Les bases moléculaires et cellulaires de la vie. Organisation de la matière

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Sabine Olivier
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1 Les bases moléculaires et cellulaires de la vie Organisation de la matière 1

2 Les atomes Quelques définitions importantes Molécules : 2 ou plusieurs atomes regroupés par une ou des liaisons chimiques Macromolécules cules : Un grand nombre d atomes regroupés par une ou des liaisons chimiques (grosse molécule). Composé inorganique : Matière minérale, qui ne comprend que du carbone sous forme carbonate Composé organique : Composé à base de carbone qui forme les être vivant. 2

3 Éléments essentiels à la vie: La vie utilise environ 25 des 92 éléments chimiques présents à l'état naturel. De ces 25, quatre sont particulièrement importants : Carbone (C) : peut former 4 liaisons chimiques Hydrogène (H) : ne forme qu'une liaison Oxygène (O) : peut former 2 liaisons Azote (N) : peut former 3 liaisons Avec ces 4 éléments on peut former un nombre astronomique de molécules différentes des plus simples aux plus complexes. Méthane 3

(H) : ne forme qu'une liaison Oxygène (O) : peut former 2 liaisons Azote (N) : peut former 3 liaisons Avec ces 4

4 Les molécules organiques La matière organique est formée e de chaînes de carbone. Carbone = le seul atome pouvant se lier à lui-même de nombreuses fois. Permet de construire des molécules Ex. On peut imaginer 62,5 millions de molécules différentes de la formule C 40 H 82 Presque toutes les molécules des êtres vivants sont formées d'atomes de carbones reliés les uns aux autres. Cycles Chaines ramifiées Chaines linéaires Le carbone joue un rôle central dans la constitution des molécules organique! D où vient le carbone dont vous êtes formés? Comment ce carbone entre-t-il dans la composition de votre corps? Vos os? Vos muscles? 4

On peut imaginer 62,5 millions de molécules différentes de la formule C 40 H 82 Presque toutes les molécules des êtres vivants sont formées d'atomes de

5 Il existe trois grandes familles de molécules organiques: Les glucides (sucres) Les lipides (gras) Les protéines En plus des minéraux et des vitamines Nécessaires en plus petite quantité. Absolument nécessaires n au bon fonctionnement de l organisme. l À quoi ça sert? Ces molécules s obtiennent s grâce à l alimentation. Elles sont essentielles : Comme matériau de base pour la matière organique. Comme énergie pour réaliser r les fonctions cellulaires. Exemples de fonctions cellulaires : Assemblage; Sécrétion; Absorption; Rejet des déchets à l extérieur; Mouvement. 5

Ces molécules s obtiennent s grâce à l alimentation. Elles sont essentielles : Comme matériau de base pour la matière organique.

6 Les glucides Source d éd énergie directement utilisée par les cellules; Seule source d énergie utilisable par le cerveau. Les glucides (ou hydrates de carbones ou sucres) Monosaccharides: glucose, fructose et galactose Disaccharides: saccharose, lactose et maltose Polysaccharides: amidon, glycogène et cellulose 6

Les glucides (ou hydrates de carbones ou sucres) Monosaccharides: glucose,

7 Monosaccharides: glucose, fructose et galactose HO CH 2 HO CH 2 H C H C OH OH C H O H H C C OH OH OH C H C OH H C H O HO H C C H OH HO CH 2 O C H OH C OH OH OH C C CH 2 OH H Disaccharides: saccharose, lactose et maltose Saccharose (ou sucrose) : Glucose-Fructose Lactose : Glucose-Galactose Galactose Maltose : Glucose-Glucose Pouvoir sucrant des sucres Sucrose 100 Fructose 114 Glucose 69 Galactose 63 Lactose 16 7

lactose et maltose Saccharose (ou sucrose) : Glucose-Fructose Lactose : Glucose-Galactose Galactose

8 Maltose : glucose - glucose Lactose : glucose - galactose Le miel est formé d'un mélange d'eau (25%) et de glucides (75%): glucose (25 à 35%), fructose (35 à 45%) et saccharose (5%) Polysaccharides: amidon, glycogène et cellulose 8

9 Amidon Grain d'amidon Cellule de pomme de terre Petits sacs remplis d'amidon dans les cellules d'une pomme de terre. L'amidon a ici été coloré en bleu par de l'iode. Cellulose Donne la rigidité aux plantes (ex : céleri) Ne peut pas être digérée par la plupart des animaux Composante importante des fibres alimentaires 9

L'amidon a ici été coloré en bleu par de l'iode.

