« Les principaux constituants de la matière vivante » : différence entre les versions

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Les enzymes digestives vont permettre la digestion.
Les enzymes digestives vont permettre la digestion. Elles vont réaliser l’hydrolyse des aliments.

Les nutriments ainsi obtenus dans l’intestin grêle vont se retrouver dans le sang (directement ou via la lymphe) par le phénomène d’absorption. Le sang transportera ensuite les nutriments aux cellules composant l’organisme.
Les nutriments ainsi obtenus dans l’intestin grêle vont se retrouver dans le sang (directement ou via la lymphe) par le phénomène d’absorption. Le sang transportera ensuite les nutriments aux cellules composant l’organisme.


====Que vont faire les cellules de ces nutriments ?====
====Que vont faire les cellules de ces nutriments ?====


La cellule transforme les nutriments en énergie, c'est à dire en ATP.
La cellule transforme les nutriments en énergie, c'est à dire en ATP. Cette transformation se fait en consommant de l’oxygène (dioxygène : O<SUB>2</SUB>) transporté également par le sang (via le système respiratoire).

Il faut noter que le stock d'ATP est très faible dans l'organisme.
Il faut noter que le stock d'ATP est très faible dans l'organisme. L'énergie est donc stockée sous forme de glycogène, de créatine-phosphate et de trigycérides pour l'essentiel.
De cette transformation résulte des déchets CO2 et H2O. Le CO2 va repartir vers l'air via le sang et les poumons, l'H2O repart essentiellement vers l'extérieur via le sang, les reins et les poumons.

[[image:image002.gif]]

De cette transformation résulte des déchets : CO<SUB>2</SUB> et H<SUB>2</SUB>O. Le CO<SUB>2</SUB> va repartir vers l’air via le sang et les poumons, l’H<SUB>2</SUB>O repart essentiellement vers l’extérieur via le sang, les reins et les poumons.

[[Image:Panneau attention 20.png]] Les nutriments renferment de l’énergie sans en contenir eux-mêmes (ce ne sont pas des piles !).
C’est ce que l’on appelle l’énergie potentielle.

[[Image:Image004constituants.gif]]

Les enzymes déclenchent la réaction : elles ont un rôle de catalyseur.


====Qu’est-ce que l’équilibre énergétique ?====
====Qu’est-ce que l’équilibre énergétique ?====
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*Po<SUB>i</SUB> > Po<SUB>e</SUB> &rarr; hypotonie
*Po<SUB>i</SUB> > Po<SUB>e</SUB> &rarr; hypotonie


====La liaison hydrogène====


Les molécules dont la masse est sensiblement égale à l’eau, telle que le méthane (CH<SUB>4</SUB>), sont à l’état gazeux à température ordinaire ; seule l’eau et à l’état liquide. La molécule d’eau possède une grande cohésion liée à la structure même de la molécule. Chacun des atomes d’hydrogène partage une paire d’électrons avec un atome d’hydrogène. C’est la polarité des molécules d’eau et le fait qu’elles peuvent former des liaisons hydrogènes qui expliquent les propriétés particulières de l’eau.

[[Image:Image012constituants.gif]]


===Les éléments minéraux===
===Les éléments minéraux===
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</td>
</td>
</tr>
</tr>
</table>





Tous ces éléments entre dans la classe des atomes ou éléments atomiques.

[[Image:Image014constituants.gif]]

Le noyau contient : les protons et les neutrons. Autour du noyau se trouvent les électrons qui constituent le nuage électronique. Ces électrons sont répartis en niveaux énergétiques ou couches électroniques : K (contient jusqu’à 2 électrons), L (8 électrons), M, N.


<table border="1" bordercolor="#000000" cellpadding="5" cellspacing="0" width="686">
<tr>
<td bgcolor="#ffcc00" height="15" width="114">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><b>Nom de l’atome</b></p>

</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>Symbole</b></font></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>Nbre
masse</b></font></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="58">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>N°
atomique</b></font></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>Protons</b></font></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>Electrons</b></font></p>

</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>Neutron</b></font></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="38">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1"><b>Valence</b></font></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="95">

<h4 class="western" align="center" lang="fr-FR"><font size="1">bNuage
électronique</font></h4>
</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td height="16" width="114">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Carbone</p>
</td>
<td width="58">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">C</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">12</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">6</p>

</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">6</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">6</p>
</td>
<td width="58">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">6</p>
</td>
<td width="38">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">4</p>
</td>
<td width="95">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">K<sup>2</sup>L<sup>4</sup></p>

</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td height="16" width="114">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Hydrogène</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">H</p>

</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">1</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">1</p>
</td>
<td width="58">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">1</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">1</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">0</p>

</td>
<td width="38">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">1</p>
</td>
<td width="95">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">K<sup>1</sup></p>
</td>

</tr>
<tr valign="top">
<td height="16" width="114">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Oxygène</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">O</p>
</td>

<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">16</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">8</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">8</p>

</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">8</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">8</p>
</td>
<td width="38">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">2</p>
</td>
<td width="95">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">K<sup>2</sup>L<sup>6</sup></p>
</td>
</tr>

<tr valign="top">
<td height="16" width="114">
<p class="western" align="justify" lang="en-GB">Azote</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="en-GB">N</p>
</td>
<td width="58">

<p class="western" align="center" lang="en-GB">14</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="en-GB">7</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="en-GB">7</p>

</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="en-GB">7</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="en-GB">7</p>
</td>
<td width="38">

<p class="western" align="center" lang="en-GB">3</p>
</td>
<td width="95">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><span lang="en-GB">K<sup>2</sup>L<sup>5</sup></span></p>
</td>
</tr>

<tr valign="top">
<td height="16" width="114">
<p class="western" align="justify" lang="en-GB">Phosphore</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">P</p>
</td>
<td width="58">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">31</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">15</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">15</p>

</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">15</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">16</p>
</td>
<td width="38">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">3</p>
</td>
<td width="95">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">K<sup>2</sup>L<sup>8</sup>M<sup>5</sup></p>
</td>

</tr>
<tr valign="top">
<td height="15" width="114">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Soufre</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">S</p>
</td>

<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">32</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">16</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">16</p>

</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">16</p>
</td>
<td width="58">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">16</p>
</td>
<td width="38">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">2</p>
</td>
<td width="95">
<p class="western" style="page-break-after: avoid;" align="center" lang="fr-FR">
K<sup>2</sup>L<sup>8</sup>M<sup>6</sup></p>

</td>
</tr>
</table>


Pour acquérir la structure du gaz rare le plus proche, l’élément atomique partage un ou plusieurs électrons avec un autre élément atomique, et ce en fonction de sa valence. Entre ses 2 éléments, il pourra s’établir une liaison de covalence.

Il existe un autre moyen d’acquérir la structure du gaz rare le plus proche : par gain ou perte d’électrons. En cas de perte d’électrons, la charge globale devient positive, on obtient un cation. En cas de gain, la charge devient négative, on a alors à faire à un anion.


====Cas particulier du carbone====
====Cas particulier du carbone====
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[[Image:exemple.gif]] : Les 2 mains d’un individus sont [[w:chirale|chirales]].
[[Image:exemple.gif]] : Les 2 mains d’un individus sont [[w:chirale|chirales]].


====Les principales fonctions organiques====


On appelle Radical un groupement fonctionnel n’intervenant pas dans la fonction principale.

