Fiche de révision : Molécules du vivant

📋 Plan du Cours

1. Cires et fonctions des lipides
2. Phospholipides et membranes
3. Stéroïdes et rôles lipidiques
4. Fonctions et composition des protéines
5. Liaison peptidique et structures protéiques
6. Mutation et dénaturation protéiques
7. ADN, ARN et information génétique
8. Nucléotides et synthèse protéique
9. Bilan des grandes biomolécules

📖 1. Cires et fonctions des lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Cires : Composés organiques solides, lipophiles et malléables près des températures ambiantes, généralement constitués de lipides ayant un point de fusion supérieur à environ 40 °C.

📝 Points essentiels

• Les cires naturelles peuvent contenir:

  • des liaisons insaturées
  • des acides gras
  • des alcools primaires ou secondaires
  • des cétones
  • des aldéhydes
  • des esters d'acides gras

• Les principaux constituants de la cire d'abeille sont des esters de: palmitate, palmitoléate, oléate d'alcools aliphatiques à longue chaîne de 30 à 32 carbones

💡 Astuce mémo

Une cire forme une couche malléable et imperméable autour d'une surface.

📖 2. Phospholipides et membranes

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipides : Les principaux composants des membranes cellulaires et possèdent une tête hydrophile ainsi que des queues hydrophobes.

★ À maîtriser

• Les structures courantes des phospholipides comprennent: les phospholipides à squelette glycérol, la sphingomyéline à squelette sphingosine, les alkyl-phospholipides possédant une chaîne grasse liée par une liaison éther en position sn-1 du glycérol

• Grâce à leurs régions polaire et non polaire, les phospholipides s'auto-assemblent en structures organisées telles que les bicouches lipidiques et les liposomes.

Compléments

• Les liposomes peuvent transporter un médicament cristallisé en phase aqueuse ou un médicament liposoluble dans leur bicouche lipidique et protéger leur contenu contre la destruction immunitaire.

• Les dérivés de phosphatidylcholine et de phosphatidyléthanolamine présentent la plus grande bioactivité parmi les phospholipides marins étudiés contre l'athérosclérose.

💡 Astuce mémo

Tête hydrophile vers l'eau, queues hydrophobes à l'écart de l'eau.

📖 3. Stéroïdes et rôles lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéroïdes et stérols : Lipides constitués de quatre cycles hydrocarbonés fusionnés.

★ À maîtriser

• Le cholestérol est un stérol présent dans les membranes des cellules animales.

• Les hormones sexuelles citées sont:

  • la testostérone
  • l'œstrogène
  • la progestérone

• Les rôles des lipides complexes comprennent: les réserves d'énergie, les matériaux structuraux des membranes cellulaires, les molécules de signalisation, les substances imperméabilisantes ou lubrifiantes

Compléments

• Les stéroïdes sont des précurseurs de la vitamine D.

📖 4. Fonctions et composition des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés essentiels : Des acides aminés que l'organisme humain ne peut ni synthétiser ni produire et qui doivent être apportés par l'alimentation.

★ À maîtriser

• Les fonctions des protéines sont:

  • structurales
  • nutritionnelles
  • enzymatiques
  • de transport
  • de communication
  • de défense

• Les protéines sont constituées principalement de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote, avec également du soufre.

• Les protéines sont de très grands complexes moléculaires dont les monomères sont les acides aminés.

• Il existe 20 acides aminés communs, dont 9 sont essentiels et 11 non essentiels chez l'être humain.

Compléments

• Les neuf acides aminés essentiels sont:
  • la leucine
  • l'isoleucine
  • l'histidine
  • la lysine
  • la méthionine
  • la thréonine
  • la phénylalanine
  • le tryptophane
  • la valine

💡 Astuce mémo

STNCD : structure, transport, nutrition, catalyse, défense.

📖 5. Liaison peptidique et structures protéiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Se forme par condensation entre l'extrémité carboxyle d'un acide aminé et l'extrémité aminée d'un autre acide aminé.
• Structure primaire : Sa séquence unique d'acides aminés, déterminée par l'ADN.

★ À maîtriser

• La structure secondaire des protéines résulte notamment de liaisons hydrogène et d'interactions faibles et comprend principalement les hélices α et les feuillets β.

• La structure tertiaire est la structure tridimensionnelle causée par des interactions faibles entre les groupes R des acides aminés et elle détermine la fonction de la protéine.

Compléments

• La structure quaternaire résulte de l'association de plusieurs molécules protéiques et peut former des protéines globulaires comme l'hémoglobine ou fibreuses comme le collagène.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire.

