La composition chimique de la matière vivante INTRODUCTION Il existe 8 niveaux d’organisation : 1- l’atome : dans le vivant il exsite 4 atomes pricipaux qui constituent 99% du poids sec de la cellule (soit la majeure partie) qui sont, le Carbone (C), rHydrogène (H), POxygène (O) et l’azote 2- la molécule : assemblage d’atomes dont 4 sont à connaître, les GLUCIDES, les LIPIDES, les PROTIDES (ou protéines) et les ACIDES NUCLEIQUES. – Les organites : assemblage de molécules (ex : la membrane cellulaire) or 13 4- La cellule : ensem d’ ostéocytes 5- Le tissu : ensembl épithélial ou conjonc h to cytes, fibrocytes, veux, musculaire, 6- L’organe : ensemble de tissus (ex : le muscle qui est un assemblage de tissu musculaire, conjonctif et nerveux) 7- Le système : ensemble d’organes qui concourent aux mêmes fonctions (ex : système digestif composé de la langue, les dents, l’estomac 8- L’organisme : ensemble des systèmes l- Généralités sur la chimie 1) L’atome Il y a donc dans le vivant 4 atomes principaux qui sont le CHON.
Parmi ces 4 atomes I’H+ est le plus présent (en quantité) car il inteNient dans la fabrication de l’eau (H20) et que celle-ci LE NOYAU : au centre, cœur de l’atome il est composé e neutrons : particules n’ayant pas de charge électrique (électriquement neutres) 0 de protons : particules chargées positivement (p+) LES ELECTRONS : particules gravitant autour du noyau et ayant une charge électrique négative L’atome (noyau•électrons) a donc une charge globalement neutre, c’est à dire qu’il y a autant de p+ que d’e-. Enfin les atomes peuvent s’assicier entre eux pour former des molécules. ) Les ions L’ion est un atome qui a perdu ou gagné un électron. Il est donc chargé électriquement (pas neutre). Na (sodium) a tendance à perdre un e- Na+ (Na+ + e- = Na) un ion chargé positivement s’appelle un Cation. Le chlore (Cl) a tendance lui à gagner un e- û Cl- (Cl + e- = CI-) Un ion chargé négativement s’appelle un Anion. 3) Acides, bases et sels Acide : molécule qui, mise en milieu aqueux, a tendance à libérer des ions (proton) AH + H20 0 A- + A+ + H20 CA- + H30+ EX : HCI + H20 Cl_ + H30+ L’acide chloridrique (HCI) est un acide fort car se dissocie complètement en mileu aqueux.
Base : molécule qui, en milieu aqueux, a tendance à récupérer un proton (A+) B + H20 0 + OH- La soude NaOH est une base forte Sel : union d’un cation et d’un anion, par exemple d’une base et d’un aclde mis dans l’eau. EX : ACI + NaOH 4 H20 C Naa +2 H20 Le sel a la particularité de former un crital, électriquement neutre, obtenu par évaporation de Veau, et est inflammable. 4) Le pH C’est le potentiel d’hydroe 13 potentiel d’hydrogène. Il permet de mesurer la quantité de protons H+ dans le milieu.
C’est une échelle comprise entre O et 7. Si pH < 7 : milieu acide Si pH = 7 : mileu neutre Si pH > 7 : milieu basique Le pH du sang est compris entre 7,35 et 7,45. L’hémoglobine (Hb) sert à transporter 1’02. L’Hb est couplée soit ? un soit à une molécule d’02. Si le milieu est acide, cela signifie qu’il y a beaucoup de H+ dans le ilieu qui va se fixer et « occuper » l’Hb. Au contraire si le milieu est basique (très peu de H+), l’Hb va être très accaparé par 1’02.
