Fiche de révision : Les grandes classes de biomolécules

📋 Plan du Cours

1. Biochimie et biomolécules du vivant
2. Groupes fonctionnels des biomolécules
3. Glucides et fonctions biologiques
4. Protides et fonctions des protéines
5. Nucléotides et acides nucléiques
6. Lipides et organisation membranaire

📖 1. Biochimie et biomolécules du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Biochimie : Chimie du vivant qui établit un pont entre l’étude des molécules, structures et interactions en chimie et celle des cellules, organismes et fonctions en biologie.

★ À maîtriser

• L’étude biochimique du vivant porte notamment sur la structure des biomolécules, leur assemblage, leurs interactions et le lien entre leur structure et leur fonction.

• Les quatre grandes classes de biomolécules sont:

  • les glucides
  • les lipides
  • les protides
  • les nucléotides et acides nucléiques

Compléments

• Les biomolécules interviennent notamment dans l’identité, la santé, l’alimentation et la structure des organismes biologiques.

💡 Astuce mémo

Chimie = molécules et interactions ; biologie = cellules et fonctions.

📖 2. Groupes fonctionnels des biomolécules

★ À maîtriser

• Les principaux groupes fonctionnels présentés sont:
  • hydroxyle
  • aldéhyde
  • cétone
  • carboxyle
  • méthyle
  • amino
  • amide
  • sulfhydryle
  • phosphate

Compléments

📌 Une fonction aldéhyde comporte un groupement carbonyle terminal, tandis qu’une fonction cétone comporte un groupement carbonyle non terminal.

• Le groupe hydroxyle est représenté par R–OH et est présent dans les glucides, les acides nucléiques, les protéines et les lipides.

• Le groupe phosphate est présent dans les acides nucléiques et peut être illustré par le glycérol phosphate.

📖 3. Glucides et fonctions biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Molécules constituées de plusieurs fonctions alcool et d’une fonction carbonyle réductrice, aldéhyde ou cétone, avec au moins trois carbones pour les plus petites molécules.

★ À maîtriser

📌 Un monosaccharide contient un ose, un disaccharide contient deux oses liés par une liaison glycosidique et un polysaccharide contient plusieurs oses liés par des liaisons glycosidiques.

• Les oses sont classés selon le nombre de carbones en trioses, tétroses, pentoses, hexoses, heptoses et octoses pour respectivement trois, quatre, cinq, six, sept et huit carbones.

• Le saccharose est formé de glucose et de fructose et constitue un sucre de table rapidement utilisable comme source d’énergie.

• La cellulose est un polymère de glucose lié en β-(1→4), constituant structural des parois végétales et des fibres végétales.

• Le glycogène est un polymère de glucose lié en α-(1→4) et α-(1→6), constituant une réserve énergétique dans le foie et les muscles des animaux.

Compléments

• Les principaux hexoses présentés sont:
  • D-glucose
  • D-galactose
  • D-mannose
  • D-fructose

💡 Astuce mémo

Ose → diholoside → polysaccharide.

📖 4. Protides et fonctions des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Petite molécule possédant au moins une fonction amine NH2 et une fonction acide carboxylique COOH.
• Peptide : Molécule formée par l’enchaînement d’au moins deux acides aminés liés par une liaison peptidique.
• Protéine : Enchaînement de résidus d’acides aminés libérant des acides aminés par hydrolyse et présentant une masse molaire supérieure à environ 6000 à 8000 g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

• La nature contient plus de 300 acides aminés, dont 22 acides aminés protéinogènes, comprenant les 20 acides aminés usuels, la sélénocystéine et la pyrrolysine.

• Les principales fonctions protéiques sont:

  • catalyse
  • transport
  • structure
  • contraction musculaire
  • défense immunitaire
  • fonctions membranaires

Compléments

• Les protéines peuvent être fibreuses, globulaires ou membranaires, comme le collagène, la myoglobine et la bactériorhodopsine respectivement.

💡 Astuce mémo

Acide aminé → peptide → protéine.

📖 5. Nucléotides et acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide nucléique : Enchaînement de nucléotides formant un polynucléotide relié par des liaisons phosphodiester.

★ À maîtriser

📌 Un nucléoside associe un ose et une base azotée, tandis qu’un nucléotide associe un ose, une base azotée et un ou plusieurs groupements phosphates.

📌 L’ADN est généralement associé en double brin et porte l’information génétique, tandis que l’ARN est généralement associé en simple brin et participe à la synthèse des protéines.

• Les bases azotées puriques sont l’adénine et la guanine, tandis que les bases pyrimidiques sont la cytosine, la thymine et l’uracile.

• L’adénosine triphosphate, ou ATP, est un nucléoside triphosphate associé à l’énergie des cellules.

Compléments

• Les oses des nucléosides sont le β-D-ribofuranose et le 2-désoxy-β-D-ribofuranose.

💡 Astuce mémo

Ose + base → nucléoside ; + phosphate → nucléotide ; enchaînement → acide nucléique.

📖 6. Lipides et organisation membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides : Groupe hétérogène de composés solubles dans les solvants organiques non polaires et insolubles dans les solvants aqueux.
• Acide gras : Acide monocarboxylique à chaîne aliphatique hydrophobe, dont le pKa est approximativement égal à 4,5.

★ À maîtriser

• Un acylglycérol est formé par l’estérification du glycérol par un, deux ou trois acides gras.

• Un phospholipide associe un glycérol, des acides gras, un groupement phosphate et une molécule polaire, ce qui lui confère une tête polaire et une queue apolaire.

• Les phospholipides s’organisent spontanément en bicouches lipidiques qui constituent les membranes cellulaires.

Compléments

• Une cire associe un acide gras et un alcool gras et constitue notamment la cuticule cireuse protectrice des plantes.

• Les stéroïdes comprennent notamment le cholestérol, constituant membranaire, et la testostérone, une hormone, tandis que les terpènes comprennent le β-carotène et peuvent jouer un rôle de pigment.

💡 Astuce mémo

Amphiphilie des phospholipides → organisation spontanée en bicouches.

📊 Tableaux de synthèse

Classes de biomolécules et fonctions