5. LA BIOCHIMIE : LA COMPOSITION CHIMIQUE DE LA MATIÈRE Toutes les substances chimiques qui se trouvent dans l organisme entrent dans deux grandes classes de molécules : - les composés inorganiques - les composés organiques. La seule différence entre ces deux classes est la présence ou l absence de carbone. 5.1 Les composés inorganiques 5.1.1 L eau (figure 4) Figure 4 : Sources et déperdition hydrique Elle est le composé inorganique le plus abondant et le plus important dans le corps. Elle constitue environ le 60% de la masse corporelle chez un adulte. Elle se répartit dans l organisme en deux grands espaces : - l espace intracellulaire comprend l eau qui existe à l intérieur des cellules - l espace extracellulaire comprend l eau contenue dans le plasma (sang), la lymphe, le liquide céphalo-rachidien et l espace interstitiel qui entoure les cellules. L eau assure différentes fonctions : - le transport de substances qui y sont dissoutes - l excrétion des déchets (tube digestif, reins, sueur) - la régulation de la température. 5.1.2 Les sels minéraux Le corps a besoin de sept minéraux (calcium, phosphore, potassium, soufre, sodium, chlore et magnésium) en quantité suffisante pour la fortification et le fonctionnement de nombreux organes. Une douzaine d'autres minéraux (Cu, Zn, B, Si, Mo, Mn, I, Br, F, Co, U) sont requis en quantité infime (les oligo-éléments) et sont généralement présents dans une alimentation équilibrée. 5.2 Les composés organiques 5.2.1 Les glucides Les glucides, ou hydrates de carbone, appelés communément «sucres» contiennent du carbone, de l oxygène et de l hydrogène. Ils remplissent plusieurs fonctions : - Ils fournissent l énergie nécessaire aux travaux biologiques (glucose, fructose, galactose). - Ils stockent l énergie (amidon, glycogène). - Ils constituent la structure des parois des végétaux (cellulose). - Ils composent les acides nucléiques (ribose, désoxyribose). 16
Selon leur taille, ils peuvent être classés en 3 catégories (figure 5) : - Les monosaccharides ou sucres simples Ils contiennent un (mono) sucre (saccharide) et sont les unités de base de tous les glucides, car c est grâce à leur liaison que les molécules des deux autres catégories se forment. Les plus importants sont : o le glucose (C 6 H 12 O 6 ) : le sucre présent dans le sang, est la source énergétique universelle des cellules o le fructose : converti en glucose pour remplir la même fonction. o le galactose : converti en glucose pour remplir la même fonction. o le ribose o le désoxyribose. - Les disaccharides ou sucres doubles Ils sont formés par la liaison de deux monosaccharides. Les disaccharides importants dans l alimentation : o le sucrose (glucose-fructose) : sucre de canne o le lactose (glucose-galactose) : présent dans le lait o le maltose (glucose-glucose) : aussi appelé sucre de malt, contenu dans le grain d orge. - Les polysaccharides. Ce sont de longues chaînes ramifiées de sucres simples (glucoses). Du fait de leur grande taille, ils n ont pas le goût sucré des monosaccharides et des disaccharides. Deux polysaccharides seulement sont importants pour notre organisme : o l amidon : forme sous laquelle les végétaux constituent des réserves de glucides. o le glycogène : légèrement plus petit, mais similaire à l amidon. Il est mis en réserve dans les tissus animaux, en particulier les muscles et le foie. Les glucides sont un combustible que les cellules peuvent obtenir et employer facilement, et le glucose vient en tête du «menu cellulaire». Au cours de la réaction (= respiration cellulaire) qui combine le glucose avec l oxygène, le glucose est dégradé en gaz carbonique et en eau. Une partie de l énergie libérée lorsque les liaisons du glucose sont cassées est captées par les molécules d ATP, qui représente la «devise» énergétique de toutes les cellules vivantes. Lorsqu ils ne sont pas immédiatement utilisés pour la synthèse de l ATP, les glucides sont convertis en glycogène et stockés. La respiration cellulaire : Glucose (C 6 H 12 O 6 ) + O 2 H 2 O + CO 2 + ATP. 17
Figure 5 : Structure générale des glucides 5.2.2 Les lipides Ils forment un groupe important et diversifié de composé organique. Ils contiennent du carbone, de l hydrogène et de l oxygène. La plupart des lipides sont insolubles dans l eau (hydrophobe) mais très solubles dans les autres lipides et dans des solvants organique comme l alcool. Les lipides assurent les fonctions suivantes : - Stockage de l énergie : les tissus sous-cutanés. - Isolation contre le froid : baleines et les phoques. - Amortisseurs pour certains organes : les reins, le foie, les yeux (cavités orbitales), les pieds (talons). - Composer les membranes biologiques. Selon leur structure, les ils peuvent être classés en 3 catégories (figure 6): - Les triglycérides Ils sont composés de deux types d unités de base, les acides gras et le glycérol. Ils sont composés de trois chaînes d acides gras reliées à un glycérol ce qui donne une molécule en forme de «E» qui ressemble aux dents d une fourchette. 18
- Les phospholipides Ils ressemblent beaucoup aux triglycérides. Ils en diffèrent par le fait qu un groupement phosphate est toujours présent dans la molécule pour remplacer l une des chaînes d acides gras. Les phospholipides présentent donc deux chaînes d acides gras au lieu de trois - Les stéroïdes (cholestérol) Ce sont des molécules plates formées de quatre anneaux juxtaposés ; ils ont une structure très différente de celle des graisses. 5.2.3 Les protéines Figure 6 : Structure des lipides Les protéines constituent plus de 50% de la matière organique du corps humain. L être humain possède des dizaines de milliers de protéines de différentes sortes. Elles renferment du carbone, de l oxygène, de l hydrogène et de l azote. Elles ont plusieurs fonctions : - Elles soutiennent les tissus (collagènes des ligaments et tendons, kératine des ongles, des poils et des plumes) - Elles emmagasinent des réserves (ovalbumine des œufs, caséine du lait). 19
- Elles transportent des substances (hémoglobine). - Elles transmettent des messages (hormones) d un point à l autre de l organisme. - Elles produisent le mouvement (actine et myosine des muscles) - Elles défendent l organisme (anticorps contre les substances étrangères. - Elles assurent le métabolisme. Des protéines particulières, appelées enzymes, accélèrent la vitesse des réactions biochimiques dans les cellules. - Elles peuvent s associer à certains glucides pour former des glycoprotéines, ou à des lipides et constituer des lipoprotéines. Les unités de base des protéines sont de petites molécules appelées acides aminés. Il existe 20 acides aminés différents. Les acides aminés forment des chaînes de molécules de protéines imposantes et complexes, pouvant contenir entre 50 et plusieurs milliers d acides aminés (figure 7). 5.2.4 Les acides nucléiques Figure 7 : Formation d une protéine Les acides nucléiques sont des molécules porteuses de l information génétique. On distingue deux molécules : - L acide désoxyribonucléique (ADN). - Les acides ribonucléiques (ARN) 5.2.5 Les vitamines Les vitamines sont des éléments nutritifs essentiels au bon déroulement de nombreux processus organiques. Elles interviennent dans : - La croissance - L immunité (les défenses de l organisme) - Les fonctions sanguines - Les fonctions endocriniennes (hormonales) Les vitamines se divisent en deux groupes : - Les vitamines liposolubles, qui se dissolvent dans les graisses et sont absorbées grâce à elles (A, D, E et K). - Les vitamines hydrosolubles, qui sont absorbées grâce à l eau (B et C). 20