En cas d’acidose (milieu trop acide) baisse de la concentration en 02 dans le sang (saturation) et dans les cellules, car ne peut se fixer à l’Hb et être transporté jusuq’aux organes. En cas d’alcalose (milieu trop basique) 0 augmentation de la saturation dans le sang mais 1’02 n’est pas relargué dans les cellules car pas assez de protons H+ pour se fixer à PHb (qui ne voyage pas toute seule). 5) Notion de tampon Ce sont des molécules qui s’opposent aux variations importantes e pH et qui maintient un équllibre acido-basique.
L’homéostase est un état d’équilibre ou état stable. On parle dhoméostase acido-basique dans ce cas. C’est donc une molécule qui libère des ions quand le milieu est trop basique et qui capture des protons quand il est trop acide. Ex : tampon connu, le bicarbonate (HC03- tampon qui régule le pH du sang) C02 + H20 H2C03 on A+ + HC03- 6) régulation des réactions chimiques réaction anabolique : réaction qui assure la synthèse et qui nécessite de l’énergie réaction catabolique : réaction de dégradation qui lobère de qui nécessite de l’énergie l’énergie
Ce sont des réactions qui sont liées car l’une donne de l’énergie ? l’autre. Les deux constituent le métabolisme. ll- Substance minérales Substances qui ne sont pas carboniques 1) Eau et eau oxygénée H20 : électriquement neutre, molécule la plus abondante de l’organisme (70% du poids du corps), présente en majorité dans les cellules mais aussi à rextérieur, entre les cellules, et constitue en parte le liquide interstitiel. Dans les cavités du corps on trouve notamment le liquide céphalo-rachidien (LCR).
Le rôle de l’eau est primordial pour la vie : conducteur thermique très important : contribue é l’homéostasie hermique cohésion mécanique : sert par exemple de « ventouse » entre les deux feuillets de la plèvre pulmonaire (liquide pleural) et permet la modification du volume des poumons. (pb : pneumothorax) solvant unlversel de la plupart des réactions (beaucoup de molécules sont hydrophiles). L’hydrolyse est quand l’eau dégrade les solutés (destruction par reau)_ L’eau oxygénée : H202 ou peroxyde d’hydrogène, antiseptique, oxydant, blanchisseur de papier, stérilisateur de surfaces, mais peut tuer les cellules. ) les sels mineraux substance que Fon retrouve après combustion totale de la matière organique (cendres). k Minéraux (les plus abondants): Calcium (Ca), phosphore (P), Magnésium (Mg), Potassium (K), Sodium(Na) * Oligoélements : soufre (Fe), iode zinc (Zn),cobalt (Co),fer (Fe)sél ganèse (Mn),bore (Bo) 3 (Zn),cobalt (Co),fer (Si),manganèse (Mn),bore (Bo) 1- le sodium (Na) et le chlore (Cl) Dans l’organisme on trouve le Na et le Cl sous forme ionique Na+ Ils participent à l’équilibre hydrominéral de l’organisme.
Participent au fonctionnement des cellules nerveuses et musculaires. Participent au transport du C02 Excrétés dans la sueur et l’urine Natrémie : teneur en sodium dans le sang. 2- le potassium (K+) Sous forme de K+ dans l’organisme, il est impliqué dans le fonctionnement des neurones et des muscles ainsi que dans la coagulation sanguine. On parle de kaliémie pour la teneur en K+ dans le sang. 3- le calcium et le phosphore Ce sont les minéraux les plus abondants dans l’organisme car ils sont stockés dans les os sous forme de sels solides 0 phosphate de calcium.
Une carrence en Ca peut causer une ostéoporose (car Pos est la source principale de calcium dans le corps). Le p seule n’existe pas et s’assocle toujours avec H+ et H20 Cl ‘-EPO. Ca contraction musculaire et coagulation H3PO création d’acides nucléiques. – le magnésium Sous forme ionique 0 Mg2+ Il contribue à l’équilibre ionique du corps et intervient dans la plupart des réactions chimiques. Il est apporté par la nourriture et l’eau minérale. 5- Le souffre Atome que Von trouve dans les acides aminés qui sont la base des protides. 6- Le mercure (Hg) Mesure de la pression en mm H milimètre de mercure).
