La biochimie = chimie du vivant

 

 

Les chimistes distinguent deux grands groupes de substances :

  • La matière organique est formée de substances fabriquées par les êtres vivants, riches en atomes de carbone, hydrogène, oxygène et azote. Les glucides, protides et lipides sont des substances caractéristiques de la matière organique.

  • La matière minérale, formée de substances non vivantes : les roches et les sels minéraux, l’eau, les substances contenues dans l’air comme le dioxyde de carbone. Le calcium, le Magnésium, le Fer... sont des minéraux importants pour notre santé.

Les constituants du corps humain

 

Les glucides

 

Les glucides ou "sucres" sont des molécules organiques riches en énergie. On distingue les sucres lents comme l’amidon et le glycogène, et les sucres rapides comme le glucose, le fructose, le lactose…

 

Amidon : Glucide qui permet aux plantes de stocker de l’énergie. Les féculents comme les grains de blé ou de riz, les tubercules de pomme de terre, renferment beaucoup d’amidon. C’est un sucre lent constitué de chaînes de glucoses.

Cellulose : Macromolécule en forme de fibre d'origine végétale, ne subissant pas la digestion, appartenant au groupe des glucides. Notre appareil digestif ne produit pas d’enzyme capable de digérer la cellulose. Mais cette macromolécule est attaquée par les bactéries qui vivent dans le gros intestin, environ 60 % de la cellulose est ainsi digérée. La cellulose non digérée favorise le transit intestinal. Il est recommandé de consommer 6 à 8 g de fibres par jour pour éviter la constipation et le cancer du colon.

Glycogène : Macromolécule constituée de nombreuses molécules de glucose reliées entre elles, forme de stockage du glucose chez les animaux.

 

Glucose : Le glucose est un glucide de petite taille. C’est un nutriment utilisable par les muscles et les organes.

 

Les protides

 

Les protéines sont des molécules organiques jouant un rôle important de structure cellulaire, dans le fonctionnement des muscles et dans les réactions biologiques sous forme d'enzymes. Ce sont des polymères d’acides aminés.

 

Acide aminé : Petite molécule dont l’assemblage constitue les protéines. Les êtres vivants produisent des milliers de protéines à partir de vingt sortes d’acides aminés qui peuvent être arrangés en un très grand nombre de séquences différentes, comme les lettres de l’alphabet peuvent former des milliers de mots.

Un acide aminé indispensable est un acide aminé que le corps humain ne sait pas fabriquer.

 

L'urée est un déchet azoté provenant de la dégradation des protéines.

 

Les lipides

 

Les lipides sont les corps gras contenant des molécules d'acides gras ; ces molécules organiques sont les constituants essentiels des membranes cellulaires et nous apportent de l’énergie. Les lipides ne sont pas solubles dans l’eau, mais dans les solvants organiques comme l’alcool ou l’éther. Il existe plusieurs sortes de lipides : 

  • les triglycérides (présents dans les graisses animales et les huiles végétales), 

  • les phospholipides (constituants des membranes cellulaires), 

  • les stéroïdes (notamment la vitamine D et les hormones synthétisées à partir du cholestérol), 

  • les caroténoïdes comme le carotène (précurseur de la vitamine A et pigment impliqué dans la photosynthèse).

Acide gras : Constituant des lipides. On distingue deux grands groupes d’acides gras en fonction de leur formule chimique : les acides gras saturés (dans les graisses animales surtout) et les acides gras insaturés (présents dans les huiles végétales). 

On appelle acide gras essentiel les acides gras que l’organisme n’est pas capable de fabriquer. Ils doivent être apportés par l’alimentation, dans de bonnes proportions.

 

Cholestérol : Lipide indispensable à notre organisme. Le cholestérol est abondant dans toutes les membranes des cellules animales, il est le précurseur de certaines hormones et de la vitamine D. Notre organisme en fabrique (au niveau du foie et des glandes corticosurrénales). En excès dans le sang (supérieur à 2g/l), il forme des plaques qui se déposent dans la paroi des artères.

 

Les acides nucléiques

 

ADN : Acide Désoxyribonucléique. C'est la molécule qui contient les informations génétiques.

ARN : Acide RiboNucléique. C'est la molécule messager permettant à l'ADN de commander la synthèse des molécules organiques.

ADN et ARN sont des chaînes de nucléotides : un nucléotide est formé de l'assemblage d'un sucre, d'un groupement phosphate et d'une base azotée. L'enchaînement des nucléotides au sein de la molécule d'ADN détermine un message.

Il existe 4 bases azotées différentes dans les nucléotides formant l'ADN : l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine.

 

Les vitamines

 

Les vitamines sont des substances organiques, dépourvues de valeur énergétique, que l'organisme ne peut synthétiser = fabriquer. Elles sont indispensables au fonctionnement du corps et à sa croissance.

exemple : la vitamine D est nécessaire à l'utilisation du calcium .

 

Les réactions chimiques concernant la vitamine D :

 

La vitamine D dans l'organisme :

 

Autres molécules organiques

 

ATP : Adénosine Triphosphate.

Molécule dont la dégradation libère beaucoup d'énergie, récupérée pour le fonctionnement de nombreuses réactions de synthèse.

 

Le métabolisme des êtres vivants

 

Des microbes aux mammifères ou aux arbres, la vie dépend de centaines de réactions chimiques : On appelle métabolisme l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans une cellule ou un organisme.

Chacune de ces réactions est déclenchée, contrôlée ou stoppée par des protéines spécifiques appelées enzymes. Si un enzyme est absent ou inefficace en raison d'une maladie génétique, une réaction métabolique n'aura pas lieu, et il y aura une maladie métabolique plus ou moins grave : galactosémie, phénylcétonurie, dyslipoïdoses - maladies de Tay Sachs, de Gaucher......

 

On distingue deux sortes de réactions métaboliques :

  • Les réactions de dégradation des macromolécules (= grosses molécules) en molécules plus petites libèrent de l'énergie. Ces réactions de dégradation sont appelées catabolisme.

    L'hydrolyse est une réaction chimique entraînant la dégradation d'une molécule.

  • Les réactions de synthèse (= fabrication) des molécules ont besoin d'énergie pour se dérouler. Ces réactions de synthèse forment l'anabolisme.

    On appelle assimilation la fabrication par l'organisme de nouvelles molécules à partir des nutriments. Exemple : fabrication de nouvelles protéines à partir des acides aminés.

On peut aussi distinguer deux sortes de métabolisme en fonction du rôle pour l'organisme :

  • Le métabolisme total désigne la consommation totale (en kilojoules) nécessaire pour alimenter en énergie toutes les activités biologiques : croissance, maintien de la température du corps, travail musculaire etc.

  • Le métabolisme basal désigne la consommation énergétique nécessaire pour assurer toutes les fonctions vitales de l'organisme au repos : respiration, maintien de l'activité nerveuse, cardiaque, rénale... Chez un individu adulte, le métabolisme basal consomme près de la moitié de l'énergie alimentaire quotidienne.

On peut classer les êtres vivants en fonction des molécules où ils puisent leur énergie pour réaliser leurs synthèses :

  • Un autotrophe est un organisme puisant l'énergie nécessaire à ses synthèses de matières organiques dans des sources minérales. 

    Exemple : les végétaux, qui se nourrissent du dioxyde de carbone de l’air, d’eau et de sels minéraux, sont des autotrophes.

  • Un hétérotrophe est un organisme puisant l'énergie nécessaire à ses fabrications de matières organiques de la dégradation de matières organiques déjà formées.

    Exemple : les animaux mangent d’autres êtres vivants : ils sont hétérotrophes.