10 Rôle des glucides Structure: cellulose (plantes) et chitine (insectes) Énergie (tous les glucides) Le glucose est le carburant de la respiration cellulaire. 1 glucose + 6 O 2 6 CO H 2 O + Énergie Dans les mitochondries ATP Les lipides Source d éd énergie Forme d éd énergie utilisée e pour l entreposagel Fabrication de molécules importantes comme les stéro roïdes Forment la membrane des cellules 10

1 glucose + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + Énergie Dans les mitochondries ATP Les lipides Source d éd

11 Les lipides Les trois principaux lipides de l organisme sont : 1. Les triglycérides rides 2. Les stéro roïdes 3. Les phospholipides Vitamines A, D, E et K Adipocytes 1. Triglycérides rides 11

12 Gras saturés et gras insaturés : On ne peut pas ajouter d'hydrogène. On pourrait ajouter 2 hydrogènes en transformant la liaison double en liaison simple. Plusieurs doubles liaisons. Saturés insaturés Saturés Gras animal en généralg Solide à température de la pièce Consommation liées à des problèmes cardio-vasculaires. L industrie alimentaire est championne dans sa fabrication. Insaturés Gras végétal en généralg Liquide (huile) à température de la pièce 12

Saturés insaturés Saturés Gras animal en généralg Solide à température de la pièce Consommation liées à des

13 Hydrogénation d'une huile insaturée: Rôle des triglycérides rides : 1. Réserve d éd énergie 2. Protection mécaniquem 3. Isolant thermique 4. Protection chimique contre les polluants? 13

14 Le cholestérol Rôle: 2. Les stéro roïdes Fabriquer des stéro roïdes (hormones, sels biliaires, vitamine D) Membranes cellulaire Le foie en fabrique 80%, le reste doit provenir de l alimentation. l Lien avec l athl athéroscléroserose Se déplace d dans le sang sous forme de lipoprotéines. ines. Les HDL tissus vers foie (bile) Les LDL foie vers cellules 3. Les phospholipides 2 acides gras (au lieu de trois) 1 groupement contenant du N et du P Font partie de la membrane cellulaire. 14

fabrique 80%, le reste doit provenir de l alimentation.

15 Comportement des phosphoglycérolipides face à l'eau: Groupement phosphate hydrophile Acides gras hydrophobes Les protéines Remplissent les fonctions chimiques. Structure chimique Polymère (chaîne) d acides aminés. 20 sortes d acides aminés. 15

protéines Remplissent les fonctions chimiques.

16 Acides aminés Unité de base de la fabrication des protéines (ce sont les briques) L ADN contient l information l pour assembler des AA spécifiques (C est ça a qui est codé). Longue chaîne d AA d = une protéine Rôle des protéines 1. Résistance des tissus kératine: collagène ne: conjonctifs cheveux, ongles, corne, sabots, peau tendons, cartilage, os, peau et autres tissus Collagène : protéine la plus abondante du corps Kératine (cheveux) 16

Longue chaîne d AA d = une protéine Rôle des protéines 1.

17 Rôles des protéines (suite) 2. Régulation R : les hormones La plupart des hormones sont des protéines (même si certaines sont des stéro roïdes (cholestérol)). insuline et glucagon : régulation du glucose sanguin. vasopressine (ou ADH) : régulation r de la teneur en eau du sang Rôle des protéines (suite) 3. Transport hémoglobine: lipoprotéines ines : transport de l'oxygène dans le sang transport de lipides dans le sang Globules rouges normaux Globules rouges anormaux (anémie falciforme) 17

(cholestérol)). insuline et glucagon : régulation du glucose sanguin.

18 Rôle des protéines (suite) 4. Mouvement actine et myosine : protéines contractiles du muscle 5. Immunité Anticorps (ou immunoglobulines) (il en existe une très grande variété); les anticorps nous protègent contre les substances étrangères res et les microbes. Rôles des protéines (suite) 6. Récepteurs R membranaires et transporteurs protéiques 18

Immunité Anticorps (ou immunoglobulines) (il en existe une très grande variété); les

19 Rôles des protéines (suite) 7. Les enzymes Catalyseur de réactions r chimiques Mode d actiond Spécificit cificité Mécanisme Clé-serrure Substrat Produit Tout se joue dans la forme de la protéine 7. Les enzymes 19

20 7. Les enzymes (suite) 7. Les enzymes (suite) Dénaturation des enzymes Modification de la forme de l enzyme, l donc de sa fonction. Température élevée e (45 C) ph extrême Concentration élevée e d éd électrolytes 20

21 Notre alimentation doit contenir des protéines Protéine des aliments Acides aminés Digestion Circulation Les cellules synthétisent leurs protéines à partir des acides aminés provenant de la digestion Nouvelle protéine Protéines et alimentation SI trop faible apport en protéines Autodigestion SI trop fort apport en protéines Transformation des AA en gras!!! 21

22 Quelques définitions importantes Métabolisme : Ensemble des réactions chimiques qui ont lieu dans une cellule ou l organisme Anabolisme : Partie du métabolisme qui utilise de l énergie pour former des molécules plus complexes à partir de molécules simples. Catabolisme : Partie du métabolisme qui dégrade les molécules complexes en molécules plus simples pour libérer de l énergie. Concepts à maîtriser Unité du vivant Homéostasie Régulation Glucides (mono-; di-; polysaccharides) Lipides (triglycérides; cholestérol; phospholipides) Protéines (Structure et fonctions) Enzymes Métabolisme; anabolisme; catabolisme 22

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