Fiche de révision : Molécules constitutives du vivant

📋 Plan du Cours

1. Caractéristiques fondamentales du vivant
2. Eau et équilibre hydro-électrolytique
3. Atomes et métabolisme cellulaire
4. Glucides et fonctions biologiques
5. Acides aminés et protéines
6. Lipides et acides gras

📖 1. Caractéristiques fondamentales du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : Ensemble des réactions chimiques qui fournissent à l’organisme ses constituants et son énergie en produisant de l’énergie, en fabriquant et en recyclant.
• Matériel génétique : Constitué d’ADN et d’ARN, contient les instructions nécessaires à la formation et au fonctionnement du système vivant, ainsi qu’à sa reproduction et à son évolution.
• Membrane : Isole et protège le système vivant de l’environnement extérieur, définit le soi du non-soi et permet les échanges avec le milieu extérieur.

📝 Points essentiels

• Les molécules constitutives du vivant sont:
  • l’eau
  • les protéines
  • les glucides
  • les lipides
  • les acides nucléiques

💡 Astuce mémo

MAM : Métabolisme, Acides nucléiques, Membrane

📖 2. Eau et équilibre hydro-électrolytique

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison hydrogène : Liaison faible dans laquelle le pôle légèrement négatif de l’oxygène attire le pôle légèrement positif de l’hydrogène d’une autre molécule d’eau.

★ À maîtriser

• L’eau est la molécule la plus abondante et la plus importante des cellules et des tissus, représentant environ 2/3 de l’organisme humain et recouvrant 72 % de la surface terrestre.

• La teneur en eau varie avec l’âge : elle est de 70 % chez le nourrisson, de 60 à 65 % chez l’adulte et de 40 % chez le sujet âgé.

• Dans l’organisme, l’eau se répartit entre un compartiment intracellulaire représentant 65 % et un compartiment extracellulaire représentant 35 %, notamment dans la lymphe et le plasma.

📌 Les composés hydrophiles, ionisables ou polaires, se dissolvent facilement dans l’eau, tandis que les composés hydrophobes, dépourvus de groupes chargés ou d’atomes capables de former des liaisons hydrogène, s’y dissolvent difficilement et ont tendance à s’agréger.

Compléments

📐 Formule — L’eau est amphotère et s’autodissocie selon la réaction $2H_2O \rightarrow H_3O^+ + OH^-$, qui reste très faible.

💡 Astuce mémo

Polarité de l’eau → cohésion, dissolution et organisation biologique

📖 3. Atomes et métabolisme cellulaire

★ À maîtriser

• Les cellules animales contiennent:

  • 19,4 % de carbone
  • 9,3 % d’hydrogène
  • 62,8 % d’oxygène
  • 5,1 % d’azote

• Le carbone forme quatre liaisons chimiques, l’oxygène deux, l’hydrogène une et l’azote trois.

📌 Une molécule organique contient du carbone et est produite par un organisme vivant, tandis qu’une molécule inorganique ne contient pas de carbone, comme les sels minéraux et les oligoéléments.

📌 Le catabolisme produit de l’énergie sous forme d’ATP, tandis que l’anabolisme consomme de l’énergie pour synthétiser des molécules.

Compléments

• Le métabolisme maintient la cellule vivante grâce à l’équilibre entre le catabolisme et l’anabolisme.

💡 Astuce mémo

Catabolisme produit l’ATP, anabolisme la consomme

📖 4. Glucides et fonctions biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Oses : Sucres simples non ramifiés, non hydrolysables, solubles dans l’eau et cristallisables, de formule générale $C_n(H_2O)_n$ avec $3<n<7$.
• Osides : Glucides qui libèrent plusieurs oses après hydrolyse chimique ou enzymatique, les oses étant reliés par une liaison O-osidique ou glycosidique.

📝 Points essentiels

📌 Les oses se classent selon leur fonction réductrice en aldoses ou cétoses, selon leur nombre de carbones en trioses, tétroses, pentoses, hexoses ou sedoheptuloses, et selon leur série en formes D ou L.

📌 Le glucose est un D-aldohexose de formule $C_6H_{12}O_6$ et de masse moléculaire 180 Da, tandis que le fructose est un D-cétohexose de même formule et de même masse moléculaire.

• Le glycogène est un polysaccharide de réserve des cellules animales, stocké sous forme de granules dans le muscle et le foie, et constitué de liaisons alpha 1-4 et alpha 1-6 formant une molécule branchée.

• Le glucose est le principal carburant de la cellule, le principal substrat énergétique du cerveau et le seul carburant du fœtus, son oxydation libérant de l’énergie sous forme d’ATP.

💡 Astuce mémo

Oses non hydrolysables, osides hydrolysables

📖 5. Acides aminés et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés : Molécules bifonctionnelles portant une fonction carboxyle –COOH et une fonction amine –NH3+, ce qui leur confère un caractère amphotère.
• Liaison peptidique : Liaison amide covalente entre deux acides aminés, formée par condensation avec élimination d’une molécule d’eau.

📝 Points essentiels

• Les protéines représentent 80 % du poids sec de l’organisme et sont constituées principalement de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, d’azote, ainsi que de soufre et de phosphore.

• Il existe 20 acides aminés naturels protéinogènes, et la glycine est le seul acide aminé dépourvu de carbone asymétrique.

• 🔄 Les niveaux d’organisation d’une protéine sont:

  1. la structure primaire
  2. la structure secondaire
  3. la structure tertiaire
  4. la structure quaternaire

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 6. Lipides et acides gras

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides gras : Acide carboxylique à longue chaîne carbonée dont le radical confère à la molécule son caractère hydrophobe.

★ À maîtriser

📌 Les lipides sont peu ou pas solubles dans l’eau mais solubles dans les solvants organiques tels que l’éther, le benzène et l’hexane, en raison de leur caractère apolaire.

📌 Les lipides neutres sont dépourvus de partie polaire, tandis que les lipides amphiphiles possèdent simultanément une partie polaire et une partie apolaire.

• L’acide linoléique est un acide gras essentiel C18:2 oméga 6 à effet anti-inflammatoire, tandis que l’acide alpha-linolénique est un acide gras essentiel C18:3 oméga 3 qui stimule le système immunitaire et protège les artères et le cœur.

📌 La saponification d’un acide gras par l’hydroxyde de potassium ou l’hydroxyde de sodium produit des savons qui peuvent s’associer en monocouches ou en micelles.

• Les triglycérides sont des esters de glycérol et de trois acides gras, stockés dans le tissu adipeux et fournissant deux fois plus d’énergie par gramme que les glucides.

• Le cholestérol s’insère dans la bicouche lipidique, la stabilise, augmente sa rigidité et diminue sa perméabilité, et constitue un précurseur de la vitamine D3 et des hormones stéroïdes.

Compléments

• Les acides gras naturels possèdent un nombre pair d’atomes de carbone compris entre 14 et 24 et au maximum six doubles liaisons.

💡 Astuce mémo

Saturé sans double liaison, insaturé avec double liaison

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des principaux glucides