Chaque être vivant contient des milliers de molécules différentes. On peut regrouper la plupart de ces molécules en 4 grandes familles:

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1 Les molécules du vivant Chaque être vivant contient des milliers de molécules différentes. On peut regrouper la plupart de ces molécules en 4 grandes familles: Glucides (sucres ou hydrates de carbone) Lipides (gras, huiles et stéroïdes) Protéines Acides nucléiques

2 Les glucides On divise les glucides en : Monosaccharides (sucres simples) Disaccharides (sucres doubles) Polysaccharides

3 Monosaccharides Sucres à 6 carbones (hexoses) Glucose (C 6 H 12 O 6 ) Fructose (C 6 H 12 O 6 ) Galactose (C 6 H 12 O 6 ) Certains sucres ont 5 carbones = pentoses

4 Disaccharides Les monosaccharides peuvent se lier deux à deux : Saccharose : glucose + fructose glucose-fructose + H 2 O = réaction de condensation (p. 65) ou synthèse par déshydratation (une molécule d'eau est libérée)

5 Maltose : glucose - glucose Lactose : glucose - galactose

6 Pouvoir sucrant des glucides Saccharose : 100 Les dissaccharides ne peuvent pas être directement absorbés par le sang. Ils doivent être séparés en monosaccharides par l'intestin. Ex. Intolérance au lactose Fructose : 114 Glucose : 69 Galactose : 63 Maltose : 46 Lactose : 16 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%)

7 Polysaccharides = polymères de glucoses (glu-glu-glu-glu.glu) Amidon Glycogène Cellulose

8 Amidon (p. 68) Glycogène Cellulose Formé de deux types de polymères : amylose et amylopectine = forme sous laquelle les plantes emmagasinent le glucose Abondant dans les féculents (céréales, pommes de terre, légumineuses) Digestion de l'amidon = transformation de l'amidon en glucose

9 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.

10 Amidon Glycogène Cellulose Semblable à l'amylopectine = façon de faire de réserves de glucose chez les animaux S'il y a des surplus de glucose dans le sang : glu + glu + glu + +glu S'il y a carence de glucose : glycogène Le glycogène s'accumule dans le foie et les muscles glycogène glu + glu + glu + +glu

11 Amidon (p. 68) Glycogène Cellulose Campbell, p. 70 = chaînes linéaires de glucose Liaisons (plutôt que ) (voir p. 70)

12 Forme des fibres. Ces fibres se collent ensemble pour former les tissus durs des végétaux.

13 Chaque cellule végétale est entourée d'une paroi riche en cellulose. Papier, bois, coton = cellulose Les animaux ne peuvent pas digérer la cellulose: ne peuvent pas briser les liaisons Cellulose = composante importante des fibres alimentaires

14 Cas particulier de la chitine (p. 69) = polymère de glucoses aminés (glucoses liés a un groupement NH 2 ) et imprégné de CaCO 3 Forme la carapace extérieure (exosquelette) des Arthropodes (crustacés, insectes, araignées, etc.). Forme aussi la paroi rigide des cellules des Mycètes (champignons).

15 Rôle des glucides Structure : cellulose et chitine surtout Énergie Tous les glucides peuvent se transformer en glucose. Glucose = "carburant" dans la respiration cellulaire 1 glucose + 6 O 2 6 CO H 2 O + Énergie

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17 Les lipides Triglycérides (graisses et huiles) Phospholipides (ou phosphoglycérolipides) Stéroïdes

18 Triglycérides (ou triacylglycérol) (p. 72) = molécules formées de 1 glycérol lié à 3 acides gras

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20 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. Les huiles monoinsaturées favorisent la baisse des LDL ("mauvais" cholestérol). Plusieurs doubles liaisons. Les huiles polyinsaturées font baisser les LDL, mais aussi les HDL.

