Fiche de révision : Lipides et glucides biomoléculaires

📋 Plan du Cours

1. Acides aminés et peptides
2. Organisation et fonctions des protéines
3. Protéines spécialisées et pathologies
4. Récepteurs et communication cellulaire
5. Lipides et acides gras
6. Acides gras et propriétés physiques
7. Dérivés et réserves lipidiques
8. Phospholipides et bicouches membranaires
9. Fluidité et fonctions membranaires
10. Oses et liaisons glycosidiques
11. Polysaccharides et fonctions biologiques
12. Glycanes et reconnaissance cellulaire

📖 1. Acides aminés et peptides

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Possède une fonction amine, une fonction carboxyle et un radical R qui détermine ses propriétés particulières.

📝 Points essentiels

• Les neuf acides aminés essentiels sont:

  • histidine
  • isoleucine
  • leucine
  • lysine
  • méthionine
  • phénylalanine
  • thréonine
  • tryptophane
  • valine

• Une liaison peptidique se forme par condensation entre la fonction carboxyle d’un acide aminé et la fonction amine d’un autre acide aminé.

📌 La structure primaire d’un peptide ou d’une protéine correspond à l’enchaînement linéaire des acides aminés, lu de l’extrémité amino-terminale N-ter vers l’extrémité carboxy-terminale C-ter.

💡 Astuce mémo

Radical R varié → propriétés et fonctions différentes

📖 2. Organisation et fonctions des protéines

★ À maîtriser

📌 La structure secondaire correspond aux replis locaux réguliers, la structure tertiaire au repliement spatial d’une chaîne polypeptidique et la structure quaternaire à l’association de plusieurs polypeptides.

📌 Lors du repliement tertiaire, les radicaux hydrophobes tendent à s’enfouir au cœur de la protéine tandis que les radicaux polaires ou chargés sont davantage exposés à sa surface aqueuse.

Compléments

• Les interactions stabilisatrices sont:
  • les interactions ioniques
  • les liaisons hydrogène
  • les interactions hydrophobes
  • les ponts disulfure covalents

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 3. Protéines spécialisées et pathologies

🔑 Notions clés & Définitions

• Myoglobine : Protéine globulaire monomérique d’environ 17 kDa qui stocke l’oxygène dans les muscles grâce à un atome de fer porté par un groupement hème.
• Enzyme : Protéine qui accélère une réaction spécifique avec un substrat sans être modifiée par la réaction.

★ À maîtriser

📌 Les protéines fibreuses sont allongées, généralement insolubles et résistantes à la protéolyse, tandis que les protéines globulaires sont compactes, solubles et assurent des fonctions variées.

• Le collagène est une protéine fibreuse dont la structure de base est une triple hélice et qui représente 25 % des protéines des mammifères.

Compléments

📌 L’apoenzyme est la partie protéique inactive d’une enzyme, tandis que l’holoenzyme correspond à l’apoenzyme associée à son cofacteur et devenue active.

💡 Astuce mémo

Fibreuses : soutien ; globulaires : fonctions variées ; membranaires : échanges et signaux

📖 4. Récepteurs et communication cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Hémoglobine : L’hémoglobine est une protéine globulaire tétramérique composée de deux chaînes α et de deux chaînes β chez l’adulte, chaque sous-unité contenant un hème capable de fixer l’oxygène.

📝 Points essentiels

• Chez l’adulte, 97 % de l’hémoglobine est de type HbA, 2 à 3 % est de type HbA2 et moins de 1 % reste sous forme d’hémoglobine fœtale HbF.

📌 La fixation de l’oxygène par l’hémoglobine est coopérative : la fixation d’une première molécule d’oxygène facilite la fixation des suivantes.

• Une saturation artérielle en oxygène inférieure à 90 % correspond à une désaturation associée à une hypoxémie, tandis qu’une saturation comprise entre 94 et 98 % est considérée comme bonne.

• Dans la signalisation par un récepteur couplé à une protéine G, la fixation du ligand change la forme du récepteur, active une protéine G, puis des effecteurs tels que des enzymes ou des canaux ioniques, ce qui produit une réponse cellulaire.

💡 Astuce mémo

Ligand → récepteur → relais intracellulaire → réponse

📖 5. Lipides et acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipide : Molécule principalement constituée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, caractérisée par une faible solubilité dans l’eau et pouvant être apolaire ou amphiphile.

📝 Points essentiels

• Les grandes familles de lipides comprennent:

  • les acides gras
  • les glycérides
  • les phospholipides
  • les sphingolipides
  • les glycolipides
  • les stérols et stéroïdes

• Les lipides servent de réserves intracellulaires d’énergie, de constituants des bicouches membranaires et de précurseurs ou médiateurs biologiques.

