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BIOLOGIE FONDAMENTALE

BIOLOGIE FONDAMENTALE . LES MOLECULES CONSTITUTIVES DU VIVANT (biochimie) LA CELLULE . GOEPFERT Alexandra, goepfert_alexandra@yahoo.fr Cadre coordonnateur, Maison d’Accueil Spécialisé l’Almanarre DESS Biologie . Biochimie. Les molécules constitutives du vivant

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BIOLOGIE FONDAMENTALE

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  1. BIOLOGIE FONDAMENTALE • LES MOLECULES CONSTITUTIVES DU VIVANT (biochimie) • LA CELLULE GOEPFERT Alexandra, goepfert_alexandra@yahoo.fr Cadre coordonnateur, Maison d’Accueil Spécialisé l’Almanarre DESS Biologie GOEPFERT Alexandra 2010

  2. Biochimie Les molécules constitutives du vivant et leur fonction dans les équilibres ou déséquilibres biologiques GOEPFERT Alexandra, goepfert_alexandra@yahoo.fr GOEPFERT Alexandra 2010

  3. PLAN DU COURS BIOCHIMIE • Chimie : quelques définitions et notions de base • Les éléments chimiques constituant le vivant • Les minéraux et leurs fonctions • Les oligo éléments et leurs fonctions • Les lipides • Les glucides • Les protides • Les enzymes GOEPFERT Alexandra 2010

  4. QUELQUES NOTIONS DE BASE DE CHIMIE • Atome : n atome (grec ancien ατομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. • Il est généralement constitué d'un noyau composé de protons et de neutrons autour desquels se trouvent des électrons. • Défini par son numéro atomique Z = nombre de protons = nombre d’électrons • Nuage d’électrons qui confère à l’atome ses propriétés GOEPFERT Alexandra 2010

  5. QUELQUES NOTIONS DE BASE DE CHIMIE • Molécule : les atomes s’assemblent en molécule en mettant en commun ou en cédant des électrons. • Le but étant que la molécule soit plus stable que chaque atome isolé. Pour obtenir cette stabilité : → Liaison covalente → ionisation GOEPFERT Alexandra 2010

  6. POINTS CLES ET DEFINITIONS • Liaison covalente : Mise en commun d’une paire d’électron → Valence : nombre de liaisons chimiques engagées par un atome dans une combinaison avec un autre atome GOEPFERT Alexandra 2010

  7. POINTS CLES ET DEFINITIONS • Les IONS : → Pour obtenir cette stabilité certains atomes cèdent des électrons à d’autres atomes : Anion : ion chargé négativement Cation : ion chargé positivement GOEPFERT Alexandra 2010

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  9. POINTS CLES ET DEFINITIONS • Liaison covalente : GOEPFERT Alexandra 2010

  10. LES ELEMENTS CLES DE LA VIE GOEPFERT Alexandra 2010

  11. POINTS CLES ET DEFINITIONSLES MOLECULES DE LA VIE • Molécule organique : molécule qui contient au moins un atome de carbone : → lipides, → protides, → glucides • Molécule inorganique ou minéral : ne contient pas d’atome de carbone → Les sels minéraux → Les oligo éléments GOEPFERT Alexandra 2010

  12. Composition de l’organisme • L’organisme est constitué de milliers d’espèces différentes de molécules organiques et minérales. On y trouve : • Des graisses : 13 % • Des protéines : 16 % • Des glucides : 2 % • Des minéraux : 5 % • De l’eau : 64 % Chiffres donnés pour un sujet moyen GOEPFERT Alexandra 2010

  13. l’eau = H2O • Elle est indispensable à la vie; le corps en contient plus de 60 %. L’eau est répartie différemment suivant les organes : • Le liquide gastrique en contient 95 à 99 % • Les tissus comme les muscles 75 à 80 % • Le squelette 22 % • A l’intérieur de l’organisme, l’eau joue un rôle de transporteur. Elle participe au maintien de l’homéostasie, elle est responsable de la lubrification des muqueuses et des séreuses. GOEPFERT Alexandra 2010