📖 6. Mutation et dénaturation protéiques

★ À maîtriser

• Une mutation de l'ADN peut entraîner une substitution d'acides aminés, modifier la structure d'une protéine et compromettre sa fonction.

• La drépanocytose est une maladie génétique résultant d'une mutation d'un gène codant pour l'hémoglobine.

• L'hémoglobine S peut déformer les globules rouges en forme de faucille ou de croissant.

📌 La dénaturation d'une protéine correspond à la perte de sa structure tridimensionnelle tertiaire ou quaternaire et entraîne une perte de fonction.

Compléments

• La drépanocytose a été décrite pour la première fois dans la littérature médicale en 1910 par le médecin américain James Herrick.

• La transmission héréditaire de la drépanocytose a été établie en 1949 par James Neel.

• La drépanocytose concerne environ 310 000 naissances chaque année, dont approximativement 80 % des cas se concentreraient en Afrique subsaharienne, et elle a entraîné la mort de 114 000 personnes en 2015.

• La thérapie génique décrite pour la drépanocytose consiste à collecter des cellules souches hématopoïétiques, à les corriger par transfert du gène sain de la bêta-globine grâce à un vecteur viral, puis à les transplanter au patient.

• La dénaturation des protéines peut être provoquée par des changements de pH ou de température, par un détergent ou par une grande quantité de sels.

💡 Astuce mémo

Mutation ou dénaturation → structure modifiée → fonction compromise.

📖 7. ADN, ARN et information génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Ou acide désoxyribonucléique, compose les chromosomes et les gènes porteurs de l'information héréditaire et se trouve dans le noyau, les mitochondries et les chloroplastes des plantes.
• ARN : Ou acide ribonucléique, intervient dans la synthèse des protéines et se trouve dans les nucléoles, les ribosomes et le cytoplasme.

★ À maîtriser

• L'ARN messager copie des portions du code génétique par transcription et transporte ces copies vers les ribosomes, où elles servent à produire des protéines.

• L'ADN stocke et transmet le plan de la vie entre les générations, tandis que l'ARN décode ce plan pour permettre la production des protéines.

Compléments

• Les acides nucléiques sont les plus grosses molécules des êtres vivants ; l'ADN humain contient environ 6 milliards de monomères, certains reptiles en contiennent 20 fois plus et le plus grand ADN connu, celui d'une fleur, contient 5 trillions d'unités.

💡 Astuce mémo

L'ADN est une clé USB biologique, l'ARN son lecteur et les ribosomes ses usines.

📖 8. Nucléotides et synthèse protéique

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotides : Les unités de base des acides nucléiques et possèdent un sucre à cinq carbones, des groupes phosphate et une base azotée.

★ À maîtriser

• Un nucléotide comprend:

  • un sucre à 5 carbones
  • de 1 à 3 groupes phosphate
  • une base azotée

• L'ARN de transfert apporte les acides aminés aux ribosomes en réponse aux instructions codées par l'ARN messager, et ce processus de construction des protéines s'appelle la traduction.

• L'ARN ribosomal est un composant des ribosomes indispensable à la production des protéines.

Compléments

• L'ARN forme une seule chaîne polymère, mais ses brins adoptent des structures complexes et repliées qui complètent leur fonction.

• Le cAMP et le pppGpp sont des nucléotides de signalisation, tandis que le NADP et le FAD sont des cofacteurs enzymatiques dinucléotidiques.

💡 Astuce mémo

Transcription par l'ARNm → apport des acides aminés par l'ARNt → assemblage au ribosome avec l'ARNr.

📖 9. Bilan des grandes biomolécules

★ À maîtriser

• Les lipides sont constitués d'acides gras et de glycérol et assurent le stockage et la production d'énergie, la structure des membranes et la formation de précurseurs de composés complexes comme les hormones et les vitamines.

• Les glucides ont pour unités les monosaccharides, fournissent de l'énergie, constituent la cellulose des végétaux et participent à la reconnaissance à la surface des cellules.

• Le glucose est le carburant de toutes les cellules du corps.

• Les acides nucléiques ont pour unités les nucléotides et constituent le matériel génétique.

Compléments

• Les protides ont pour unités les acides aminés, une masse molaire indiquée de 75 à 190 g/mol pour ces unités et une masse molaire de 1 000 à 600 000 g/mol pour les protéines ; ils participent aux muscles, aux enzymes et à la peau.

📊 Tableaux de synthèse

Grandes familles de biomolécules