📌 Un acide gras saturé ne possède pas de double liaison et forme plus facilement une graisse solide, tandis qu’un acide gras insaturé possède au moins une double liaison et forme plus facilement une huile liquide.

• L’acide stéarique est un acide gras saturé C18:0 dont le point de fusion est de 70 °C, tandis que l’acide oléique est un acide gras insaturé C18:1 n9 cis dont le point de fusion est de 13 °C.

💡 Astuce mémo

Saturé : chaîne rectiligne et graisse ; insaturé : chaîne coudée et huile

📖 6. Acides gras et propriétés physiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide stéarique : Acide gras saturé à 18 carbones dont la chaîne rectiligne permet un assemblage compact et une graisse solide à température ambiante.
• Eicosanoïdes : Dérivés d’acides gras polyinsaturés, principalement de l’acide arachidonique, qui participent à la communication cellulaire et comprennent des hormones lipophiles.

★ À maîtriser

• Le point de fusion de l’acide stéarique est de +70 °C.

📌 L’acide oléique est un acide gras insaturé à 18 carbones et une double liaison, tandis que l’acide stéarique est saturé et rectiligne.

• Le point de fusion de l’acide oléique est de +13 °C, ce qui le rend liquide à température ambiante ; l’huile d’olive contient environ 70 % d’acide oléique.

Compléments

• L’acide linoléique est un acide gras polyinsaturé C18:2 oméga 6 dont le point de fusion est de −5 °C, tandis que l’acide linolénique est C18:3 oméga 3 ou 6 avec un point de fusion de −11 °C.

💡 Astuce mémo

Saturé = chaîne droite et graisse solide ; insaturé = chaîne coudée et huile liquide

📖 7. Dérivés et réserves lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Triglycérides : Formés d’une molécule de glycérol dont les trois groupes hydroxyles sont estérifiés par des acides gras.

★ À maîtriser

• Les prostaglandines participent à la contraction des muscles lisses, à la régulation de la pression artérielle, à l’inflammation, à la douleur et à la fièvre.

📌 La teneur optimale en triglycérides sanguins devrait rester inférieure à 150 mg/dL ; des valeurs supérieures constituent un signal d’alarme pour les maladies cardiovasculaires, l’athérosclérose et le diabète.

• Les cellules eucaryotes stockent les triglycérides très hydrophobes dans des gouttelettes compactes et huileuses du cytosol, qui constituent des réserves énergétiques utilisables pendant plusieurs mois.

Compléments

• Les lipides alimentaires facilitent l’absorption des vitamines liposolubles A, D, E et K ainsi que des caroténoïdes.

💡 Astuce mémo

Eicosanoïdes → communication et inflammation ; triglycérides → réserve énergétique

📖 8. Phospholipides et bicouches membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycérophospholipides : Lipides membranaires construits autour d’un glycérol, avec une tête polaire comprenant un phosphate et un alcool, ainsi que deux acides gras formant des jambes hydrophobes.
• Liposome : Structure fermée issue de l’auto-assemblage d’une bicouche lipidique, capable de fusionner avec des membranes biologiques.

★ À maîtriser

• En milieu aqueux, les phospholipides s’autoassemblent en bicouche avec les têtes hydrophiles tournées vers l’eau et les chaînes hydrophobes orientées vers l’intérieur.

Compléments

• Les acides gras des glycérophospholipides membranaires comprennent généralement 14 à 24 atomes de carbone.

• Les liposomes peuvent servir de vecteurs pour délivrer aux cellules des médicaments, des substances thérapeutiques ou des principes vaccinaux, notamment dans les vaccins à ARN messager.

💡 Astuce mémo

Une tête hydrophile tournée vers l’eau et deux jambes hydrophobes protégées au centre

📖 9. Fluidité et fonctions membranaires

★ À maîtriser

• La fluidité membranaire est favorisée par des chaînes d’acides gras courtes ou insaturées et diminuée par des chaînes saturées, rectilignes et longues.

• Lorsque la température diminue, les bactéries et les levures synthétisent davantage de lipides contenant des acides gras insaturés afin de conserver la fluidité de leurs membranes.

• Le cholestérol augmente la fluidité d’une membrane riche en acides gras saturés en diminuant les interactions hydrophobes, mais diminue la fluidité d’une membrane riche en acides gras insaturés en augmentant ces interactions et en limitant les rotations.

Compléments

• Dans une membrane animale, la bicouche lipidique contient des phospholipides et du cholestérol et est associée à des protéines et à des glucides.

• Le cholestérol peut constituer jusqu’à 50 % de la composition lipidique d’une membrane.