  14. QUIZZ COURS DU 14/09/10 1. Quels sont les 2 principaux constituants d’un atome ? Le noyau constitué de protons (et de neutrons) et les electrons 2. Qu’est ce que le numéro atomique ? Z = nombre de protons = nombre d’electrons = caractérise l’atome sur le tableau périodique des éléments 3. Comment l’atome va-t-il chercher une plus grande stabilité ? En s’associant en molécules. Suivant les atomes : en mettant en commun une paire d’électron = liaison covalente ou en se ionisant en cedant des électrons GOEPFERT Alexandra 2010

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  16. Suite QUIZZ 4. Comment appelle t’on un ion chargé positivement ? 6. Quels sont les principaux éléments chimiques ou atomes constituant les grandes molécules du vivant ? Cation 5. Comment appelle t’on un ion chargé négativement ? anion C H O N S P 7. QU’est qu’une molécule organique Molécule contenant au moins un atome de carbone : lipides glucides protides 7. QU’est qu’une molécule minérale Ne contient pas d’atome de carbone : les mineraux, les oligo élements GOEPFERT Alexandra 2010

  17. QUIZZ Quels sont les principaux composants du corps humain ? • Molécules organiques complexes : • Des lipides (graisses) : 13 % • Des protides (protéines) : 16 % • Des glucides (sucres) : 2 % • Des minéraux : 5 % • De l’eau : 64 % L’EAU GOEPFERT Alexandra 2010

  18. l’eau = H2O • Elle est indispensable à la vie; le corps en contient plus de 60 %. L’eau est répartie différemment suivant les organes : • Le liquide gastrique en contient 95 à 99 % • Le sang : 80 % • Les tissus comme les muscles 75 à 80 % • Le squelette 22 % • A l’intérieur de l’organisme, l’eau joue un rôle de transporteur. • Elle participe au maintien de l’homéostasie (maintien de l’équilibre par exemple maintien du corps à 37,2°), elle est responsable de la lubrification des muqueuses GOEPFERT Alexandra 2010

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  20. PLAN DU COURS BIOCHIMIE • Chimie : quelques définitions et notions de base • Les éléments chimiques constituant le vivant • Les minéraux et leurs fonctions • Les oligo éléments et leurs fonctions • Les lipides • Les glucides • Les protides • Les enzymes GOEPFERT Alexandra 2010

  21. LES MINERAUX Les éléments minéraux sont un ensemble d’atomes indispensables à la vie. Ils interviennent dans de nombreuses activités de l’organisme (toujours sous forme ionique) telles que les mouvements de l’eau, la conduction nerveuse, la contraction musculaire ou la conduction cardiaque… Les sels minéraux représentent environ 5 % de la composition chimique de la cellule. Exemples : Tissu musculaire : 6% Tissu osseux : 66% Les sels minéraux existent sous forme de cations et anions : Ex : Cations : Na+, K+, Ca2+, Mg2+ Anions : Cl-, HPO4- -, HCO3-, SO4 GOEPFERT Alexandra 2010

  22. GOEPFERT Alexandra 2010

  23. Les nutriments les minéraux (2/3) GOEPFERT Alexandra 2010

  24. Les nutriments les minéraux (3/3) GOEPFERT Alexandra 2010

  25. PLAN DU COURS BIOCHIMIE • Chimie : quelques définitions et notions de base • Les éléments chimiques constituant le vivant • Les minéraux et leurs fonctions • Les oligo éléments et leurs fonctions • Les lipides • Les glucides • Les protides • Les enzymes GOEPFERT Alexandra 2010

  26. Les nutriments les oligo-éléments (1/3) Les oligo-éléments sont des substances à l’état de traces dans l’organisme mais qui sont cependant indispensables au maintien d’une bonne santé. GOEPFERT Alexandra 2010