<table border="1" bordercolor="#000000" cellpadding="5" cellspacing="0" width="686">
<tr valign="top">

<td bgcolor="#ffcc00" width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><b>Fonction
organique</b></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR"><b>schémas</b></p>
</td>
<td bgcolor="#ffcc00" width="303">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><b>Remarques,
définitions</b></p>

</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Alcool</p>
</td>
<td width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image020constituants.gif]]</p>

</td>
<td width="303">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1">Les
fonctions alcools sont des fonctions organiques pour lesquelles un
groupe hydroxyle est porté par un atome de carbone
tétragonal (lui-même lié à des atomes
par 4 liaisons simples) On distingue les alcools I, II et III.</font></p>
</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Aldéhyde et
cétone</p>

</td>
<td width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image022constituants.gif]]</p>
</td>
<td width="303">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1">Les
fonctions aldéhydes et cétones sont des fonctions
organiques pour lesquelles le carbone fonctionnel porte un groupe
carbonyle. Le carbone est trigonal. Selon la nature des radicaux,
on distinguera la fonction aldéhyde ou la fonction cétone.</font></p>
</td>
</tr>

<tr valign="top">
<td width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Carboxylique</p>
</td>
<td width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image024constituants.gif]]</p>
</td>
<td width="303">

<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><font style="font-size: 8pt;" size="1">Le
carbone fonctionnel trigonal porte un groupe hydroxyle. Les
molécules portant une fonction carboxylique présentent
un caractère acide.</font></p>
</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Amine</p>
</td>
<td width="198">

<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image026constituants.gif]]</p>
</td>
<td width="303">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">R' peut être égal à H
</p>
</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td width="154">

<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Ester</p>
</td>
<td width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image028constituants.gif]]</p>
</td>
<td width="303">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><br>
</p>

</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Amide</p>
</td>
<td width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image030constituants.gif]]</p>

</td>
<td width="303">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR"><br>
</p>
</td>
</tr>
<tr valign="top">
<td width="154">
<p class="western" align="justify" lang="fr-FR">Ether-oxyde</p>

</td>
<td width="198">
<p class="western" align="center" lang="fr-FR">
[[Image:Image032constituants.gif]]</p>
</td>
<td width="303">
<p class="western" style="page-break-after: avoid;" align="justify" lang="fr-FR">
<br>
</p>
</td>

</tr>
</table>


===Les Glucides===
===Les Glucides===

Version du 8 novembre 2005 à 20:04

Fichier:Matiere vivante.jpeg


Généralités

L’homme est un organisme qui a besoin d’énergie pour vivre

L’être humain est un être vivant car il utilise de l’énergie chimique pour vivre. Cette énergie est sous forme d’ATP (Adénosine Tri Phosphate), c’est le "combustible" cellulaire de l'organisme.

L'unité énergétique internationale est le kJ (kilo Joule) mais on trouve encore des indications en kCal (kilo Calorie) : 1 kJ=0,24 kCal ou 1 kCal=4,19 kJ.

L'apport énergétique alimentaire journalier doit être d'environ 11 300 kJ pour l'homme adulte et 8 400 kJ pour la femme adulte.

Que fait l'organisme de cette énergie ? Où sera-t-elle utilisée ?

  • 55% pour le métabolisme basal = fonctionnement des organes vitaux (respiration, circulation, activité cérébrale). On mesure le métabolisme basal en plaçant l'individu dans une enceinte thermorégulée et dans une situation de repos intellectuel et physique.
  • 45% pour le métabolisme extra-basal :
    • travail musculaire : 25%
    • thermorégulation : 10%
    • activité dynamique spécifique (appareil digestif et urinaire) : 10%

Origine de l'ATP

L'ATP est d'origine alimentaire.

Les aliments sont des mélanges composés de glucides, lipides, protides, acides nucléiques,sels minéraux, vitamines, eau. Les molécules organiques sont des molécules complexes (ou macro-éléments) de poids moléculaire important. Ces aliments vont devoir subir une digestion pour être transformées en molécules simples de faible poids moléculaire ou nutriments (sauf pour sels minéraux, vitamines, eau).


des aliments aux nutriments
aliments nutriments
Glucides oses (glucose)
Lipides acides gras + glycérol
Protides acides aminés
Sels minéraux Sels minéraux
Vitamines, H2O Vitamines, H2O

Les enzymes digestives vont permettre la digestion. Elles vont réaliser l’hydrolyse des aliments.

Les nutriments ainsi obtenus dans l’intestin grêle vont se retrouver dans le sang (directement ou via la lymphe) par le phénomène d’absorption. Le sang transportera ensuite les nutriments aux cellules composant l’organisme.

Que vont faire les cellules de ces nutriments ?

La cellule transforme les nutriments en énergie, c'est à dire en ATP. Cette transformation se fait en consommant de l’oxygène (dioxygène : O2) transporté également par le sang (via le système respiratoire).

Il faut noter que le stock d'ATP est très faible dans l'organisme. L'énergie est donc stockée sous forme de glycogène, de créatine-phosphate et de trigycérides pour l'essentiel.

De cette transformation résulte des déchets : CO2 et H2O. Le CO2 va repartir vers l’air via le sang et les poumons, l’H2O repart essentiellement vers l’extérieur via le sang, les reins et les poumons.

Fichier:Panneau attention 20.png Les nutriments renferment de l’énergie sans en contenir eux-mêmes (ce ne sont pas des piles !).
C’est ce que l’on appelle l’énergie potentielle.

Fichier:Image004constituants.gif

Les enzymes déclenchent la réaction : elles ont un rôle de catalyseur.

Qu’est-ce que l’équilibre énergétique ?

On parle d’équilibre énergétique lorsque les entrées d’énergies sont égales aux dépenses énergétiques. Cela correspond à la quantité d’énergie dont l’organisme a besoin chaque jour pour fonctionner.

 : Une femme a droit quotidiennement à 8 400 kJ. Si elle mange pour 10 000 kJ, les 1 600 kJ excédentaires seront stockés. Lors d’un travail musculaire intense inhabituel les quantités entrées sont généralement insuffisantes et l’organisme puisera dans les réserves énergétiques.

L’être humain est une machine nécessitant un entretien permanent

 : Dans le cas d’une fracture, l’organisme va procéder à une synthèse osseuse pour élaborer un nouveau tissu osseux. Le tissu osseux est constitué de cellules osseuses (ostéocytes) constituées elles-mêmes de protides, lipides, glucides, acides nucléiques et calcium. Comme ces nutriments servent bâtir l’organisme, on les appelle nutriments bâtisseurs.

 : Lors d’une hémorragie il y a baisse de la volémie (volume sanguin). Le sang est constitué de plasma et de cellules sanguines (globules rouges et blancs, plaquettes). Après l’hémorragie il faut donc synthétiser de nouvelles cellules. Les globules rouges contiennent des molécules protéiques d’hémoglobine renfermant elle-même du fer. Pour la synthèse de globules rouges il y a donc un besoin en fer. Dans les conditions normales, un homme à besoin de 10 mg/jour et la femme de 16 à 18 mg/jour (besoin supérieur à cause des pertes menstruelles). Dans l’organisme, le fer est stocké dans le sang et dans le foie.

Croissance et renouvellement

Croissance

  • Un enfant a des besoins énergétiques plus importants qu’un adulte.
  • Un adulte a des besoins énergétiques plus importants qu’un vieillard.




kilojoules

Garçons 10 à 12 ans

10 900

Adolescents 16 à 19 ans

12 800

Filles 10 à 12 ans

9 800

Adolescentes 16 à 19 ans

9 700

ADULTES DE SEXE MASCULIN FRANÇAIS


Activité physique habituelle

11 300

Personnes ayant une activité physique importante

12 500

ADULTES DE SEXE FEMININ FRANÇAIS


Activité physique habituelle

8 400

Personnes ayant une activité physique importante

9 200

Femme enceinte, ajouter à la ration le 1er trimestre

+

400

Femme enceinte, ajouter à la ration le 2ème et 3ème trimestre

+

1 000

Femme qui allaite, ajouter à la ration

+

2 100

Personnes âgées

-

10 à 20 %

Construction

La construction de l’organisme repose sur l’apport journalier en nutriments bâtisseurs : glucides, protéines, sels minéraux, lipides et acides nucléiques.

