Cours IFSI UE 2.1

Qu’est-ce-que la biologie ?

Bios = vie

Logos = science

Êtres vivants = machines chimiques

Le corps humain est constitué de nombreux composés chimiques qui interagissent et tous les processus physiologiques (mouvement, digestion…) sont basés sur des réactions chimiques.

Les réactions chimiques régissent les fonctions physiologiques de base des cellules de l’organisme.

Le corps humain est organisé en six niveaux structurels (plus petit au plus grand) :

• Atomes puis molécules
• Cellules
• Tissus
• Organes
• Systèmes (nerveux, vasculaire, cardiaque, respiratoire…)
• Organisme [pic 1]

1) COMPOSITION DE LA MATIERE

La matière vivante est composée à partir d’atomes (peuvent devenir des ions, cations et anions ou des radicaux libres).

Les atomes s’assemblent et forment des molécules qui sont divisées en deux parties, elles peuvent être considérées comme inorganiques (eau) ou organiques (réparties en protéines, lipides, glucides, acides nucléiques cad ARN ET ADN). Les molécules organiques comportent un squelette carboné (comparé à l’eau qui n’a pas de carbone H2O) et des groupements fonctionnels.

1. Atome, ion monoatomique, élément chimique

Les atomes sont les plus petits éléments qui constituent la matière.

Un atome est constitué :

• D’un noyau central, formé de deux sortes de particules élémentaires appelées les nucléons : les protons (charge +) et les neutrons (non chargés).
• Qui est entouré d’un nuage d’électrons (charge -)

Exception : le plus petit des atomes, l’hydrogènes, n’a pas de neutrons.

L’atome est assimilé à une sphère dont le rayon est de l’ordre de 0.1nm.

Un atome est désigné par un symbole chimique (exemple : H2O).

La masse d’un atome est environ = à la masse de son noyau

Un atome est un édifice électriquement neutre (charge nulle). Il y a autant de protons que d’électrons.

Les électrons sont répartis dans des couches électroniques selon des règles précises :

• La couche K contient jusqu’à 2 électrons
• La couche L contient jusqu’à 8 électrons
• La couche M contient jusqu’à 18 électrons

Les électrons remplissent les couches électroniques jusqu’à saturation avant de remplir la suivante, donc d’abord K puis L puis M.[pic 2]

Un ion monoatomique est une particule comme l’atome qui possède un noyau entouré d’électrons mais son nombre d’électrons diffère de celui des protons :

• Les ions chargés positivement sont des cations
• Les ions chargés négativement sont des anions

Un élément chimique est le nom collectif donné aux atomes et aux ions qui ont le même nombre de protons (exemple pour le fer : Fe, Fe3+…).

22 éléments chimiques entrent dans la composition du corps humain. Parmi eux, 11 sont présent en quantité appréciables dans notre corps :

•  4 d’entre eux constituent environ 96% de notre masse corporelle : oxygène, carbone, hydrogène, azote.
• 7 autres en constituent environ 3.5% (calcium, phosphore, potassium, soufre, sodium, chlore, magnésium).

1. Assemblage des atomes, constitution des molécules

⤷ atomes existent rarement à l’état isolé. Ils s’associent pour former des éléments plus complexes : molécules.

Molécule inorganique : molécule qui ne contient pas d’atome de carbone (exemple : l’eau), mais existe des exceptions comme CO, CO2, HCO3-, HCN…

Molécule organique : molécule qui contient au moins un atome de carbone (exemple : molécules biologiques comme les acides aminés, acides gras, protéines, lipides…).

La plupart des molécules biologiques sont des molécules organiques : acides aminés, acides gras, oses, bases azotées, protéines, lipides, glucides, acides nucléiques).

Différentes sortes de liaisons chimiques peuvent unir les atomes d’une molécule. Certaines liaisons sont faibles (facile à rompre) tandis que d’autres sont relativement solide (difficile à rompre). Les principales liaisons relativement fortes sont les liaisons ioniques et les liaisons covalentes.

• LES LIAISONS IONIQUES (lie les ions)

Des atomes cèdent des électrons à d’autres atomes. Des ions positifs (cations) et négatifs (anions) sont alors formés. L’attraction qui en résulte constitue une liaison ionique, qui n’est pas aussi forte que la liaison covalente, mais qui jour un rôle important en biochimie/biologie.

Exemple avec le chlorure de sodium

La liaison ionique s’établit entre les deux ions de charges opposées qui s’attirent. La molécule formée (sel) est un composé ionique résultant de l’association d’un cation autre que H+, et d’un anion autre que OH-.

Lorsqu’ils sont en grand nombre les ions Na+ et Cl- s’associent et forment des cristaux de sel (NaCl).

Le sel se dissout dans l’eau : il se dissocie dans l’eau en chacun des ions qui le composent.

• LES LIAISONS COVALENTES

⤷ elles sont très fortes et stables

⤷ formées de la mise en commun de 2 électrons au moins par 2 atomes

⤷ le plus souvent, chaque atome apporte un électron et, lorsque la liaison est établie, il n’est plus possible de savoir d’où provient chaque électron.

Les électrons mis en communs sont ceux de la couche externe (couche de valence) de chacun des atomes. Celle-ci comprend alors le nombre maximal d’électrons, ce qui rend chaque atome stable.

[pic 3]

Exemple avec l’eau : H2O                                                                               2H + O         H2O[pic 4]

Chaque atome d’hydrogène met en commun son électron avec l’atome d’oxygène. L’atome d’oxygène met en commun un de ses électrons avec chacun des 2 atomes d’hydrogènes.

[pic 5]

2) LES COMPOSES INORGANIQUES DU VIVANT

Les composés inorganiques ne comportent pas d’atomes de carbone.

1. L’eau

Répartition de l’eau entre les différents compartiments :

• Intracellulaire (25L)
• Extracellulaire (18L)
• Liquide interstitiel (15L)
• Lymphe, plasma (3L)

La teneur totale en eau du corps humain varie selon :

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