Qu’est-ce que la biochimie ?

Biochimie – Chapitre 1

Introduction / Historique

Qu’est-ce que la biochimie ?

La biochimie est une jeune discipline, une discipline qui se situe à l’interface de la biologie et de la chimie et qui tente d’expliquer la vie au niveau moléculaire. La finalité de la biochimie est de répondre à deux questions : De quoi son fait les êtres vivants ? Et comment les êtres vivants fonctionnent ? C’est de comprendre les bases moléculaires et structurales des fonctions biologiques des êtres vivants.

La biochimie est indispensable à toutes les disciplines. Il existe quatre composantes de la biochimie :

• La biochimie structurale (étude de la structure des macromolécules)
• Enzymologie (étude des mécanismes d’actions des enzymes)
• Biochimie métabolique (étude de toutes les réactions chimiques de l’organisme)
• Biologie moléculaire (étude de l’organisation de l’expression et de la régulation des gènes)

Les grandes dates de la biochimie et de la biologie moléculaire :

• Au cours du 19ème siècle, individualisation de la chimie physiologique, qui deviendra par la suite la biochimie, à partir de deux disciplines plus anciennes la physiologie et la chimie.

• En 1860, obtention par Marcellin Berthelot via la macération de levures d’une fraction précipitable à l’alcool convertissant le saccharose en glucose, l’invertase.
• En 1879, première utilisation par Wilhelm Kühne du terme enzyme, mot dérivé de l’allemand en- (à l’intérieur de) et Zumê (levain).
• En 1880, mise en évidence par Walther Flemming de la chromatine par coloration et étude du déroulement de la mitose.
• En 1889, séparation par Richard Altman des acides nucléiques et des protéines qui leur sont associés.
• En 1891 et 1908, Emil Fisher contribue à l’étude de la stéréochimie des sucres et à la mise en évidence des acides aminés cycliques.
• En 1897, « naissance » de la biochimie, démonstration par Hans et Edouard Bücher à partir d’un extrait de cellules de levures que la fermentation alcoolique complète du glucose est possible.
• En 1898, proposition faite par Emile Duclaux d’ajouter le suffixe ase pour nommer l’ensemble des enzymes.

• Durant le 20ème siècle, apparition de la biologie moléculaire par rapprochement de la biochimie et de la génétique et application d’une technologie expérimentale provenant de la physique.

• En 1909, mise en évidence par Phoebus Levene de la présence de quatre nucléotides dans la composition de l’ADN.
• En 1913, Leonor Michaelis et Maud Menten formulent les lois fondamentales de la cinétique enzymatique en s’appuyant sur les travaux antérieurs de Victor Henri.
• En 1926, James Sumner cristallise un premier enzyme, l’uréase, puis, les années suivantes, John Northrop et ses collaborateurs cristallisent les enzymes de la digestion, pepsine, trypsine et chymotrypsine.
• En 1941, « naissance » de la biologie moléculaire avec George Beadle et Edward Tatum qui montrent que les gènes contrôlent la synthèse des enzymes et qu’à un enzyme est associé un gène spécifique.
• En 1944, Osmald Avery, Colin McLeod et Maclyn McCarty démontrent que les gènes sont constitués d’acides désoxyribonucléiques, ce qui fut confirmé en 1952 par William Hershey et Martha Chase lors de leurs travaux sur le matériel héréditaire chez le bactériophage.
• En 1953, Jim Watson et Francis Crick publient le modèle de l’organisation de l’ADN en double hélice et l’hypothèse d’un mécanisme de réplication semi-conservative qui sera expérimentalement validée en 1958.
• En 1955, Frederick Sanger publie la séquence de l’insuline constituée de 51 acides aminés.
• En 1957, John Kendrew obtient la structure de la myoglobine par diffraction des rayons X.
• En 1957, Christian Anfinsen et ses collaborateurs montrent que la séquence en acides aminés d’une protéine contient toute l’information requise pour l’acquisition de la structure tridimensionnelle définitive, donc de son activité.
• En 1965, Jacques Monod, François Jacob et André Lwoff reçoivent le prix Nobel de médecine pour leur travail sur la régulation transcriptionnelle de l’expression des gènes.
• En 1977, Frederick Sanger et ses collaborateurs publient la première séquence d’un ADN génomique, celui du phage ΦX174 de 5386 paires de bases, après la mise au point d’une méthode de séquençage des acides nucléiques.

I. Précurseurs inorganique des macromolécules

La diversité du monde du vivant repose sur la base d’un faible nombre de molécules de structure chimique simple. Les macromolécules sont à la base de la diversité du vivant mais elles sont en nombre faible. Ce sont les acides nucléiques, les protéines, les polysaccharides et les lipides. Ces molécules sont d’une structure chimique très simple et proviennent de précurseurs  inorganiques communs : Azote (N), Dioxyde de carbone (CO₂) et l’Eau (H₂O).

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