On l’utilisait comme antise rochrome), mais fût que l’on pense impliqué dans le développement de la maladie d’Alzheimer. 7- Azote (N) C’est l’élément essentiel constitutif des acides aminés. Il représente de l’air sous forme de N2. Le corps humain ne ‘assimile pas mais le rejette entièrement sous forme d’urée. L’azote atmosphérique rentre dans un cycle chez les être vivant (bactéries) et permet la synthèse des acides aminés donc des protides. 8- autres oligo-éléments Le fer (Fe) : se trouve dans fHb et permet la fixation de 1’02.
C’est aussi lui qui donne sa couleur rouge au sang. L’Iode (l) : intervient dans la fabrication des hormones thyroïdiennes. Est produit dans la thyr61de et est présent dans certains sels. Le fluore (F) : bactéricide sur les germes de la plaque dentaire mais peut être toxique à haute dose. 3) Diffusions chimiques Principes qui régissent les mouvements d’ions et de molécules. 1- gradient osmotique Gradient : différence (un côté +, un coté -) Gradient osmotique : ce qui régit les mouvements d’eau qui est le solvant le plus important.
L’eau va toujours du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré et ce, jusqu’à l’équilibre des concentrations. 2- Gradient chimique ou de concentration Gradient qui régit les mouvements des molécules ou atomes de telle sorte qu’ils vont toujours du milieu le plus concentré vers le moins concentré et ce, jusqu’à é uilibre des concentrations. PAGF 13 oujours vers le milieux chargé négativement, jusqu’à équilibre des charges. Ill- les composés organiques Toutes les molécules carbonées sont des répétitions de molécules simples appelées monomère.
Plusieurs monomères forment un polymère. 1) les glucides G : ose CHO : sont les éléments essentiels des glucides ( pas de N). C’est une réserve énergétique pour Porganisme, soit directement utillsable (glucose), soit indirectement utillsable (glycogène). Il a aussi un rôle de structure, par exemple la cellulose qui assure la rigidité des parois des cellules végétales. 1- les oses GLUCOSE : C6-H12-06 Directement utilisable par la cellule pour faire de I’NRJ , en présence d’02.
Glucose + 02 0 C02 + H20 + NRJ (réaction d’oxydation). Le dextrose est l’équivalent du glucose et sert d’apport d’NRJ rapide pour les sportifs. On trouve du glucose dans la canne à sucre ou la betterave sucrlere. FRUCTOSE : vient des fruits ou du miel. sert à faire de I’NRJ directe aussi. GALACTOSE : vient des produits laitiers. II est transformé en glucose dans l’intestin avant d’etre assimilé. RIBOSE et DESOXYRIBOSE : interviennent dans la synthèse des acides nucléiques. 2- les osides Molécule composée de plus d’un ose.
DISACCHARIDE : 2 oses saccharose (sucre blanc) : assemblage de glucose et fructose lactose (lait) : glucose et galactose maltose (orge, sucre végé PAGF 7 3 Amidon (production végétale) : polymère de glucose Cellulose : polymère de glucose qui ne peut pas être digéré par l’homme mais assure le transit intestinal. NOTION SUCRE RAPIDE / SUCRE LENT : On les différencie par leur vitesse d’assimilation pas l’organisme. Sucres rapides : oses seuls ou dioses Sucres lents : polysaccharides Les sucres rapides sont à limiter dans l’alimentation (pas plus de de I’NRJ journalière).
Les mono et disaccharides : hausse brutale et rapide de la glycémie. Stress du corps qui libère beaucoup d’insuline. L’insuline augmente la productlon de glycogène par le foie Augmentation de la production de lipides à partir du glucose Mono et disaccharides El indice glycémique élevé. Les sucres lents eux sont assimilés progressivement par l’organisme et ont donc un fonctionnement opposé. C] indice gylcémique faible. 2) les lipides C’est une famille très hétérogène qui a deux caractéristiques . insoluble dans l’eau C hydrophobe soluble dans les solvants organiques (lipidiques ou alcooliques).