 : La diminution importante de la quantité d’acides aminés essentiels peut entraîner une maladie, fréquente dans les pays en voie de développement : la Kwashiorkor. La carence due à une alimentation céréalière pauvre en protéines, provoque chez l’enfant, après sevrage, des œdèmes des membres inférieurs et du visage, une fonte musculaire et une dépigmentation de la peau.

Fichier:Panneau attention 20.png L’alimentation devrait être composée de :

  • 50 à 55 % de glucides (édulcorants et non édulcorants)
  • 12 à 15 % de protéines (animales et végétales)
  • 32 à 35% de lipides (animaux et végétaux)

De plus, il faut 1,5 l d’H2O par jour, des sels minéraux et des vitamines : A pour la vision, B1 (thiamine) pour le système nerveux, B12 pour l'absorption du fer, B9 (acide folique) pour la maturation de l’hémoglobine, B pour la fixation du Ca, E pour les fonctions de reproduction, K pour la coagulation du sang, PP pour la peau.

Les constituants chimiques de la matière vivante

Fichier:Image006constituants.gif

Certains des nutriments présentent un rôle fonctionnel.

 : Ca2+ : coagulation du sang, Fe : fixation de l’O2 sur l’hémoglobine.

L’ensemble des réactions se déroulant dans l’organisme s’appelle le métabolisme. On distingue deux types de réactions :

  • Réactions de synthèse = anabolisme
  • Réactions de dégradation = catabolisme

Schéma général du métabolisme

Fichier:Image008constituants.gif

Composition chimique

L’organisme est composé d’éléments organiques et d’éléments minéraux.

Eléments de la matière organique
CarboneC19,37 % 20 %
HydrogèneH9,31 % 10 %
OxygèneO62,81 % 63 %
SoufreS0,64 %
PhosphoreP0,63 %
AzoteN5,14 % 5 %
Total97,90 % 98 %

Les éléments atomiques de la matière organique représentent 98 % de la matière chimique totale (il s'agit ici vraisemblablement de pourcentages relatifs des masses de matière organique sêche : on ne prend pas l'eau en compte dans cette analyse).

Eléments de la matière minérale

Ca2+ + Cl- + Mg2+ + HCO- + Fe2+ + K+ + PO43- + Na+ + autres oligoéléments  2%

Les Constituants Minéraux

L’eau

Composition en eau de l’organisme

L’organisme est constitué de 60 % d’eau, les 40 % restants sont appelés matière sèche.

 : pour un homme de 70 kg : teneur en H2O = 70 x 60 %= 42 l, et matière sèche = 70 - 42 = 28 kg (car 1 l d’H2O = 1 kg).

La matière sèche est constituée de matière organique (95 % des 40 %) et de matière minérale (5 % des 40 %).

 : pour un homme de 70 kg : matière organique= 28 x 95 % = 26,6 kg et matière minérale = 28 - 26,6 = 1,4 kg.

Répartition de l’eau dans l’organisme

Fichier:Image010constituants.gif

Eau corporelle totale 60%

Matière sèche 40%

Liquide extra-cellulaire 20%

Liquide intracellulaire

40%

Matière organique

38%

Matière minérale 2%

Liquide interstitiel (et lymphe canalisée) 16%

Plasma 4%

Le milieu intérieur comprend les liquides extracellulaires : plasma, lymphe interstitielle et lymphe canalisée.

Comment maintenir l’équilibre hydrique

Il faut que les entrées H2O = sorties H2O

  • Les sorties d’H2O (3,5 l/jour) :
  • Sueur, perspiration= perte d’eau naturelle au repos)
  • Urine
  • Liquide annexe (larmes)
  • Matières fécales (excréments)
  • Air expiré
  • Les entrées d’eau (3,5 l à prendre dans une journée) :
    • Boissons
    • Aliments
    • Métabolisme énergétique

Rôles de l’eau

C’est le solvant des principales bio-molécules, c'est à dire des substances ioniques ou non comme les protéines. Les ions et les protéines en solution contribuent à établir une certaine pression osmotique (= concentration ionique et protéique dans l’eau). Cette dernière est différente selon les milieux, c'est à dire quand la pression osmotique du liquide intracellulaire est différente de celle du liquide extracellulaire.

  • Poi < Poe → hypertonie
  • Poi > Poe → hypotonie

La liaison hydrogène

Les molécules dont la masse est sensiblement égale à l’eau, telle que le méthane (CH4), sont à l’état gazeux à température ordinaire ; seule l’eau et à l’état liquide. La molécule d’eau possède une grande cohésion liée à la structure même de la molécule. Chacun des atomes d’hydrogène partage une paire d’électrons avec un atome d’hydrogène. C’est la polarité des molécules d’eau et le fait qu’elles peuvent former des liaisons hydrogènes qui expliquent les propriétés particulières de l’eau.

Fichier:Image012constituants.gif

Les éléments minéraux

Les macro-éléments

On en distingue 2 types :

  • Les cations = ions chargés positivement : Ca2+, Mg2+, Na+, K+
  • Les anions = ions chargés négativement : Cl-, PO43- (surtout HPO42- et H2PO4-), HCO3-, SO42-

On distingue classiquement :

  • les éléments majeurs :
    • C, H, O, N (P, S) des molécules organiques ;
    • P, S, Na, Cl, Mg, K, Ca des sels minéraux ;
  • les oligoéléments


composé

Liquide intra-cellulaire

Liquide extra-cellulaire

Lymphe

Plasma

mmol/L

mmol/L

mmol/L

Sodium

10

140

140

Potassium

141

5

4.8

Calcium

0.4

2.5

2.5

Magnésium

29

1.5

0.9

Chlore

4

103

101

Hydrogénocarbonate

10

28

25

Phosphates

75

4

4

Protéines (g/L)

200

4

70

Glucose (mmol/L)

1.1

5

5

Membrane cytoplasmique →


Aucun ion n’est en équilibre entre le milieu intra et extra-cellulaire. Le déséquilibre ionique contribue à l’établissement de la pression osmotique et permet les échanges cellulaires, c'est à dire les communications de la cellule avec son environnement.


Elément

Symbole

Fonctions particulières

Calcium

Ca (Ca2+)

Composant des os et des dents. Intervient dans de nombreux processus physiologiques (contraction musculaire, coagulation du sang).

Chlore

Cl (Cl-)

Anion le plus important dans la neutralité électrique

Magnésium

Mg (Mg2+)

Composant des os. Rôle dans de nombreuses réactions chimiques (transmission neuromusculaire par exemple)

Phosphore

P (P3-)

Composant des os et des dents. Présent dans l’ATP (Adénosine Tri Phosphate), dans les Acides Nucléiques et les Phospholipides

Potassium

K (K+)

Principal cation intracellulaire, important dans les potentiels trans-membranaires et dans la contraction des cellules musculaires.

Sodium

Na (Na+)

Principal cation extracellulaire, important dans les potentiels trans-membranaires.

Les oligo-éléments

Ce sont des éléments présents en très petite quantité dans l’organisme. Il s’agit du cuivre, du cobalt, du manganèse, du zinc, du fer, du fluor, du silicium, de la silice, du molybdène, du chlore, etc.

Elément

Fonctions particulières

Fer

Entre dans la composition de l’hémoglobine, des enzymes

Iode

Intervient dans le fonctionnement de la thyroïde

Fluor

Intervient dans la composition des dents

Zinc

Nécessaire à la synthèse de l’hémoglobine

Cuivre

Entre dans la composition des enzymes cellulaires

Les Constituants Organiques

Généralités

Composition de la matière organique

La matière organique est composée de Carbone, Hydrogène Oxygène, Azote, Phosphore, Soufre.

Elément

Symbole

Fonctions particulières

Carbone

C

Entre dans la composition des glucides, lipides, protides et acides nucléiques

Hydrogène

H

Entre dans la composition des chaînes carbonées (donc de toutes les molécules organiques) et de l’eau

Oxygène

O

Entre dans la composition des glucides, lipides, protides, acides nucléiques, de l’eau. Gaz indispensable pour la respiration (O2).

Azote

N

Entre dans la composition des acides nucléiques et des protides

Phosphore

P

Entre dans la composition des acides nucléiques et des phospholipides

Soufre

S

Entre dans la composition des acides aminés soufrés



Tous ces éléments entre dans la classe des atomes ou éléments atomiques.

Fichier:Image014constituants.gif

Le noyau contient : les protons et les neutrons. Autour du noyau se trouvent les électrons qui constituent le nuage électronique. Ces électrons sont répartis en niveaux énergétiques ou couches électroniques : K (contient jusqu’à 2 électrons), L (8 électrons), M, N.


Nom de l’atome

Symbole

Nbre masse

N° atomique

Protons

Electrons

Neutron

Valence

bNuage électronique

Carbone

C

12

6

6

6

6

4

K2L4

Hydrogène

H

1

1

1

1

0

1

K1

Oxygène

O

16

8

8

8

8

2

K2L6

Azote

N

14

7

7

7

7

3

K2L5

Phosphore

P

31

15

15

15

16

3

K2L8M5

Soufre

S

32

16

16

16

16

2

K2L8M6


Pour acquérir la structure du gaz rare le plus proche, l’élément atomique partage un ou plusieurs électrons avec un autre élément atomique, et ce en fonction de sa valence. Entre ses 2 éléments, il pourra s’établir une liaison de covalence.

Il existe un autre moyen d’acquérir la structure du gaz rare le plus proche : par gain ou perte d’électrons. En cas de perte d’électrons, la charge globale devient positive, on obtient un cation. En cas de gain, la charge devient négative, on a alors à faire à un anion.

Cas particulier du carbone

Valence du Carbone = 4 → 4 liaisons de covalence possibles

Fichier:Image016constituants.gif

Lorsque les 4 valences du Carbone tétragonal portent des radicaux différents (R1 à R4), le carbone est dit asymétrique et se note C*.

Les deux molécules de la figure ci-dessus "asymétrie du carbone tétravalent" sont les images l’une de l’autre dans un miroir plan mais ne sont pas superposables : ce sont des énantiomères (ou isomères optiques). Pour vérifier l’existence d’énantiomère, on recherche la présence de carbone asymétrique. Deux énantiomères possèdent la même formule brute : ce sont des isomères avec un C*.

Fichier:Panneau attention 20.png 2 molécules non superposables sont appelées chirales.

 : Les 2 mains d’un individus sont chirales.

Les principales fonctions organiques

On appelle Radical un groupement fonctionnel n’intervenant pas dans la fonction principale.

Fonction organique

schémas

Remarques, définitions

Alcool

Fichier:Image020constituants.gif

Les fonctions alcools sont des fonctions organiques pour lesquelles un groupe hydroxyle est porté par un atome de carbone tétragonal (lui-même lié à des atomes par 4 liaisons simples) On distingue les alcools I, II et III.

Aldéhyde et cétone

Fichier:Image022constituants.gif

Les fonctions aldéhydes et cétones sont des fonctions organiques pour lesquelles le carbone fonctionnel porte un groupe carbonyle. Le carbone est trigonal. Selon la nature des radicaux, on distinguera la fonction aldéhyde ou la fonction cétone.

Carboxylique

Fichier:Image024constituants.gif

Le carbone fonctionnel trigonal porte un groupe hydroxyle. Les molécules portant une fonction carboxylique présentent un caractère acide.

Amine

Fichier:Image026constituants.gif

R' peut être égal à H

Ester

Fichier:Image028constituants.gif


Amide

Fichier:Image030constituants.gif


Ether-oxyde

Fichier:Image032constituants.gif


Les Glucides

Définitions

Les glucides renferment C, H, O (composés ternaires) et accessoirement N et S. Le rapport H/O est toujours de 2/1. On distingue les molécules simples que l’on appelle Oses et les molécules complexes : les Osides.

Les Oses

Définition

Les oses sont des polyols (ou polyalcools), c'est à dire qu’ils possèdent plusieurs fonctions alcools (I et II) et un groupement carbonyle : fonction aldéhyde ou cétone.

  • Les oses porteurs d’une fonction aldéhyde sont appelés des aldoses
  • Les oses porteurs d’une fonction cétone sont appelés des cétoses

Un ose sera toujours défini par :

  • La fonction carbonyle
  • Le nombre (n) d’atomes de C contenu dans la molécule :
    • Si n=3 → triose
    • Si n=4 → tétrose
    • Si n=5 → pentose
    • Si n=6 → hexose

Fichier:Panneau attention 20.png  : CnH2nOn ou Cn(H2O)n d’où l’ancien nom des glucides : hydrates de carbone (exception avec le désoxyribose).

 : si triose : C3H6O3, si hexose : C6H12O6

Les aldoses

On appelle aldose un ose portant une fonction carbonyle aldéhydique sur le C n°1 (ou C1) et n-1 fonctions alcool dont une fonction alcool Iaire toujours portée par le Cn.

 : Aldotriose C3H6O3

Fichier:Image034constituants.gif

 : Aldotétrose C4H8O4

Fichier:Panneau attention 20.png

  • x.C* → 2x énantiomères
  • 1.C* → 2 énantiomères
  • 2.C* → 4 énantiomères
  • 3.C* → 8 énantiomères
  • 4.C* → 16 énantiomères


Fichier:Panneau attention 20.png Relation entre le nombre de C total et le nombre de C* : x = n – 2 n = nombre d’atomes de C total (attention : vrai pour les aldoses mais pas pour les cétoses).

Fichier:Image036constituants.gif

L’aldose de la figure ci-dessus : "Formule semi-développée d’un C5H10O5" possède x=n-2=5-2=3 C*, c'est à dire 2x=23=8 énantiomères possibles.


Fichier:Panneau attention 20.png La plupart des oses naturels (aldoses ou cétoses) sont de la série D.

Fichier:Image038constituants.gif

Il pourrait être intéressant d'avoir ici la formule du désoxyribose

Parmi les aldoses importants nous avons l'aldopentose ribose (constituant des acides nucléiques : ADN, ARN), et les aldohexoses glucose (Glc, faisant partie du diholoside saccharose) et galactose (présent dans le lait).

Les cétoses

Les cétoses sont des oses simples portant comme fonction principale la fonction cétone :

Fichier:Image040constituants.gif

La fonction cétone est portée par le carbone n°2 (C2).

Fichier:Image042constituants.gif

Fichier:Image044constituants.gif

Fichier:Image046constituants.gif

Dans le cas de la figure ci-dessus : "cétohexoses dont le fructose" nous avons 3.C*=23=8 isomères optiques.


Cyclisation des oses

Jusqu’à présent nous avons écrit la formule des oses sous forme d’une chaîne linéaire. Mais cette représentation n’est pas satisfaisante car elle ne permet pas d’expliquer un certain nombre d’observations. Il fallait donc envisager l’existence d’un atome de carbone asymétrique supplémentaire et Tollens proposa une structure où le carbone 1 du glucose devient asymétrique après l’apparition d’un cycle formé par l’élimination d’une molécule d’eau entre la fonction aldéhydique et l’hydroxyle porté par le carbone 5 créant ainsi un pont osidique (voir complément sur les liaisons osidiques dans le chapitre consacré aux Osides).

Fichier:Image048constituants.gif

Le cycle hexagonal n’est pas plan : en raison des angles de valence de l’atome de carbone, le cycle pyranique prend une conformation en bateau ou en chaise. Cette cyclisation donne naissance à deux nouveaux isomères  et  du fait de la naissance d'un nouveau C*.

Fichier:Image050constituants.gif

Il y a deux possibilités de cyclisation donnant deux formes différentes : la forme pyranne (voir figure ci-dessus : "passage du D-glucose de la forme linéaire à la forme glucopyranose ») et la forme furanne.

Fichier:Image052constituants.gif

Fichier:Image054constituants.gif

Les osides

On distingue les holosides (polymères d’oses) et les hétérosides (constitués de l’association entre une fraction osidique et une fraction soit lipidique, soit protidique, soit minérale). Nous ne parlerons ici que des holosides par opposition aux hétérosides). Selon le nombre d’oses constituant la chaîne, on parlera de :

  • Diholosides (2 oses : n = 2)
  • Oligoholosides (n  10)
  • Polyholosides (n > 10)
Les diholosides

Fichier:Image056constituants.gif


 : La liaison s'appellera 1,4 ou 1,6 selon que les oses  sont reliés entre eux par une liaison entre le C1 du premier ose et le C4 du second ou le C1 du premier ose et le C6 du second.

Fichier:Image058constituants.gif


Fichier:Panneau attention 20.png Les principaux diholosides sont le maltose (Glc 1,4 Glc) et le lactose (Gal 1,4 Glc) pour les diholosides réducteurs et le saccharose (Glc 12 Fruc) pour les diholosides non réducteurs.

Les polyholosides

Les polyholosides sont des polymères homogènes d'oses : enchaînement d'un nombre important d'unités identiques. Dans les cas d'études qui suivent, l'unité de base (ou monomère) est le glucose (Glc).

Il existe trois exemples principaux : dans le monde végétal nous avons l'amidon et la cellulose (fibre alimentaire) et dans le monde animal le glycogène.

Amidon et glycogène possèdent une structure proche car ils constituent la forme de réserve du glucose soit chez le végétal, soit chez l'animal. Ces 2 molécules dont constituées d'une polymérisation du glucose en 1,4 et en 1,6.

Fichier:Image060constituants.gif

Il serait intéressant d'avoir ici également la figure du glycogène

Fichier:Panneau attention 20.png Formule brute de l'amidon : (C6H10O5)n

 : Comparons la masse molaire de la molécule d'amidon avec celle du glucose. Prenons une molécule d'amidon à 50 résidus Glc. Amidon : M(C6H10O5)50=162x50=8100 g.mol-1 → macromolécule. Glucose : M(C6H12O6)=180 g.mol-1 → molécule simple.

Pour la cellulose il s'agit d'un polymère de glucose en 1,4. Ces liaisons ne sont pas digérées par l'organisme humain car il existe une spécificité d'action des enzymes.

Lors des processus de digestion alimentaire, l'amidon est tout d'abord dégradé en maltose par les amylases salivaires et pancréatiques. Ensuite, les maltases intestinales vont dégrader le maltose en glucose, glucose qui sera absorbé.

Fichier:Image062constituants.gif

Lors de besoin en glucose (le cerveau est un grand consommateur) il y a hydrolyse du glycogène en glucose afin d'augmenter la glycémie : c'est la glycogénolyse.


Fichier:Panneau attention 20.png L'amidon peut être mis en évidence grâce au test à l'eau iodée. En présence d'amidon, la solution vire au bleu nuit. S'il n'y a pas d'amidon dans la solution, cette dernière reste jaune pâle car l'iode possède cette couleur. Le glycogène peut également être mis en évidence par le même procédé (couleur brun acajou).

Rôles

Les glucides jouent 2 rôles important :

  • 1.un rôle énergétique où 1g de glucose représente 17kJ.
  • 2.un rôle structural et fonctionnel : les protéines, conjuguées aux glucides leur donnent un rôle fonctionnel en entrant, par exemple dans la composition des membranes cytoplasmiques (glycocalyx). Les glycoprotéines entrent également dans la composition d'hormones ou des marqueurs cytogénétiques responsables des groupes sanguins.

Sources alimentaires

Le tableau ci-dessous est à revoir. En effet, on reviens de plus en plus sur les caractéristiques désormais révolues de sucres lents et rapides. Désormais il faut plutôt réfléchir sur les données de l'IG ou Indice Glycémique qui caractérise bien mieux les différents sucres. A savoir : un morceau de sucre classique ou un bout de pain blanc seront assimilés à la même vitesse. Par contre le pain complet sera assimilé sensiblement plus lentement que le pain blanc raffiné. La distinction entre sucre lents et sucres rapides devraient donc se faire au vu de l'IG des glucides en question.

Sources alimentaires

Sucres rapides

Sucres lents

sucre (blanc ou roux)

saccharose


confiture

saccharose + fructose


miel

fructose + glucose


fruit

fructose + glucose

pectine

légumes (feuilles)

glucose

cellulose

légumes (racines)

saccharose + fructose + glucose

cellulose

légumes secs


amidon + cellulose

lait

lactose


farine


amidon

pain


amidon

pâtes/riz


amidon

pomme de terre


Amidon + cellulose


GLUCIDES À INDEX GLYCÉMIQUE ÉLÉVÉ
Index Aliments
110 Maltose (bière)
100 Glucose
95 Pommes de terre cuites au four ou frites

Pâtes à la farine de riz

Galettes de riz soufflé
90 Purée de pommes de terre

Riz instantané

Miel
85 Carottes cuites

Flocons de maïs, maïs soufflé,
Farine T45 (pain très blanc)

Gâteau de riz
80 Fèves

Tapioca

Pain d&#146;épices
75 Potiron, Citrouille

Farine T55 (baguette)
Rutabaga

Pastèque
70 Croissant, petit pain au lait

Gnocchis
Pain de campagne (farine blanche T65)
Céréales sucrées
Barre chocolatée (type Mars)
Pommes de terre bouillies (sans peau)
Riz blanc précuit incollable
Navet
Millet
Maïzena
Soda sucré, Cola

Sucre de canne ou de betterave (saccharose)
65 Pain bis (farine T85)

Pommes de terre cuites à l&#146;eau dans leur peau
Semoule raffinée (couscous, taboulé)
Betterave
Banane, melon, ananas
Raisins secs
Confiture classique 50 % sucre
Fruit au sirop

Jus d&#146;orange industriel
60 Riz long cuit en 15 minutes

Papaye

Barre de céréales
55 Biscuit sec type « Petit beurre »

Biscuits sablés

Igname



GLUCIDES À INDEX GLYCÉMIQUE BAS
Index Aliments
50

Pain complet (farine T150)
Sarrazin
Flocons d&#146;avoine
Riz brun complet
Petits pois en conserve
Patate douce
Céréales brutes (sans sucre ajouté)
Kiwi
Sorbets
Riz blancs riches en Amylose (Basmati, Doongara...)

45 Muesli toasté

Pain au son
Boulgour entier
Grains de blé dur entiers précuits (Elby)
Gruau
Petits pois frais

Raisins
40 Jus d&#146;orange frais

Jus de pomme nature
Pain de seigle complet
Pâtes complètes (farineT150)

Haricots rouges
35 Pain intégral

Pâtes (spaghettis) cuites « al dente »
Crème glacée (alginates)
Vermicelles chinois
Maïs indien ancestral
Quinoa
Carottes crues
Pois secs
Yogourt

Orange, pomme, poire, abricots secs, figues
30 Pâtes intégrales

Lait
Pêches
Lait chocolaté non sucré
Haricots secs, haricots de Soissons
Haricots beurre, haricots verts
Lentilles brunes, pois chiches

Marmelade aux fruits (sans sucre ajouté)
22 Chocolat noir à + de 70 % de cacao

Lentilles vertes, Pois cassés

Cerises, pamplemousse, prune
20 Fructose
15 Grains de soja

Cacahuètes

Abricots
10 Autres légumes verts, salades

Tomate, aubergines, poivrons

Ail, oignons, champignons, etc.

Les lipides

Définition

Il existe 2 catégories de lipides :

  • Simples = acides gras
  • Complexes = lipides composés (glycérolipides, sphingolipides, céramides, cholestérol). Ce sont des esters d'alcool et d'acide gras dont la propriété essentielle est l'insolubilité dans l'eau. Mais la solubilité est possible dans les solvants organiques tels que l'acétone, l'alcool, le chloroforme, l'éther.

Dans l'industrie alimentaire, on désigne par nom de graisse un lipide solide à température ambiante et par nom d'huile un lipide liquide à température ambiante. En règle générale, huile = origine végétale alors que graisse = origine animale. Exception : la margarine.

Les lipides simples : les acides gras (AG)

Ce sont des acides carboxyliques (R-COOH) : composés d'une fonction carboxylique (-COOH) + une chaîne hydrogénocarbonée (R-). Le nombre total n d'élément C de la molécule donnera le nom de la molécule. n4 et n est toujours pair.

La chaîne hydrogénocarbonée contient ou non des double-liaisons. Un acide gras ne renfermant aucune double-liaison est appelé acide gras saturé (AGs). Un acide gras comportant une ou plusieurs double liaison est appelé acide gras insaturé (une double-liaison : AG mono-insaturé (AGmi), deux double-liaisons et plus : AG poly-insaturé (AGpi). Les AG poly-insaturés font essentiellement partie du domaine végétal.

Ces AG poly-insaturés constituent les AG essentiels, c'est à dire les AG nécessaires au fonctionnement de l'organisme mais celui-ci est incapable de les produire lui-même, donc il faut les lui apporter par voie alimentaire.

Acides gras saturés

Fichier:Image064constituants.gif

Fichier:Panneau attention 20.png Formule générale des acides gras saturés : CH3-(CH2)n-2-COOH ou CnH2nO2

 : acide palmitique (n=16) : formule brute = C16H32O2 et semi-développée = CH3(CH2)14-COOH

Acides gras insaturés

Cn,xy,z…n désigne le nombre de C de l'acide gras, x désigne le nombre de double-liaisons contenus dans la molécule, y,z… désignent les positions des doubles-liaisons. La double-liaison est placée après l'atome de C indiqué. La numérotation des C commence avec C1 porteur de la fonction carboxylique.

Fichier:Image066constituants.gif

 : Trouvez les formules développées et semi-développées de l'acide linolénique (C18,39,12,15), de l'acide arachidonique (C20,45,8,11,14).

Fichier:Image068constituants.gif

Fichier:Panneau attention 20.png Formule générale des acides gras insaturés : CnH2n-2xO2

Propriétés des acides gras

Fichier:Panneau attention 20.png n<10  liquide à température ambiante, n>10  solide à température ambiante

Fichier:Panneau attention 20.png Le nombre de double-liaisons diminue le point de fusion. En conséquence, les AGmi et les AGpi sont largement représentés dans les huiles et rendent ces dernières liquides à température ambiante. A l'inverse, les graisses animales sont solides à température ambiante du fait de la teneur importante en AGs.

Sources alimentaires
  • Lipides animaux : saindoux, beurre, viandes, œufs, poissons, lait entier
  • Lipides végétaux : AGmi et AGpi  : huiles, fruits oléagineux (soja)

Les molécules lipidiques composées = hétérolipides

Les glycérolipides

Ce sont des esters de glycérol et d'acides gras (estérification = résultat de la polymérisation entre une fonction alcool et une fonction acide).

Fichier:Image070constituants.gif


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Fichier:Image074constituants.gif

Fichier:Image076constituants.gif

Fichier:Panneau attention 20.png Il existe 2 formes de stockage de l'énergie dans l'organisme :

  • les triglycérides stockés dans les adipocytes
  • le glycogène stocké dans le foie ou les muscles

3ème forme plus secondaire :

  • les protides au niveau des muscles (le foie utilise les acides aminés comme source d'énergie)

Fichier:Panneau attention 20.png 1 glycérol + 1 AG → 1 monoglycéride + H2O, 1 glycérol + 2 AG → 1 diglycéride + 2 H2O

Les glycérolipides ne peuvent pas circuler librement dans le sang car il ne peut pas transporter quelque chose d'insoluble dans le plasma. Ils sont donc transportés dans le sang via des lipoprotéines. Il existe plusieurs types de lipoprotéines :

  • Chylomicrons : chargés des véhiculer dans la lymphe les triglycérides absorbés par voie intestinale lors de la digestion.
  • VLDL = lipoprotéines de très faible densité
  • LDL = lipoprotéines de faible densité
  • HDL = lipoprotéines de forte densité
Les glycérophospholipides

Ce sont des molécules dérivant des acides phosphatidiques.

Fichier:Image078constituants.gif

On peut encore fixer de la choline sur le dernier OH de l'acide phosphatidique.

Fichier:Image080constituants.gif

Les phospholipides entrent dans la composition des membranes cytoplasmiques des cellules.

Fichier:Image082constituants.gif

Rôles des lipides

  • structural car les lipides entrent dans la composition des membranes cytoplasmiques
  • énergétique car 1 g de lipides = 38kJ et que les lipides sont stockés sous forme de triglycérides.
  • fonctionnel car certaines molécules telles que le cholestérol entre dans la composition de certaines hormones appelées stéroïdiennes (ex : hormones sexuelles).

Les protides

Définition

Ce sont des molécules organiques contenant C, H, O et surtout N

2 types :

  • molécules simples : acides aminés
  • molécules complexes : polymères d'acides aminés c'est à dire composés d'un assemblage d'acides aminés.

Les acides aminés

Les acides aminés sont des acides car ils portent une fonction carboxylique (R-COOH). Ils portent aussi une fonction amine (R-NH2). En fait ce sont des amines II.

Fichier:Image084constituants.gif

Dans la nature il existe plus de 20 radicaux (R) différents, c'est à dire qu'il existe 20 acides aminés

Dans la nature on ne trouve que des acides aminés de configuration L. Tous les acides aminés portent au moins un C* sauf la glycine (Gly) = glycocolle :

Fichier:Image088constituants.gif

Parmi ces 20 acides aminés, certains sont appelés acides aminés indispensables (cf cours d'alimentation). Un acide aminé indispensable c'est un acide aminé qui n'est pas synthétisé par le corps humain. Il faut donc lui apporter par voie alimentaire sinon il y a un risque de dénutrition.

La liaison peptidique

Condensation entre la fonction amine et la fonction carboxylique

Toutes les réactions de condensation ( = réaction d'isomérisation) s'effectuent par formation d'une molécule d'eau (H2O  H+ + OH-).

Fichier:Image090constituants.gif

Condensation entre deux acides aminés

Fichier:Image092constituants.gif

On peut augmenter le taux de polymérisation (tri, polypeptide) du côté du groupement COOH libre.

Les protéines

Définition

Une protéine est un polymère d'acides aminés c'est à dire que c'est une macromolécule composée de l'association de nombreuses unités de base (= acide aminé) réunis entre eux par des liaisons peptidiques.

