Fiche de révision : Molécules du vivant

📋 Plan du Cours

1. Atomes et éléments chimiques
2. Isotopes et radio-isotopes
3. Liaisons chimiques
4. Réactions chimiques
5. Eau et matière minérale
6. Molécules organiques du vivant

📖 1. Atomes et éléments chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Particule très petite, mesurant environ 0,1 à 0,5 nm, constituée d’un noyau et d’un nuage électronique.
• Numéro atomique : Correspond au nombre de protons d’un atome et, pour un atome électriquement neutre, au nombre d’électrons.
• Ion : Atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons et possède ainsi une charge électrique.

★ À maîtriser

📌 Le noyau contient les protons chargés positivement et les neutrons neutres, tandis que les électrons chargés négativement forment le nuage électronique.

Compléments

• Le noyau représente environ 99 % de la masse de l’atome, tandis que les électrons ont une masse très faible.

💡 Astuce mémo

Le noyau concentre la masse, le nuage électronique occupe le volume.

📖 2. Isotopes et radio-isotopes

★ À maîtriser

📌 Les isotopes d’un même élément possèdent le même nombre de protons et d’électrons, mais un nombre de neutrons variable.

• Un noyau instable se désintègre en libérant de l’énergie sous forme de rayonnements alpha, bêta ou gamma.

• Les rayonnements ionisants peuvent ioniser les tissus vivants, produire des radicaux libres et modifier ou casser l’ADN.

Compléments

• Les isotopes de l’hydrogène sont:

  • l’hydrogène avec un neutron
  • le deutérium avec un neutron
  • le tritium avec deux neutrons

• Les radio-isotopes sont utilisés en scintigraphie et en tomographie par émission de positons pour l’imagerie médicale fonctionnelle et diagnostique.

💡 Astuce mémo

Instabilité du noyau → désintégration → énergie libérée.

📖 3. Liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule : Combinaison d’au moins deux atomes reliés par des liaisons chimiques.
• Liaison covalente : Liaison forte dans laquelle les atomes partagent des électrons sans transfert, afin de compléter leur couche de valence.
• Liaison ionique : Résulte du transfert d’un ou plusieurs électrons entre deux atomes, puis de l’attraction entre les ions formés.

★ À maîtriser

• Les trois types de liaisons chimiques sont:
  • les liaisons covalentes
  • les liaisons ioniques
  • les liaisons hydrogène

📌 Un cation est un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons et porte une charge positive, tandis qu’un anion a gagné des électrons et porte une charge négative.

Compléments

• Les couches électroniques peuvent recevoir au maximum 2 électrons sur la première couche, 8 sur la deuxième et 18 sur la troisième.

💡 Astuce mémo

Covalente = partage ; ionique = transfert.

📖 4. Réactions chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction chimique : Transforme des réactifs en produits par rupture et formation de liaisons chimiques.

★ À maîtriser

• Les trois types de réactions chimiques sont:

  • la synthèse ou anabolisme
  • la dégradation ou catabolisme
  • l’échange

• L’anabolisme assemble des molécules, forme des liaisons et consomme de l’énergie, comme lors de la formation d’une protéine à partir d’acides aminés.

• Le catabolisme rompt des liaisons et libère de l’énergie, comme lors de la dissociation du glycogène en unités de glucose.

Compléments

• Une réaction d’échange transfère une partie de molécule à une autre, comme le transfert du groupement phosphate terminal de l’ATP sur le glucose pour former du glucose-phosphate.

💡 Astuce mémo

Anabolisme construit et consomme ; catabolisme dégrade et libère.

📖 5. Eau et matière minérale

📝 Points essentiels

• L’eau représente 60 % du poids du corps humain et constitue la molécule la plus abondante de la matière vivante.

• L’eau est un solvant universel polaire qui participe à la vie cellulaire, à la circulation, à la thermorégulation, aux réactions chimiques, à la protection et à la lubrification.

📌 La matière sèche comprend une matière organique contenant du carbone et une matière inorganique comprenant notamment les sels minéraux.

📌 Les macro-éléments sont nécessaires en quantité importante, tandis que les oligo-éléments sont nécessaires en faibles quantités.

💡 Astuce mémo

Eau : solvant, thermorégulation, protection, lubrification.

📖 6. Molécules organiques du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Molécule constituée d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.
• Enzyme : Catalyseur biologique qui accélère une réaction chimique sans être consommé ni transformé et qui est spécifique de son ou de ses substrats.

★ À maîtriser

• Les glucides sont constitués principalement de carbone, d’hydrogène et d’oxygène selon la relation $\left(CH_2O\right)_n$.

• Les principaux monosaccharides sont:

  • le glucose
  • le fructose
  • le galactose
  • le ribose
  • le désoxyribose

📌 Le saccharose associe glucose et fructose, le lactose associe glucose et galactose, et le maltose associe deux molécules de glucose.

• La cellulose est linéaire et structure les cellules végétales, l’amidon est linéaire ou ramifié et stocke le glucose chez les végétaux, tandis que le glycogène est ramifié et stocke le glucose dans les cellules animales.

📌 Les lipides sont insolubles dans l’eau et solubles dans des solvants organiques tels que l’éther et le chloroforme.

• Les trois grandes catégories de lipides sont:

  • les triglycérides, impliqués dans le stockage
  • les phospholipides, constituants des membranes cellulaires
  • les stéroïdes, dont le cholestérol est précurseur d’hormones stéroïdes, de vitamine D et de sels biliaires

• Vingt acides aminés entrent dans la composition des protéines, et les acides aminés essentiels doivent être apportés par l’alimentation.

• Un nucléotide est constitué d’une base azotée, d’un pentose et d’un ou plusieurs groupements phosphate.

• L’ATP est constitué d’adénine, de ribose et de trois groupements phosphate reliés par des liaisons riches en énergie, et il fournit l’énergie de la cellule.

📌 L’ADN est un polymère de désoxyribonucléotides à bases A, T, G et C, formant une double hélice support de l’information génétique, tandis que l’ARN est un polymère de ribonucléotides à bases A, U, G et C, généralement simple brin.

• Dans l’ADN, les bases sont complémentaires selon les paires A-T et G-C, et les deux brins sont complémentaires et antiparallèles.

Compléments

• Les principales fonctions des protéines sont:

  • la protection immunitaire
  • la communication cellulaire
  • la structure et le mouvement
  • le transport
  • la production d’énergie
  • la catalyse des réactions biochimiques

• L’ARN messager code les protéines, l’ARN de transfert relie l’ARN messager aux acides aminés, l’ARN ribosomal participe à la structure du ribosome et les microARN bloquent la traduction de certains ARN messagers.

• Les vaccins à ARNm utilisent un ARN messager codant la protéine Spike afin de permettre sa traduction et la production d’anticorps.

💡 Astuce mémo

Sucres → lipides → protéines → nucléotides.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des réactions chimiques