Fiche de révision : Introduction à la chimie et biochimie

📋 Plan du Cours

1. Matière et éléments chimiques
2. Structure et nombres atomiques
3. Ions isotopes et radioactivité
4. Applications médicales des rayonnements
5. Liaisons et réactions chimiques
6. Acides bases et équilibre
7. Eau et sels minéraux
8. Glucides et lipides
9. Protéines et enzymes
10. Nucléotides et information génétique

📖 1. Matière et éléments chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Matière : Ensemble des composants et objets de l’environnement, caractérisé par une masse et un volume.
• Molécule : Association d’atomes, comme H₂O, qui contient deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

★ À maîtriser

📌 La chimie étudie notamment la composition et les transformations de la matière, tandis que la biochimie étudie ces phénomènes dans le vivant.

Compléments

• Les états de la matière dépendent notamment de la température et de la pression ; dans la glace les molécules sont fortement associées, dans le liquide certaines interactions sont perdues et dans le gaz elles sont beaucoup plus faibles.

💡 Astuce mémo

Atomes associés → molécules → cellules → tissus → organes

📖 2. Structure et nombres atomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : La plus petite unité d’un élément chimique qui conserve les caractéristiques de cet élément.

📝 Points essentiels

📌 Un atome est constitué d’un noyau contenant des protons et des neutrons, autour duquel se trouve un nuage électronique formé d’électrons.

• Les protons sont positifs, les neutrons sont neutres et les électrons sont négatifs ; la masse de l’atome est principalement portée par le noyau.

📐 Formule — Le nombre de masse est égal à la somme du numéro atomique et du nombre de neutrons : $A = Z + N$.

💡 Astuce mémo

Noyau massif, électrons légers mais réactifs

📖 3. Ions isotopes et radioactivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Ion : Atome ou groupement d’atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons et porte une charge électrique.
• Isotope : Atome d’un même élément chimique qui possède le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent.

★ À maîtriser

📌 Un cation est un ion positif formé par perte d’électrons, tandis qu’un anion est un ion négatif formé par gain d’électrons.

Compléments

📌 Le deutérium est un isotope stable de l’hydrogène, tandis que le tritium est cité comme un isotope radioactif.

💡 Astuce mémo

Ion = électrons changés ; isotope = neutrons changés

📖 4. Applications médicales des rayonnements

🔑 Notions clés & Définitions

• Radioactivité : Désintégration d’un noyau instable qui émet de l’énergie sous forme de rayonnements afin de tendre vers un état plus stable.

★ À maîtriser

• Les protections citées sont:

  • le papier pour les rayonnements alpha
  • l’aluminium pour les rayonnements bêta
  • le plomb pour les rayonnements gamma

• Un rayonnement ionisant peut arracher des électrons, altérer l’ADN, puis provoquer une mutation si la réparation de l’ADN est imparfaite ; la radiolyse de l’eau peut aussi former des radicaux libres.

📌 La radiothérapie externe dirige un faisceau vers la zone à traiter, tandis que la radiothérapie interne associe un radioélément à une cible particulière.

Compléments

📌 La scintigraphie détecte des rayonnements gamma après accumulation d’un composé, tandis que la tomographie par émission de positons utilise notamment le traceur 18F-FDG pour repérer des cellules à métabolisme élevé.

💡 Astuce mémo

P-A-P : papier, aluminium, plomb

📖 5. Liaisons et réactions chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Liaison dans laquelle des atomes mettent des électrons en commun.
• Liaison ionique : Attraction entre des ions de charges opposées après transfert d’un ou plusieurs électrons.

📝 Points essentiels

• La couche de valence est la dernière couche électronique occupée ; ses électrons participent principalement aux liaisons chimiques, et une couche complète rend l’atome peu réactif.

📌 L’anabolisme construit des molécules plus complexes et consomme généralement de l’énergie, tandis que le catabolisme dégrade des molécules complexes et libère de l’énergie.