Lorsque le nombre (n) d'acides aminés :

  • n<10, on parle d'oligopeptides
  • 10n80, on parle de polypeptides
  • n>80, on parle de protéines

Lorsqu'on regarde la masse molaire des acides aminés on constate qu'elle est  100 g.mol-1. La masse molaire des protéines est très élevée d'où l'appellation de macromolécule pour les protéines.

Une protéine sera définie par sa structure Iaire : séquence en acides aminés de la protéine. A partir d'un pool d'acides aminés, l'organisme est capable de créer une protéine. L'information qui permet de conduire à la structure Iaire de la protéine est contenue dans la molécule d'ADN.

Fichier:Image094constituants.gif

  • Structure IIaire : Il existe des interactions entres les différents radicaux des acides aminés de la chaîne peptidique qui font que la protéine prendra une forme d'hélice ou une forme de feuillet plissé.
  • Structure IIIaire : correspond à un aspect tridimensionnel de la protéine. La protéine ne présente pas une structure plane mais une conformation dans l'espace.
  • Structure IVaire : correspond à l'association de plusieurs sous-unités protéiques pour constituer une molécule complexe fonctionnelle. Ex : l'hémoglobine (pigment chargé du transport de l'O2) présente une structure protéique comportant 4 sous unités (1, 2, 1, 2) chez l'adulte.
Mise en évidence des protéines
  • Test du Biuret : met en évidence les liaisons peptidiques
  • Thermocoagulation : La chaleur a tendance à faire prendre en masse les protéines  on a à faire à une dénaturation protéique.

 : L'œuf dur. Dans le blanc → ovalbumine (protéine soluble). Si on chauffe, on obtient un solide (les protéines se transforment).

 : La gélatine. La collagène de la viande, lorsqu'on la fait bouillir, donne de la gélatine.

  • Test xanthoprotéique : la solution protéique est mise en présence d'HNO3 puis chauffée. On obtient une coloration jaune qui additionnée de KOH devient orange. La coloration orange obtenue est spécifique des acides aminés aromatiques présents dans la protéine (ex : phénylalanine, tryptophane).
  • Précipitation par l'acide trichloracétique
Les différents types de protéines

On distingue les holoprotéines et les hétéroprotéines

Les holoprotéines : selon leur structure on distingue les protéines fibrilaires ou les protéines globulaires (ex : hémoglobine). Les holoprotéines sont exclusivement constituées d'acides aminés.

Les hétéroprotéines : sont constituées d'une fraction protéique associée à un groupement minéral (ex : phosphoprotéines dans les os) ou à une autre molécule organique (ex : glycoprotéines marqueurs de groupes sanguins, lipoprotéines LDL, HDL chargés de transporter le cholestérol dans l'organisme.

Problème de LDL-cholestérol : il a des récepteurs dans les artères → formation de plaques d'athérome → athérosclérose → l'artère se durcit → le sang est ralentit et sa vitesse est augmentée à la sortie de l'artère → phénomène d'hypertension.

Les récepteurs aux LDL se créent à la suite de repas trop riches en graisses, cigarette, alcool. Les HDL-cholestérol récupèrent le cholestérol et l'amène dans le foie où il y a dégradation. D'où l'appellation de bon cholestérol et de mauvais cholestérol.

Rôles biologiques des protéines

Les protéines présentent plusieurs rôles : énergétique, structural et fonctionnel.

  • Energétique : 1g de protides = 17kJ. Toutefois, ce rôle est secondaire. On ne fabrique pas d'énergie à partir de protides sauf au niveau du foie qui fabrique son énergie à partir de protides. Or en cas de jeûne important, l'organisme utilise les protides comme source d'énergie.
  • Structural : Les protéines interviennent dans la structure de toutes les membranes biologiques. Elles entrent dans la constitution de tous les tissus de l'organisme d'où l'appellation de molécule batisseurs.
  • Fonctionnel : Les protéines représentent l'activité biologique la plus importante :

 : Les enzymes sont de nature protéiques, les médiateurs chimiques, les hormones, les anticorps, l'hémoglobine sont de nature protéique.

Les acide nucléiques

Définition

Les acides nucléiques sont des molécules de l'information génétique. On les trouve essentiellement dans le noyau des cellules. Il existe 2 types d'acides nucléiques fondamentaux :

  • Acide désoxyribonucléique (ADN contient du désoxyribose) localisé essentiellement dans le noyau et les mitochondries.
  • Acide ribonucléiques (ARN contient du ribose) localisé dans le noyau, les ribosomes, le cytoplasme.

ADN et ARN sont des polymères des désoxyribonucléotides (ADN) et de ribonucléotides (ARN)

Nucléotides

Unités de base des acides nucléiques. Molécule complexe (association de plusieurs molécules) constituée de 3 molécules de base : ose (en C5), acide phosphoriques, base azotée.

L'ose

Le ribose est un D-aldopentose

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Acide phosphorique

Formule brute H3PO4. Présent à la fois au niveau des désoxyribonucléotides et des ribonucléotides.

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Bases azotées

On distingue 2 types : les bases puriques (renfermant un noyau de purine) et les bases pyrimidiques (renfermant un noyau de pyrimidine).

  • Il existe 2 bases puriques : l'Adénine (A) et la Guanine (G).
  • Il existe 3 bases pyrimidiques : la Thymine (T), la Cytosine (C), et l'Uracile (U).
Les désoxyribonucléotides

Il en existe 4 différents : A, G, C et T

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Les ribonucléotides

Il en existe 4 différents : A, G, C et U

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LADN

L'ADN est un polymère de désoxyribonucléotides contenant les bases A, G, T et C. On s'est aperçu que les rapports A/T=1 → A=T, G/C=1 → G=C et (Base purique)/(base pyrimidique)=(A+G)/(T+C)=1 → A+G=T+C, (A+T)/(G+C)1.

Des chercheurs ont ainsi pu mettre en évidence la complémentarité des bases azotées : A est toujours associé à T et G est toujours associé à C.

Du fait de cette complémentarité, la molécule d'ADN est constituée de 2 chaînes de polymères de désoxyribonucléotides → structure bicaténaire.

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Dans l'espace, on obtient une double hélice : celle de Watson et Crick (prix Nobel en 1962). L'hélice en spirale est constituée de 10 paires de bases par tour de spire. Chaque paire de base est séparée par 0,34nm.

L'ARN

Polymères de ribonucléotides (A, G, C, U). voir figure ci-dessus : "écritures simplifiées des nucléotides". La molécule d'ARN est monocaténaire → formée d'une seule chaîne. On l'écrit par la succession des bases azotées : 5' A-U-G-G-C-C-A-U 3'

Conclusion et application

Quelque soit les espèces animales ou végétales : A/T et G/C = 1 → toutes les molécules d'ADN sont construites sur le même modèle bicaténaire c'est à dire double hélice de Watson et Crick.

Par contre, lorsque l'on calcule (A+T)/(G+C)1 et le rapport est différent suivant l'espèce concernée. Il existe donc une variabilité moléculaire en lien avec l'espèce. La molécule d'ADN contient une information codant pour l'espèce. On parle d'information génétique. C'est à dire quand il y a reproduction, il y a maintien de l'information génétique. Cette transmission s'effectue avec conservation de l'information.

Il existe donc un système permettant de copier l'information sans la détériorer. Ce mécanisme s'appelle la réplication de l'ADN. Cette information génétique codera pour des molécules jouant un rôle structural et fonctionnel ; autrement dit, pour la synthèse des protéines.

La molécule d'ADN est protégée au sein du noyau. Dans celui-ci, elle existe sous deux formes : la forme diffuse (ou dispersée = la chromatine), la forme condensée (= les chromosomes).