💡 Astuce mémo

Plus de chaînes courtes ou insaturées → membrane plus fluide

📖 10. Oses et liaisons glycosidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Glucides : Polyalcools contenant une fonction aldéhyde ou cétone, dont la formule brute générale est $C_n(H_2O)_n$.
• Anomérie : Apparition, lors de la cyclisation d’un ose, d’un nouveau carbone asymétrique donnant une position alpha ou bêta au groupement OH.
• Liaison glycosidique : Unit les monosaccharides par condensation entre le groupement OH anomérique et un alcool, en formant des glycosides alpha ou bêta.

★ À maîtriser

• Les glucides fournissent 40 à 50 % des calories de l’alimentation humaine et peuvent constituer une source d’énergie immédiate ou une réserve.

📌 Les aldoses dérivent du D-glycéraldéhyde et possèdent une fonction aldéhyde, tandis que les cétoses dérivent de la dihydroxyacétone et possèdent une fonction cétone.

• Le D-glucose est le principal carburant des tissus, tandis que le fructose est l’hexose des fruits et du miel et possède un pouvoir sucrant légèrement supérieur à celui du glucose.

Compléments

• Le D-ribose est le pentose le plus répandu et, associé à une base azotée, forme un nucléoside des acides nucléiques.

💡 Astuce mémo

Aldose = aldéhyde ; cétose = cétone

📖 11. Polysaccharides et fonctions biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellulose : Polymère linéaire de 500 à plusieurs milliers d’unités glucose, formant la principale macromolécule des parois végétales.

★ À maîtriser

📌 Les disaccharides contiennent deux unités osidiques, les oligosides en contiennent généralement trois à dix, et les polysaccharides en contiennent en principe plus de dix.

• Le saccharose est hydrolysé en glucose et en fructose, tandis que le lactose est hydrolysé par la lactase en glucose et en galactose.

📌 L’amidon et le glycogène sont des polymères de glucose à liaisons alpha facilement hydrolysables, tandis que la cellulose possède des liaisons bêta résistantes aux enzymes humaines.

• L’amidon constitue la réserve énergétique des végétaux, tandis que le glycogène constitue la réserve énergétique des animaux, notamment dans le foie et les muscles, et des champignons.

Compléments

• Le glycogène peut fournir du glucose à l’organisme pendant environ 8 heures, après quoi l’organisme puise dans ses réserves lipidiques.

• 🔄 Chez les ruminants,: les bactéries produisent des cellulases, les cellulases hydrolysent la cellulose, les unités de glucose sont utilisées par l’animal

💡 Astuce mémo

Amidon et glycogène se dégradent rapidement ; cellulose résiste aux enzymes humaines

📖 12. Glycanes et reconnaissance cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycosaminoglycanes : Polysaccharides de la substance fondamentale des matrices extracellulaires animales qui forment un gel hydraté remplissant les espaces intercellulaires.
• Oligosides : Oligomères formés de trois à dix unités osidiques qui décorent généralement des protéines ou des lipides et servent de motifs de reconnaissance cellulaire.

★ À maîtriser

• Les principaux glycosaminoglycanes humains cités sont:

  • l’acide hyaluronique
  • le chondroïtine sulfate
  • le dermatane sulfate
  • le kératane sulfate
  • l’héparane sulfate
  • l’héparine

• L’acide hyaluronique augmente la viscosité du liquide synovial, rend le cartilage plus élastique et résiste aux forces de compression des tissus conjonctifs.

• 🔄 Dans le système ABO,: le motif de base est formé, une N-acétylgalactosamine est ajoutée chez A, un galactose est ajouté chez B, aucun sucre supplémentaire n’est ajouté chez O

• Le phénotype ABO dépend génétiquement de la présence et de la nature des enzymes transférases capables d’ajouter le dernier sucre aux oligosides membranaires des hématies.

• Les individus de groupe A produisent des anticorps anti-B, ceux de groupe B des anticorps anti-A, ceux de groupe AB aucun anticorps anti-A ou anti-B, et ceux de groupe O des anticorps anti-A et anti-B.

📌 La fixation d’anticorps sur les antigènes des hématies provoque leur hémagglutination puis leur hémolyse, ce qui explique le risque transfusionnel en cas d’incompatibilité ABO.

Compléments

• Les glycoprotéines portent principalement des oligosides, tandis que les protéoglycanes peuvent contenir jusqu’à 95 % de leur masse glucidique sous forme de glycosaminoglycanes O-liés.

• Les individus de groupe O sont donneurs universels et les individus de groupe AB sont accepteurs universels dans le système ABO.

💡 Astuce mémo

Motif de base → enzyme H → enzyme A ou B → antigène O, A, B ou AB

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux de structure protéique

Types de protéines