  27. GOEPFERT Alexandra 2010

  28. Les nutriments les oligo-éléments (2/3) GOEPFERT Alexandra 2010

  29. Les nutriments les oligo-éléments (3/3) GOEPFERT Alexandra 2010

  30. Les fonctions chimiques utilisées en biochimie GOEPFERT Alexandra 2010

  31. LES LIPIDES • ROLES BIOLOGIQUES • QUELQUES CARACTERISTIQUES • CLASSIFICATION SIMPLIFIEE DES LIPIDES • Les acides gras • Les glycérides • Les phosphoglycerides GOEPFERT Alexandra 2010

  32. LES LIPIDES : rôles biologiques Les lipides jouent de nombreux rôles dans le monde du vivant : • Réserves d’énergie • Matériaux de structure : composant de la membrane des cellules • En faible quantité : • Hormones (stéroides) • Vitamines GOEPFERT Alexandra 2010

  33. LES LIPIDES : quelques caractéristiques Ce sont des molécules hydrophobes : elles ne sont pas ou peu solubles dans l’eau. Elles sont principalement constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène Elles présentent une densité inférieure à celle de l'eau. Les lipides peuvent se présenter à l'état solide, comme dans les cires, ou liquide, comme dans les huiles. GOEPFERT Alexandra 2010

  34. CLASSIFICATION DES LIPIDES 8 catégories : • les acides gras • les glycérides • les phosphoglycérides • les sphingolipides • les stérols • les prénols • les polykétides • les saccharolipides (ou glycolipides) GOEPFERT Alexandra 2010

  35. H H H H H H C C C C C H H H H H O C O H LES ACIDES GRAS • Les acides gras sont des acides carboxyliques R-COOH dont le radical R est une chaîne carbonée de longueur variable : de 4 à 32, en nombre pair GOEPFERT Alexandra 2010

  36. H H H H H H H H C C C C C C C C H H H H H H H H O C O H H H C C LES ACIDES GRAS • 2 types d’acides gras : • Les acides gras saturés • Les acides gras insaturés CH3 – (CH2)7 – CH=CH – (CH2)7 – COOH GOEPFERT Alexandra 2010

  37. ACIDES GRAS • Tableau des acides gras GOEPFERT Alexandra 2010

  38. Les lipides Quelques acides gras importants pour l’organisme GOEPFERT Alexandra 2010

  39. LES GLYCERIDES ESTERIFICATION d’une molécule de glycérol avec 1, 2, ou 3 acides gras GOEPFERT Alexandra 2010

  40. PHOSPHOGLYCERIDES GOEPFERT Alexandra 2010

  41. Les lipides dans l'alimentation humaine Les lipides sont consommés après les sucres au niveau de l'intestin. L'alimentation apporte en moyenne 80 g de lipides par jour. Les lipides sont présents dans l'huile, le beurre, le gras, quelques viandes, poissons, fromages... La plupart des lipides alimentaires sont constitués de triglycérides (85 à 95 % des lipides). Les lipides sont très énergétiques : ils apportent beaucoup de calories (1 g de lipide apporte 9 kcal soit 38 kJ). Les lipides sont donc une forme privilégiée de mise en réserve d'énergie, surtout chez les animaux où les lipides sont stockés dans les tissus adipeux. Les lipides sont indispensables au bon fonctionnement de l'organisme mais une nourriture trop riche en graisses favorise les maladies cardio-vasculaires. Les lipides donnent aux aliments une texture moelleuse et onctueuse. Les lipides ne se mélangeant pas à l'eau, ils flottent à sa surface. GOEPFERT Alexandra 2010