Formule chromosomique : 2n=46 chromosomes. Soit 22 paires de chromosomes homologues (autosomes) et 1 paire de chromosomes sexuels.

Les vitamines

Définition

Ce sont des molécules organiques sans valeur énergétique. Les besoins journaliers sont très faibles. Toutefois, ce sont des molécules jouant un rôle important dans le métabolisme. Elles permettent de nombreuses réactions chimiques. L'organisme est incapable de synthétiser la plupart des vitamines. Il faut donc les apporter par voie alimentaire. On pense que plus d'une dizaine de substances répondent à cette définition des vitamines. Seuls 13 d'entre elles sont particulièrement retenues car d'une part on connaît leurs rôles biologiques et leurs sources alimentaires. Une carence en vitamines peut avoir des effets très graves sur l'organisme pouvant aller jusqu'à la mort.

 : avitaminose D → rachitisme

Les vitamines sont classées en deux grandes catégories :

  • Vitamines liposolubles : A, D, E, K
  • Vitamines hydrosolubles : C, B (B1, B2, B3=PP, B5, B6, B8, B9)
Lettre de la vitamine

Nom de la vitamine

A

Rétinol = axérophtol ou provitamine A = carotène

D

Cholécalciférol = ergocalciférol

E

tocophérol

K

Phylloquinone ou métaquinone

B1

Thyamine

B2

riboflavine

B3

Niacine = acide nicotinique

B5

Acide pentothénique

B6

pyridoxine

B8

biotine

B9

Acide folique

B12

cyanocobalamine

C

Acide ascorbique

Besoins journaliers et sources

Les sources sont exclusivement alimentaires. La teneur en vitamine est variable selon les aliments.

 : Cas de la vitamine C :

Aliments

Vitamine C (mg/100g)

Persil

200

Poivron

120

Citron

60 à 80

Orange

50 à 600

Chou-fleur

60

Mâche

50



Vitamines

Besoins journaliers

A

950 g ( 1 mg) dont la moitié en carotène

D

10 g

E

12 mg

K

40 g

B1, B2, B3

1 < B < 1,5 mg

B5

10 mg

B6

2 mg

B8


B9

0,5 mg

B12

3 g

C

80 mg

Les besoins journaliers varient en fonction de l'âge, de la taille, de l'activité, de la situation physiologique (grossesse, allaitement).

 : Un nourrisson a besoin d'un apport en vitamines D supplémentaire et ce jusqu'à l'âge de 2 ans. La femme enceinte a un besoin plus important en vitamine C, en complexe vitamine B-A et vitamine D. La femme allaitant a besoin de C, A, D et B9. Le vieillard a un besoin important en vitamine C.

Toutes les vitamines sont à apporter par voie alimentaire. Toutefois, certaines d'entre elles sont issues de transformations organiques.

 : vitamine A → transformation de la provitamine A c'est à dire carotène. La vitamine K est synthétisée par la flore commensale de l'intestin grêle, c'est à dire par des bactéries qui siègent dans l'intestin. Les vitamines B1, B2, B8 et B12 sont également élaborées par les bactéries intestinales.

Les vitamines apportées par voie alimentaire sont stockées dans toutes les cellules de l'organisme mais principalement dans les cellules hépatiques ( = foie). Une alimentation équilibrée assure l'apport nécessaire en vitamines. De plus, les réserves sont importantes.

 : Réserves en vitamine A permettent de résister à une carence de 6 mois. Une réserve en vitamine D permet de résister pendant 2 mois. Toutefois, la carence en vitamine D est rare car celle-ci est issue d'une transformation du 7-déhydrocholestérol par l'action des UV.

Une carence en vitamine C entraîne un rachitisme pouvant évoluer jusqu'à la mort du fait de l'hématurie ( = présence de sang dans les urines), des diarrhées sanglantes.

Une carence en vitamine B3 entraîne une pellagre c'est à dire un œdème accompagné d'un érythème, des aphtes au niveau de la bouche et des muqueuse, desquamation de la peau, troubles psychiques.


Propriétés physico-chimiques

Solubilité
Sensibilité aux agents physico-chimiques
chaleur
lumière
oxydant
humidité

Métabolisme des vitamines

Les vitamines sont absorbées au niveau intestinal. Le sang permet de faire circuler les vitamines hydrosolubles. Les vitamines liposolubles sont absorbées par voie lymphatique. Or la lymphe se jette dans la circulation sanguine.

Au niveau du sang il y a plusieurs utilisations :

  • Soit dans une zone de stockage → foie
  • Soit activation des vitamines (Ex : -carotène transformée en vitamine A)
  • Soit utilisation des vitamines (Ex : utilisation des vitamines A, K dans le métabolisme énergétique)
  • Soit trop utilisée → inefficace → élimination

Les vitamines hydrosolubles sont éliminées dans les urines. Les vitamines liposolubles sont éliminées par les selles.

Les rôles

vitamine

rôle

A

  • Intervient dans la croissance

  • Vision nocturne

  • Santé de la peau

  • Résistance aux infections

  • Pouvoir anti-oxydant

D

  • Croissance : fixation osseuse du Ca2+

E

  • Anti-oxydant

  • Fonctionnement musculaire et nerveux

  • Fertilité

K

  • Coagulation du sang

C

  • Anti-fatigue

  • Permet la lutte contre les infections

  • Absorption du Fer

  • Anti-oxydant

B1

  • Système nerveux

  • Fonctionnement cardiaque

B2

  • Fonctionnement cellulaire

  • Santé de la peau en lien avec autre complexes des vitamines B et A

B3

  • Idem B2

B5

  • Pousse des cheveux

  • Santé de la peau

B6

  • Métabolisme énergétique

  • Différenciation cellulaire fœtale

B9 / B12

  • Lutte contre l'anémie en favorisant l'absorption du Fer en liaison avec la vitamine C.

Les réactions d'hydrolyse enzymatique

Les réactions d'hydrolyse enzymatique qui nous intéressent sont celles qui se déroulent au niveau de l'organisme et en particulier au niveau de l'appareil digestif.

Généralités concernant les enzymes

Les différentes enzymes digestives

Classification en fonction du lieu d'action (tube digestif : bouche, estomac, intestin grêle/duodénum) ou du substrat (glucides, lipides, protéines, acides nucléiques). Les glandes exocrines sécrètent dans le milieu extérieur

substrat

enzyme

Agit sur ?

Agit où ?

Produit par ?

Glucide

Amylase

amidon

Bouche, duodénum

Glandes salivaires, pancréas

Invertase ou saccharase

saccharose

Jéjuno-iléon

Intestin grêle

Maltase

maltose

Jéjuno-iléon

Intestin grêle

Lactase

lactose

Jéjuno-iléon

Intestin grêle

Lipides

lipase

triglycérides

duodénum

Pancréas

Acides nucléiques

nucléase

ADN, ARN

duodénum

pancréas

protides

pepsine

protéines

estomac

Estomac

Trypsine, chymotripsine, carboxypeptidase

polypeptides

duodénum

pancréas

aminopeptidase

Oligopeptide : tri ou tétrapeptides

Jéjuno-iléon

Intestin grêle

dipeptidase

Dipeptide

Jéjuno-iléon

Intestin grêle

Hydrolyses enzymatiques

Toutes les enzymes digestives sont des enzymes d'hydrolyse (enzymes qui scindent les macromolécules au niveau de liaisons spécifiques. Elles transforment des macromolécules (aliments) en molécules simples (nutriments). Cette transformation s'effectue au niveau du tube digestif. Le passage au niveau de la barrière intestinale s'appelle l'absorption intestinale.

Cas de l'amidon

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Cas des protéines

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Cas du lactose

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Cas des triglycérides

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