💡 Astuce mémo

Covalente partage, ionique attraction

📖 6. Acides bases et équilibre

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Espèce chimique capable de céder un ou plusieurs protons.
• Base : Espèce chimique capable de capter un ou plusieurs protons.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le système bicarbonate participe à l’équilibre acido-basique selon la réaction $HCO_3^- + H^+ \rightarrow H_2CO_3 \rightarrow CO_2 + H_2O$.

• Le pH sanguin est normalement maintenu entre environ 7,35 et 7,45 ; un pH inférieur à 7,35 correspond à une acidose.

💡 Astuce mémo

Tampons + respiration + reins → pH sanguin stabilisé

📖 7. Eau et sels minéraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Matière sèche : Ensemble des constituants du corps en dehors de l’eau, comprenant une matière organique carbonée et une matière inorganique.

★ À maîtriser

• L’eau est la molécule la plus abondante de la matière vivante et représente une proportion proche de 60 % chez l’adulte, avec des variations selon l’âge.

📌 Les macroéléments sont nécessaires en quantités relativement importantes, tandis que les oligoéléments sont nécessaires en plus faibles quantités mais restent indispensables.

Compléments

• Les sels minéraux peuvent être présents en solution sous forme d’ions, qui participent notamment aux phénomènes électriques et à la conduction électrique.

💡 Astuce mémo

Macroéléments en grandes quantités, oligoéléments en petites quantités

📖 8. Glucides et lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Monosaccharide : Sucre simple constitué d’une seule unité, comme le glucose, le fructose ou le galactose.
• Glycogène : Forme de stockage du glucose chez l’animal, qui peut être synthétisée ou dégradée selon les besoins de l’organisme.
• Triglycéride : Lipide constitué d’un glycérol et de trois acides gras, principalement utilisé pour le stockage d’énergie.

📝 Points essentiels

• Les disaccharides cités sont: le saccharose, constitué de glucose et de fructose, le lactose, constitué de glucose et de galactose, le maltose, constitué de deux molécules de glucose

📌 Un acide gras saturé ne comporte que des liaisons simples entre ses carbones, tandis qu’un acide gras insaturé comporte au moins une double liaison.

💡 Astuce mémo

Mono → di → polysaccharides ; acides gras → triglycérides

📖 9. Protéines et enzymes

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Polymère linéaire d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, dont le repliement conditionne la fonction.
• Enzyme : Protéine qui accélère une réaction chimique sans être consommée par cette réaction.

★ À maîtriser

• Un acide aminé comporte un groupement amine, un groupement acide carboxylique et un radical R variable ; le cours présente vingt acides aminés différents.

Compléments

• Les enzymes présentent une spécificité vis-à-vis de leur substrat et leur activité peut nécessiter des cofacteurs ou des coenzymes, comme des ions ou des vitamines.

💡 Astuce mémo

Acides aminés → chaîne → repliement → fonction

📖 10. Nucléotides et information génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Molécule constituée d’une base azotée, d’un pentose et d’un ou plusieurs groupements phosphate.
• ATP : Adénosine triphosphate constituée d’adénine, de ribose et de trois groupements phosphate, qui fournit de l’énergie utilisable par la cellule.
• ADN : Polymère de désoxyribonucléotides en double hélice, dont les deux brins complémentaires s’apparient selon A-T et G-C et portent l’information génétique.
• ARN : Polymère de ribonucléotides généralement simple brin, dans lequel l’uracile remplace la thymine et qui participe à l’utilisation de l’information génétique.

📝 Points essentiels

• Les rôles des principaux ARN sont: l’ARN messager porte l’information de fabrication d’une protéine, l’ARN de transfert apporte les acides aminés, l’ARN ribosomal participe au ribosome et à la synthèse protéique

💡 Astuce mémo

ADN conserve l’information, ARN l’utilise

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN