Fiche de révision : Molécules constitutives du vivant

📋 Plan du Cours

1. Organisation et composition de la matière
2. Liaisons et réactions chimiques
3. Eau et éléments minéraux
4. Gaz et équilibre acido-basique
5. Glucides et réserves énergétiques
6. Protides et protéines
7. Lipides et membranes cellulaires
8. Nucléotides et acides nucléiques

📖 1. Organisation et composition de la matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constituant le plus simple de la matière qui ne peut être dégradé en substances plus simples par des méthodes chimiques ordinaires.
• Chimie : Science expérimentale qui étudie la matière, de l’atome aux édifices supramoléculaires, et la biochimie est la chimie du vivant.

★ À maîtriser

• Le corps humain s’organise du niveau chimique (atomes et molécules) aux niveaux cellulaire, tissulaire, organique, systémique et organismique.

• Le noyau, constitué de protons et de neutrons, représente 99,9 % de la masse de l’atome, tandis que les électrons ont une masse très faible.

• L’oxygène, le carbone, l’hydrogène et l’azote représentent ensemble 96 % de la masse corporelle humaine.

Compléments

• Un atome est électriquement neutre, car sa charge totale est nulle.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → cellule → tissu → organe → système → organisme

📖 2. Liaisons et réactions chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de comptage correspondant à 6,02 × 10²³ entités.

• Ion : Un ion est un atome ou une molécule qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons ; la perte forme un cation positif et le gain un anion négatif.
• Molécule : Ensemble de plusieurs atomes unis par des liaisons chimiques.
• Liaison hydrogène : Une liaison hydrogène est l’attraction d’un atome électronégatif pour un hydrogène déjà lié à un atome électronégatif tel que N ou O ; elle est très faible et contribue notamment à la conformation des macromolécules.

★ À maîtriser

📌 Une liaison covalente partage un ou plusieurs électrons entre deux atomes et est forte, tandis qu’une liaison ionique transfère complètement des électrons d’un atome à l’autre et est faible.

📌 Le catabolisme dégrade des molécules en rompant des liaisons et produit de l’énergie, tandis que l’anabolisme synthétise des molécules en formant des liaisons et utilise de l’énergie.

Compléments

• Dans l’eau, les électrons partagés passent davantage de temps près de l’oxygène, plus électronégatif, ce qui donne à l’oxygène une charge δ− et aux hydrogènes une charge δ+ ; H₂O est ainsi une molécule polaire.

• Une réaction d’hydrolyse ajoute une molécule d’eau, tandis qu’une réaction de déshydratation perd une molécule d’eau.

💡 Astuce mémo

Le catabolisme casse et libère ; l’anabolisme assemble et consomme

📖 3. Eau et éléments minéraux

★ À maîtriser

• Les grandes catégories de substances du corps humain sont :

  • l’eau
  • les éléments minéraux
  • les composés inorganiques
  • les molécules organiques contenant du carbone

• L’eau représente environ 60 % du poids du corps et constitue le composé le plus abondant de la matière vivante.

• L’eau contribue à :

  • la thermorégulation par la transpiration
  • la protection par amortissement
  • la lubrification
  • le transport ou l’élimination de substances

• Le liquide intracellulaire représente 42 % de la masse corporelle, soit environ 29 L, et constitue le milieu des organites et des réactions biochimiques.

• Le liquide extracellulaire représente 23 % de la masse corporelle, soit environ 16 L, et comprend le sang, le liquide interstitiel ou lymphe et la lymphe canalisée.

📌 Les éléments minéraux sont présents sous forme ionique ou de sels, et les macro-éléments sont nécessaires en quantité non négligeable tandis que les micronutriments le sont en quantité infime.

• Les macro-éléments classés selon leur proportion minérale sont :
  • le calcium (43 %)
  • le phosphore (29 %)
  • le potassium (10 %)
  • le soufre (9 %)
  • le sodium (4 %)
  • le chlore (4 %)
  • le magnésium (1 %)

Compléments

• La quantité d’eau corporelle varie selon l’âge et représente entre 60 et 65 % du corps, soit environ 45 L chez une personne de 70 kg.

• Les micronutriments regroupent les oligoéléments et les vitamines ; ils sont indispensables et ne sont pas synthétisables par l’organisme.

📖 4. Gaz et équilibre acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Substance capable de libérer des ions H⁺.
• Base : Substance capable de capter des ions H⁺.

★ À maîtriser

• Une molécule d’hémoglobine peut transporter quatre molécules de dioxygène, qu’elle charge dans les poumons et libère dans les tissus.