21 Gras saturés: Gras animal en général Solide à la température de la pièce Consommation liée à des problèmes cardio-vasculaires Gras insaturés: Gras végétal en général (beaucoup d'exceptions quand même) Liquide à la température de la pièce

22 On désigne souvent les acides gras insaturés par le carbone de la première double liaison (en partant du groupement méthyl). Chaque carbone est désigné par la lettre oméga ( ) et le numéro de sa position. Acide La plupart des gras insaturés dans la diète nord-américaine sont de type 6. Il serait avantageux selon plusieurs études d'augmenter la quantité d'acide gras 3 dans la diète. Acide 6 On retrouve des acides gras 3 surtout dans les poissons gras d'eau froide (saumon, truite, hareng, maquereau). Acide 3

23 Hydrogénation d'une huile insaturée:

24 Rôle principal des triglycérides: = Réserve d'énergie Surplus en lipides, glucides ou protéines alimentaires peuvent se transformer en gras. 1 g graisse = 2 fois plus d'énergie que 1 g de glucide Animaux mettent en réserve l'énergie surtout sous forme de gras alors que les plantes le font surtout sous forme d'amidon. Pourquoi (p. 73)?

25 Phosphoglycérolipides (ou phospholipides) (p. 74) Formé de : 1 glycérol 2 acides gras 1 groupement phosphate Forment les membranes des cellules (voir chapitre suivant) Voir l'illustration de la phosphatidylcholine (ou lécithine), p. 73

26 Groupement chimique contenant du P et du N Glycérol Acides gras

27 Comportement des phosphoglycérolipides face à l'eau: Groupement phosphate hydrophile Acides gras hydrophobes

28 Les phosphoglycérolipides dans l'eau peuvent s'assembler en une double membrane et former de petites sphères (liposomes) La membrane des cellules est formée d'une double couche de phosphoglycérolipides associés à d'autres molécules.

29 Les stéroïdes (74) = molécules formées d'un squelette de 4 cycles de carbone (noyau stérol). Le plus connu = cholestérol Entre dans la composition des membranes cellulaires. Sert à fabriquer certaines hormones (hormones stéroïdes, testostérone et oestrogènes, par exemple).

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31 Les protéines 50% du poids sec de la plupart des cellules = protéines Remplissent de nombreuses fonctions Molécules les plus variées Protéines = polymères d'acides aminés

32 Il y a 20 sortes différentes d'acides aminés (voir p. 75)

33 Liaison peptidique: Campbell, p. 76

34 Ex. le lysosyme (p. 78) : 129 acides aminés 1er acide aminé (Lysine) 129e acide aminé (Leucine) Structure primaire de la protéine = ordre dans lequel sont placés les acides aminés.

35 Les protéines sont des molécules très variées: On peut imaginer: 3,6 millions de protéines différentes de 10 acides aminés chacune, 1,3 milliards de 15 acides aminés, 15,5 milliards de 25 acides aminés. Si on assemblait au hasard 129 acides aminés pigés au hasard parmi les 20, il y aurait une chance sur d'obtenir du lysosyme.

36 La protéine assemblée se replie pour former une structure tridimensionnelle précise: Campbell, p. 84

37 Hexokinase Insuline Lysosyme

38 Facteurs responsables du repliement (81) : Effet hydrophobe Liaisons H Liaisons ioniques Pont disulfures Que se produirait-il si on changeait, au hasard, dans une protéine donnée, un acide aminé par un autre?

39 Campbell, p.80 Certaines parties de la protéine peuvent adopter une forme régulière = structure secondaire: Feuillet bêta Hélice alpha Pas de conformation régulière Forme finale = structure tertiaire

40 Feuillets bêta Hélices alpha Acétylcholinestérase

41 Feuillets bêta en jaune Hélices alpha en violet

42 Beaucoup de protéines sont formées de plusieurs chaînes d'acides aminés qui s'imbriquent les unes dans les autres = structure quaternaire Ex. 2 chaînes Hémoglobine : 2 chaînes alpha et 2 chaînes bêta 2 chaînes Voir aussi le collagène dans Campbell, P. 82

43 Principales fonctions des protéines 1. Structure 2. Régulation du métabolisme 3. Mouvement 4.Transport de molécules 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme (les enzymes)

44 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4.Transport 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme Les protéines peuvent former des fibres ou des tubes qui peuvent s'assembler pour former des structures solides. Ex. le collagène et la kératine

45 Collagène : formé de trois chaînes d'acides aminés imbriquées

46 Collagène forme la peau (derme), les tendons, les ligaments, l'armature des os, etc. Collagène = protéine la plus abondante de l'organisme.