Ex : alcool, acétone, whitespirit, éther . Les lipides ont 4 grandes fonctions ou rôles : isolant E] thermique avec le tissu adipeux (graisse) électrique avec par exemple la myéline dans les neurones réserve énergétique sous forme de triglycérides rôle structural dans les membranes cellulaires (donnent la rigid’té à la paroi) rôle fonctionnel : les vitamines A-D-E et K sont des lipides ainsi que le hormones stéroldes. Les lipides sont des polymères d’acides gras (chaîne de plusieurs acides gras). – Les acides pras 3 Les acides gras Ce sont des molécules composées d’atomes de C, H et O et qui our le même poids donnent plus d’NRJ que les glucides lors de la dégradation. Ils sont composés de deux parties : tête hydrophile, acide (COOH) corps hydrophobe, qui est une chaîne carbonée (CH) Dans l’eau, les lipides s’organisent de façon à ce que leur tête hydrophile soit en contact de l’eau et que leur corps hydrophobe en soit protégé. En surface cela forme un film où le têtes hydrophiles sont dirigées vers l’eau alors que les corps carbonés sont au contact du mileu extérieur (alr).
Dans un milieu comp ètement aqueux, ils forment des micèles, qui sont des sortes de bulles où les corps carbonés sont dirigés ers le centre de la bulle (à Fabris de l’eau) et les têtes COOH sont en contact de l’eau. Enfin entre deux milieux aqueux, les lipides s’assemblent en bicouche lipidique où les têtes sont dirigées vers chacun des mileux aqueux et les corps sont en contact entre eux. Cest ainsi que s’organisent les membranes cellulaires. pour nommer un acide gras on utilise deux critères : le nombre de C de sa chaîne la présence ou non de double liaison entre les atomes de C. i que des liaisons simples : acides gras saturés si au moins une double liaison : acides gras insaturés (ex : acide léique qui provient de l’huile d’olive) Les acides gras saturés : – essentiellement d’origine animal (sauf acides palmitique) ont tendance à augmenter les taux de mauvais cholestérol, c-à-d celui qui se dépose sur les paros des vaisseaux les acides gras insaturés : -essentiellement d’origine végétale ont tendance à faire baisser le mauvai acides gras insaturés : -essentiellement d’origine végétale ont tendance à faire baisser le mauvais cholestérol, si et seulement si l’alimentation de Pindividu est équilibrée. Il existe 2 acides gras essentiels (en petite quantité) qui ne ont pas synthétisés par l’organisme et qui doivent donc obligatoirement être apportés par l’alimentation l’acide linoléique qui appartient à la famille des oméga 6 l’acide linolénique qui appartient à la famille des oméga 3 2- les glycérides 1 à 3 acides gras associés à une molécule de glycérol (qui est un alcool). 1 AG + glycérol D monoglycéride 2 AG + glycérol û diglycéride 3 AG + glycérol triglycéride Les triglycérides sont majoritaires dans Falimentation (réserve énergétique).
Ils sont découpés en di et monoglycérides pour être transportés dans le sang, puis se reforment en triglycérides dans es tissus adipeux. Si on retrouve des triglycérides dans le sang c’est que l’individu a une alimentation trop grasse. 3- Lipides complexes Les lipides peuvent s’associer avec : dautres groupes (familles) de molécules : un glucide : glycolipide (ex : CMH) une protéine : lipido- ou lipoprotéine Ex : le cholestérol (lipide) s’associe avec une protéine pour migrer dans le sang Cholestérol + protélne de haute densité Cl HDL (bon cholestérol) Cholestérol + protéine de faible densité 0 LDL (mauvais cholestérol) des atomes : notamment le Phos hore lipide + groupement phos holipide