  42. Les nutriments les protides Définition : • Les protides ou protéines forment un groupe important de molécules biologiques. Ils sont constitués d’acides aminés, et leur dénomination varie en fonction de la longueur de la chaîne. Se distinguent ainsi : • Les peptides : nombre d’acides aminés inf à 100 • Les protéines : au-delà de 100 acides aminés. Le poids moléculaire dépasse 10 000 daltons Dans le langage courant, ces 2 dénominations sont équivalentes Rôles : • Les protéines ont des rôles très variés dans l’organisme : • Rôle plastique : protéines fibreuses de soutien (constitution de la peau [collagène] des muscles, des os) • Rôle fonctionnel : • Nombreuses hormones (insuline, glucagon, angiotensine) • Enzymes du métabolisme • Certains neuromédiateurs (enképhaline, précurseur de neuromédiateurs : la phénylalanine est le précurseur de l’adrénaline et de la dopamine, le tryptophane est le précurseur de la sérotonine) • Rôle immunologique : les anticorps sont de nature peptidique GOEPFERT Alexandra 2010

  43. Acides aminés naturels : Le terme d’acides aminés ou aminoacides en biochimie correspond à des molécules portant sur le même carbone une fonction amine et une fonction acide carboxylique. 22 acides aminés sont retrouvés dans le corps humain La dénomination des acides aminés se fait par la terminologie traditionnelle : alanine, thréonine, méthionine, soit par les initiales correspondant à ces appellations, mais aussi par des lettres Les nutriments les protides α R – CH – COOH | NH2 Quelques acides aminés (1/2) GOEPFERT Alexandra 2010

  44. GOEPFERT Alexandra 2010

  45. Les nutriments les protides • Il existe huit acides aminés essentiels également appelés indispensables c’est-à-dire non synthétisables par l’organisme. Ce sont : Val, Leu, Ile, Trp, Lys, Thr, Cys et Met, • Ils doivent impérativement faire partie des apports alimentaires. La carence de l’un d’entre eux provoque des déséquilibres protéiques. L’alimentation doit apporter des protéines par la viande, le poisson, les œufs, les produits laitiers, les céréales et les légumes secs. Protéine native et structure 3 D: • Les protéines sont ainsi constituées de l’enchaînement d’acides aminés liés entre eux par des liaisons. • Structure en 3 D de la protéine lui confère ses propriétés GOEPFERT Alexandra 2010

  46. Définition et origine naturelle : Ce sont des composés organiques comportant une fonction carbonylée (aldéhyde) et des fonctions alcools sur les autres carbones de la molécule. Oses Les glucides Formule semi-développée du Glucose CHO | H – C – OH | HO – C – H | H – C – OH | H – C – OH | CH2OH GOEPFERT Alexandra 2010

  47. LES GLUCIDES Les glucides jouent plusieurs rôles capitaux dans les cellules : • Energie : ils servent de réserve énergétique sous forme polymérisée : amidon et glycogène. • Structure: ils jouent un rôle d'élément de structure de la cellule: - Fonctionnel : ils interviennent comme éléments de reconnaissance et de communication entre cellules : les polyosides des groupes sanguins, les polyosides antigéniques des bactéries. On subdivise les glucides selon leur degré de polymérisation : • les oligosaccharides sont des polymères de 2 à 20 résidus d'oses, les plus communs étant les disaccharides • les polysaccharides sont composés de plus de 20 unités GOEPFERT Alexandra 2010

  48. GLUCIDES • Glucose + fructose = saccharose • amidon = longue chaine de glucose GOEPFERT Alexandra 2010

  49. NOTION DE MOLE • Une mole = 6,02 * 1023 molecules • Calcul de la masse d’une mole : Glucose : C6 H12 O6 Masse molaire Carbone : 12 g/mol Masse molaire de l’hydrogène : 1g/mol Masse molaire de l’oxygène : 16 g/mol Masse d’une mole de glucose : 72+12+96 =180 g/mol GOEPFERT Alexandra 2010

  50. NOTION DE MOLE • Comment passer de mol/L à gramme/L ? 1 mole = 180 gr 0,0040 mole = ? 1 mole = 180 gr 0,0040 mole = 0,72 gr À jeun, la glycémie est comprise entre 0,70 et 1,10 g/litre (3,9 à 5,6 mmol/l). Dans le monde animal chaque espèce a des valeurs différentes. Au-dessous de 0,70 il y a hypoglycémie, au-dessus de 1,10, il y a hyperglycémie. GOEPFERT Alexandra 2010

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