• Une baisse de la pression partielle d’oxygène dans le sang entraîne une diminution de l’approvisionnement des cellules en oxygène ; la première situation est l’hypoxémie et la seconde l’hypoxie.

• La respiration cellulaire produit du dioxyde de carbone, dont l’hydratation dans le sang forme de l’acide carbonique et du bicarbonate participant à l’équilibre acido-basique.

📌 Plus la concentration en H⁺ augmente, plus le pH diminue et le milieu devient acide ; quand la concentration en H⁺ diminue, le pH augmente et le milieu devient basique.

• Le pH sanguin normal se situe entre 7,38 et 7,42 ; il y a acidose en dessous de 7,38 et alcalose au-dessus de 7,42.

Compléments

• Les poumons régulent le CO₂ avec une PaCO₂ de 35 à 45 mmHg, tandis que les reins régulent le HCO₃⁻ avec une concentration de 25 à 27 mmol/L.

💡 Astuce mémo

CO₂ ↑ → pH ↓ ; HCO₃⁻ ↑ → pH ↑

📖 5. Glucides et réserves énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycogène : Polymère ramifié de glucose qui constitue une réserve de glucose chez les animaux et est stocké dans le foie et les muscles humains.

📝 Points essentiels

• Les glucides sont des biomolécules énergétiques hydrosolubles composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.

• Les glucides se présentent sous forme :

  • d’oses simples monomères
  • de diholosides constitués de deux oses
  • de polyholosides formés de nombreux oses

• Les principaux diholosides sont :
  • le saccharose (glucose et fructose)
  • le lactose (galactose et glucose)
  • le maltose (glucose et glucose)

💡 Astuce mémo

Oses → diholosides → polyholosides

📖 6. Protides et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Possède au moins une fonction acide –COOH et une fonction amine –NH₂, et ses propriétés physico-chimiques dépendent de son radical R.

• Protéine : Une protéine est un enchaînement d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, organisé selon des structures primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire.
• Enzyme : Une enzyme est un biocatalyseur qui accélère une réaction chimique, reste plus ou moins intacte au cours de la réaction et est spécifique d’un type de réaction et d’un type de substrat.

📝 Points essentiels

• Les protides sont des nutriments structuraux et fonctionnels composés de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote.

• L’être humain possède 20 acides aminés différents, dont neuf sont indispensables.

• Les quatre niveaux de structure protéique sont :

  • la structure primaire, séquence des acides aminés
  • la structure secondaire, repliements locaux
  • la structure tertiaire, repliement spatial de la chaîne entière
  • la structure quaternaire, association de plusieurs chaînes

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 7. Lipides et membranes cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Triglycéride : Un triglycéride associe une molécule de glycérol à trois acides gras par des liaisons ester et constitue une forme de réserve des acides gras stockée dans le tissu adipeux.

• Phospholipide : Un phospholipide associe une molécule de glycérol, deux acides gras et un acide phosphorique par des liaisons ester ; il possède une tête hydrophile et des queues hydrophobes.

★ À maîtriser

• Les lipides sont des biomolécules énergétiques et plastiques hydrophobes, composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, et parfois aussi de phosphore.

📌 Les acides gras saturés ne présentent aucune double liaison, tandis que les acides gras insaturés en possèdent une ou plusieurs.

• Dans une solution aqueuse, les phospholipides s’organisent en bicouche, leurs pôles hydrophobes évitant le contact avec l’eau.

Compléments

• Le cholestérol est une molécule amphiphile présente dans les membranes plasmiques, où il participe à leur fluidité, et sert de précurseur aux hormones stéroïdes et à la vitamine D.

💡 Astuce mémo

Des têtes hydrophiles tournées vers l’eau et des queues hydrophobes au centre de la bicouche

📖 8. Nucléotides et acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Un nucléotide comprend une base azotée et un pentose formant un nucléoside, auquel s’ajoutent un à trois groupes phosphate.

★ À maîtriser

• L’ATP est un nucléotide formé d’un ribose, d’une adénine et de trois groupes phosphate ; son hydrolyse libère de l’énergie utilisable par des réactions cellulaires.

• L’enchaînement des nucléotides dans l’ADN et l’ARN détermine la succession des bases et porte le message génétique.

Compléments

• L’ADN contient du désoxyribose et l’ARN contient du ribose.

• Le cours attribue à Jacques Monod, biochimiste français et lauréat du prix Nobel de physiologie ou médecine en 1965, la formule selon laquelle les êtres vivants sont des machines chimiques dont la croissance et la multiplication exigent des milliers de réactions chimiques.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des liaisons chimiques