Bases de la biochimie du vivant

UE2.1

Bases de la biochimie du vivant

1. Introduction

1. Définitions

• Elément chimique = entité chimique fondamentale. L’ensemble des éléments connus constitue le tableau périodique de Mendeleiev
• Atome = unité fondamentale de la chimie, constituant fondamental de la matière ( vivante ou non). Un corps pur est constitué d’atomes tous identiques ( ex : diamant)
• Molécule = ensemble d’atomes organisés liés par des liaisons covalentes

[pic 1]

Le tableau périodique regroupe tous les éléments de l’univers.

REPRÉSENTATION SYMBOLIQUE D’UN ÉLÉMENT :

[pic 2]                            [pic 3] 

Un noyau est constitué de protons et d’électrons : le nombre de protons correspond au numéro atomique Z

Le numéro atomique Z se place en bas du nom de l’atome et correspond donc au nombre de protons de l’élément = classement dans le tableau

En général il y a toujours le même nombre de protons et de neutrons dans les noyaux , si il n’y a pas le même nombre cela crée un noyau radioactif ce qui ne nous concerne pas trop en biologie .

L’atome correspond à un noyau autour duquel gravitent des électrons. La charge globale de l’atome est nulle car les charges des électrons et des protons se compensent.

Dans le noyau :

• Neutrons chargés 0
• Electrons chargés –
• Protons chargés +

Exemple : pour le carbone 6n / 6p = 12 nucléons et 6 électrons

Un ion est un atome qui a perdu ou gagné des électrons --> déséquilibre de charges

• Le cation : charge + car il possède plus de protons que d’électrons vu qu’il a cédé un électron
• L’anion : charge négative car il possède un électro supplémentaire : il a accepté un électron

[pic 4]

Dans notre corps il circule beaucoup d’ions qu’ils soient anions ou cations.

1.2. liaisons chimiques

Pour construire des molécules il faut comprendre les liaisons entre les atomes.

Les électrons sont généralement par paire. Tout électron « célibataire » en périphérie d’un autre atome aura tendance à essayer de s’associer avec un autre électron célibataire d’un autre atome --> formation d’une liaison chimique ( covalente)

L’hydrogène (H) possède 1 électron célibataire qui ne peut donc former au maximum q’une seule liaison.

L’oxygène (O) possède 2 électrons célibataires = 2 liaisons

L’Azote (N) possède 3 électrons célibataires = 3 liaisons

Le Carbone ( C) possède 4 électrons célibataires = 4 liaisons

La liaison forte = 2 atomes apportent chacun un électron célibataire : ils les mettent en commun pour former une liaison covalente. C’est donc un doublet d’électrons liant 2 atomes. On la représente par un trait plein. Exemple C-C 

Ces liaisons peuvent être parfois polarisées ( = lorsqu’il y a une légère différence au niveau du côté positif ou négatif dans une molécule même si cette liaison n’existe pas « réellement «  dans la vie)  ou non .

[pic 5]

La liaison faible = il en existe plusieurs types, elles ne mettent pas en jeu le doublet électronique, elles sont plus faciles à défaire. Ce sont par exemple des liaisons ionique, des liaisons hydrogènes, des liaisons hydrophobes ... c’est une liaison électrostatique moins forte par un partage d’électrons. On peut parler d’association transitoire.

[pic 6]

Du plus facile à casser au moins facile : liaison ionique < liaison polarisée< liaison forte

Molécule = assemblage d’atomes liés par des liaisons covalente

Exemple : Molécule d’eau H2O schéma

Une molécule peut concerner les mêmes atomes ou des atomes différents. Par exemple l’ADN est une molécule contenant des millions d’atomes différents.

La liaison hydrogène : c’est une liaison faible qui se fait entre deux atomes légèrement chargé principalement : -O////H-  et   -N////H

La plus abondante des liaisons hydrogène se trouve dans l’eau.

L’eau liquide est un réseau de molécules en interaction. Il existe une interaction faible entre un atome d’oxygène et un atome d’hydrogène voisin.

Les liaisons hydrogènes vont toujours du + vers le -.

1. La matière

L’homme est un animal un peu compliqué. En effet on est composé de nombreux systèmes différents .

Les systèmes sont constitués d’organes qui ont chacun une fonction particulière. Les organes sont eux mêmes des assemblages de tissus. Quand on étudie les tissus on fait de l’histologie. Quand on étudie les organes et les systèmes on fit de l’anatomie, pour leurs structures, et de la physiologie pour leur fonctionnement.

Un tissu est un ensemble organisé en plusieurs cellules. Les cellules s’étudient par la biologie cellulaire. Les cellules constituent un empilement particulier de nombreuses molécules constitués par exemple d’adn, de glucoses, de lipides... elles mêmes constituées d’atomes.

Il faut des milliers d’atomes pour constituer une seule cellule.

Les principaux atomes du vivants =

carbone ; hydrogène, oxygène azote, phosphore, souffre = composent toutes les molécules essentielles biologiques

Toutes les molécules du vivant contiennent du Carbone = matière organique

Une molécule organique (biologiques) est une molécule qui contient un squelette de carbone. Tout le carbone que l’on a dans notre corps vient du cycle de gaz carbonique présent sur terre.

• Le Carbone : maillon de base de toutes les molécules organiques ( en chaîne, en cycle ou en dérivé du CO2)
• L’Hydrogène : atome le plus abondant dans la matière vivante
• Oxygène : très abondant, se trouve dans les fonctions oxygénées : alcool, acide , aldéhyde...
• Azote ( nitrogen d’où le N) : présent dans les fonctions azotées : amine, imine, amide
• Phosphore : présente sous forme de phosphates. La liaison chimique liant des phosphates est riche en énergie
• Soufre : dans les fonctions thiol, thioester

Squelette de carbone/hydrogène :

[pic 7]

Il existe plusieurs types de squelettes : chaîne linéaire, chaîne cyclique ou encore chaine ramifiée.

Les groupes fonctionnels :

•Tout groupe d’atomes particulier qui confère une propriété spécifique

•Autour d’un squelette carboné, c’est le nombre et la nature des groupes fonctionnels qui différencient les molécules

...