COMPOSITION CHIMIQUE DE LA MATIERE VIVANTE On distingue 2 grands groupes : Les substances organiques contiennent toutes du carbone. Les substances minérales sont composées surtout des autres éléments chimiques à l exception du gaz carbonique CO 2, des ions bicarbonate HCO 3 -, du monoxyde de carbone CO, des hydrocarbures, etc. I. LES SUBSTANCES MINERALES A. L EAU (H 2 O) C est le composé principal de la matière vivante : l eau représente entre 60 et 70% du poids total du corps humain (environ 75% pour le nourrisson). L eau se trouve dans l organisme sous 2 formes : L eau libre présente dans les différents compartiments de l organisme : intracellulaire, interstitiel, plasma sanguin, lymphe, etc. L eau liée à des substances hydrosolubles comme les protéines. B. LES SELS MINERAUX Ils peuvent se dissocier en ions : cations chargés positivement (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, etc.), anions chargés négativement (Cl -, HCO - 3, HPO 2-4 / H 2 PO - 4, SO 2-4, etc.). Leur répartition est différente selon le compartiment considéré : Le secteur extracellulaire (compartiment interstitiel et plasma sanguin) est riche en ions Na + et Cl -. Le secteur intracellulaire est riche en ions K + et HPO 2-4. C. LES OLIGO-ELEMENTS Ils sont présents en très faible quantité dans l organisme (= éléments traces) mais sont indispensables : fer, iode, cuivre, manganèse, zinc, cobalt, etc. Ex. : Le fer est présent dans l hémoglobine et permet la fixation de l oxygène à celle-ci. L iode est présent dans les hormones thyroïdiennes T3 et T4. Le fluor est présent dans l émail des dents. Matière vivante 1
Matière vivante 2
II. LES SUBSTANCES ORGANIQUES A. LES GLUCIDES Les sucres sont composés de carbone, d hydrogène et d oxygène. Dans l organisme, les glucides assurent le rôle de sources d énergie. 1. GLUCIDES SIMPLES Ils sont constitués d 1 seule molécule glucidique. On trouve : Le glucose, principale source d énergie des cellules. Le fructose, sucre des fruits. Le galactose, présent dans le sucre du lait ou lactose. 2. DISACCHARIDES Ils sont constitués de 2 molécules glucidiques. On trouve : Le saccharose ou sucrose : association d un glucose et d un fructose (= sucre de canne ou de betterave, sucre de table). Le lactose : association d un galactose et d un glucose (= sucre du lait). Les glucides simples et les disaccharides sont utilisables rapidement par l organisme : ce sont des sucres rapides. 3. POLYSACCHARIDES Ce sont des molécules géantes (= macromolécules) constituées d un grand nombre de molécules de glucose reliées les unes aux autres. Les polysaccharides sont lentement utilisables par l organisme : ce sont des sucres lents. Matière vivante 3
On trouve : Les polysaccharides d origine végétale : amidon dans les féculents et cellulose dans les fibres alimentaires. Le glycogène d origine animale. Le glycogène est présent dans les muscles : c est une source d énergie importante pour les cellules musculaires. Le glycogène est également présent dans le foie : dans ce cas, il intervient dans le maintien de la glycémie durant la période de jeûne et permet ainsi au taux sanguin de glucose de rester constant entre 0,7 et 1,1 g/l. B. LES LIPIDES Ce sont les corps gras qui sont insolubles dans l eau et composés principalement de carbone, d hydrogène et d oxygène. 1. ACIDES GRAS Ce sont les lipides les plus simples. 2. GLYCERIDES Ce sont les lipides les plus abondants de l organisme. Ils sont stockés dans le tissu adipeux. Ils correspondent à la 2 ème matière première (= par ordre d importance) pour la production d énergie après les glucides : les glycérides constituent une réserve d énergie utilisée en cas de pénurie. On a 3 types de glycérides : Les monoglycérides : association d 1 molécule de glycérol (= glycérine) avec 1 acide gras. Les diglycérides : association d 1 molécule de glycérol avec 2 acides gras. Les triglycérides : association d 1 molécule de glycérol avec 3 acides gras (= correspondent aux glycérides majoritaires dans l organisme). Matière vivante 4
3. STEROÏDES Le plus important est le cholestérol qui est présent dans la membrane plasmique des cellules et dans les lipoprotéines du sang. Certaines hormones sont des stéroïdes : hormones sexuelles (= oestrogènes, progestérone et testostérone), hormones minéralocorticoïdes (= aldostérone), hormones glucocorticoïdes (= cortisol, cortisone). La vitamine D qui est aussi une hormone a également une structure stéroïde. 4. PHOSPHOLIPIDES OU PHOSPHOGLYCERIDES Ce sont des lipides qui contiennent du phosphore sous forme de groupement phosphate. Le plus important des phospholipides est la lécithine qui est présente dans les membranes cellulaires et les lipoprotéines sanguines (= plasmatiques). Remarque : Le rôle des lipoprotéines plasmatiques est de transporter les lipides (= insolubles dans le plasma) d un tissu à l autre par l intermédiaire de la circulation sanguine. Les lipoprotéines plasmatiques sont : les chylomicrons, les VLDL, les LDL, les HDL. Matière vivante 5
