère : Sous-unité la plus simple qui se répète pour former un polymère et qui peut contenir un ou plusieurs groupements fonctionnels participant à la polymérisation.

★ À maîtriser

• Les quatre grandes familles de macromolécules sont:
  • les polysaccharides constitués d’oses
  • les lipides
  • les protéines constituées d’acides aminés
  • les acides nucléiques constitués de nucléotides

Compléments

• Les compositions atomiques des monomères sont:
  • oses : carbone, hydrogène et oxygène
  • acides aminés : carbone, hydrogène, oxygène, azote et soufre
  • nucléotides : carbone, hydrogène, oxygène, azote et phosphore

💡 Astuce mémo

Monomères → polymères → macromolécules

📊 Tableaux de synthèse

Domaines de la biochimie

Familles de macromolécules