47 Kératine : forme les ongles, la couche cornée de la peau, les plumes, les écailles, les sabots, etc.

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49 1. Structure 2. Régulation du métabolisme : les hormones 3. Mouvement 4.Transport 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme La plupart des hormones sont des protéines Ex. L'insuline : 2 chaînes pour un total de 51 ac. Aminés La vasopressine : 1 chaîne courte de 9 ac. aminés N.B. Certaines hormones sont des stéroïdes

50 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme Mouvements dus à 2 protéines : l'actine et la myosine. Les cellules formant les muscles sont remplies de ces protéines. L'hémoglobine : transporte l'oxygène La myoglobine : transporte l'oxygène dans les muscles L'albumine sérique : transporte le gras dans le sang

51 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport Les anticorps (ou immunoglobulines) sont faits de protéines 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme Anticorps IGE Beaucoup de substances chimiques traversent la membrane des cellules en passant par des canaux formés par des protéines.

52 Certaines protéines forment un canal pouvant s'ouvrir ou se fermer. Canal responsable de l'expulsion du chlore hors des cellules.

53 1. Structure 2. Régulation du métabolisme 3. Mouvement 4.Transport 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme : les enzymes La plupart des réactions chimiques qui se déroulent dans la cellule sont catalysées par des protéines spéciales: les enzymes. Enzyme = catalyseur Catalyseur = substance qui active une réaction chimique qui, sans le catalyseur, serait très lente ou impossible. Ex. synthèse ou digestion du saccharose

54 L'enzyme abaisse le niveau d'activation de la réaction Réaction sans enzyme Énergie d'activation de la réaction sans enzyme Énergie d'activation de la réaction avec enzyme Réaction avec enzyme Énergie dégagée par la réaction Campbell, p. 102

55 Campbell, p. 103 Mode d'action d'une enzyme L'enzyme peut resservir à faire à nouveau la réaction

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57 LE MÉTABOLISME Le ou les produits d une première réaction chimique sont souvent les réactifs d une autre réaction chimique. Les réactions chimiques qui se déroulent successivement forment une voie métabolique. Voie métabolique principale A B C D E H Voie métabolique secondaire Chaque étape est catalysée par une enzyme

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59 Ex. les premières étapes de la respiration cellulaire : p Chaque étape est catalysée par une enzyme spécifique. Réactions illustrées aux pages Quelques centaines des milliers de réactions qui se déroulent dans la cellule p. 92

60 L'enzyme ne peut fonctionner que si elle possède une forme parfaitement adaptée à la ou aux molécules qu'elle catalyse. Les enzymes peuvent se déformer = dénaturation de l'enzyme Enzymes sensibles: aux températures élevées au ph trop élevé ou trop faible Campbell, p. 83

61 Les enzymes peuvent servir à assembler de petites molécules en plus grosses = anabolisme OU à défaire de grosses molécules en plus petites = catabolisme OU à modifier des molécules en d'autres molécules semblables (changer un glucose en fructose, par exemple) Une enzyme donnée ne peut catalyser qu'une réaction bien précise. Il y a donc autant d'enzymes différentes que de réactions différentes.

62 INHIBITION ENZYMATIQUE Un substrat peut normalement se lier au site actif de l enzyme Site actif Un inhibiteur compétitif imite le substrat et entre en compétition avec lui pour s introduire dans le site actif. Inhibiteur compétitif Un inhibiteur non compétitif se lie à l enzyme et altère la conformation de l enzyme de sorte que le site actif ne peut plus s associer au substrat. Campbell, p. 105 Inhibiteur non compétitif

63 LES ENZYMES ALLOSTÉRIQUES Un activateur allostérique stabilise la forme active Un inhibiteur allostérique stabilise la forme inactive

64 LA RÉGULATION DES VOIES MÉTABOLIQUES X Voie métabolique A B C D E E 1 E 2 E 3 E 4 La molécule E est un inhibiteur allostérique de l enzyme E 1

65 LA RÉGULATION DES VOIES MÉTABOLIQUES GO Voie métabolique A B C D E E 1 E 2 E 3 E 4 La molécule A est un activateur allostérique de l enzyme E 1

66 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