C. PROTIDES 1. ACIDES AMINES Ce sont les protides les plus simples. Ils sont composés de carbone, d hydrogène, d oxygène, d azote et pour certains de soufre. On retrouve principalement 20 acides aminés dans les peptides et les protéines. 2. POLYPEPTIDES ET PROTEINES Ce sont des protides contenant des acides aminés reliés les uns aux autres par des liaisons peptidiques. L association de : 2 acides aminés donne un dipeptide ; 3 acides aminés donne un tripeptide. De petits peptides peuvent avoir un intérêt biologique. Ex. : Les hormones ocytocine et vasopressine (= ADH pour hormone antidiurétique) sont composées de 9 acides aminés (= nanopeptides). L ocytocine provoque les contractions utérines au moment de l accouchement et stimule l éjection du lait maternel par les glandes mammaires. L ADH stimule la réabsorption de l eau par les reins et la constriction des artères. Matière vivante 6
Les protides composés jusqu à 100 acides aminés sont appelés polypeptides. Ex. : L insuline qui est une hormone contrôlant la glycémie (= effet hypoglycémiant). Au-delà de 100 acides aminés, les protides deviennent des protéines. Certains polypeptides et certaines protéines sont constitués de plusieurs chaînes polypeptidiques. Certaines protéines sont liées à des glucides : ce sont les glycoprotéines. 3. FONCTIONS DES POLYPEPTIDES ET DES PROTEINES Les polypeptides et les protéines ont un rôle de : Structure (ex. : protéines présentes dans les membranes plasmiques des cellules). Transport (ex. : lipoprotéines plasmatiques qui transportent les lipides d un tissu à l autre par l intermédiaire de la circulation sanguine). Hormones : certaines sont des protéines ou des polypeptides. Neurotransmetteurs : certains sont des peptides (et certains sont des acides aminés). Défense de l organisme : défense non spécifique (= protéines antimicrobiennes comme les protéines du complément et les interférons) et système immunitaire (= anticorps). Enzymes : accélèrent les réactions biochimiques du métabolisme cellulaire. Facteurs de coagulation : certains sont des protéines, etc. D. LES ACIDES NUCLEIQUES Ils sont composés de nucléotides. 1. NUCLEOTIDES Ce sont des associations entre une base purique (= A ou G) ou pyrimidique (= C ou T ou U), un sucre (= ribose ou désoxyribose) et un groupement phosphate P. On trouve : Les ribonucléotides : Base (adénine A ou guanine G ou cytosine C ou uracile U) + ribose + P. Les désoxyribonucléotides : Base (adénine A ou guanine G ou cytosine C ou thymine T) + désoxyribose + P. Matière vivante 7
L ATP ou adénosine triphosphate est un fournisseur d énergie à la cellule ; celle-ci ne peut survivre que si elle dispose de suffisamment d ATP. L ATP correspond donc à l énergie de la cellule. L ATP est un ribonucléotide constitué d une adénine A, d un ribose et de 3 groupements phosphate liés les uns aux autres. Les glucides et les lipides sont des sources d énergie pour la cellule (= nutriments) : leur catabolisme (= dégradation biochimique) est responsable de la formation de molécules d ATP au sein de la cellule. 2. ACIDE DESOXYRIBONUCLEIQUE : ADN Il est constitué par l enchaînement des 4 désoxyribonucléotides : Base (adénine A ou guanine G ou cytosine C ou thymine T) + désoxyribose + P. C est la molécule centrale des chromosomes. Matière vivante 8
Les chromosomes sont ainsi composés de la molécule d ADN associée à de nombreuses protéines. Dans le noyau des cellules humaines, il y a 23 paires de chromosomes (= 46 chromosomes). L ADN des chromosomes est porteur de l information génétique sous la forme des gènes. Un gène correspond à une portion de chromosome et est donc constitué de l enchaînement des 4 désoxyribonucléotides : il contient les instructions nécessaires pour la synthèse d une protéine unique (1 gène 1 protéine). Une partie des informations génétiques d un organisme sont exprimées sous forme de protéines dont les instructions de fabrication sont contenues dans l ADN localisé au sein des chromosomes. Matière vivante 9
3. ACIDE RIBONUCLEIQUE : ARN Il est constitué par l enchaînement des 4 ribonucléotides : Base (adénine A ou guanine G ou cytosine C ou uracile U) + ribose + P. Il est l intermédiaire indispensable entre le gène localisé dans un chromosome et la protéine codée : 1 gène (= ADN) 1 ARN messager 1 protéine (= l ARN m) Matière vivante 10
: Matière vivante 11