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Notions de biochimie

UE 2.1 Biologie fondamentale

Pr Marianne Zeller

INSERM U866, UFR Sciences de santé, Université Bourgogne-Franche Comté

Marianne.zeller@u-bourgogne.fr

Bibliographie

physiologie, E. Marieb; Ed Pearson, 8ème ed.

Cahier Sciences infirmières, UE 2.1 et 2.2; G.

Perlemuter, L. Pitard, J. Quevauvilliers; Ed: Elsevier

Masson, 2010

Cycles de la vie et grandes fonctions, UE 2, Réussir en

IFSI, C. Favro; Ed De Boeck Estem, 2014

Plan

1.La matière

2.Combinaisons de la matière : Les liaisons

chimiques

3.Réactions chimiques

4.Composition chimique de la matière vivante

Plan

1.La matière

2.Combinaisons de la matière : Les liaisons

chimiques

3.Réactions chimiques

4.Composition chimique de la matière vivante

La matière

Définition

Chimie = étude de la nature de la matière, comment ses composants interagissent entre eux

Biochimie = chimie du vivant

La matière peut être sous la forme solide, liquide ou gazeuse (sang, lymphe, liquide interstitiel), gaz (oxygène, gaz

Composition de la matière

Atomes= constituants les plus simples de la

matière, ne peuvent être dégradés en substances plus simples (au moyen de méthodes chimiques ordinaires)

4 atomes: oxygène,carbone, hydrogène,

azote= 96 % de notre masse corporelle

Le reste (4%) = calcium, phosphore, soufre,

sodium, chlore, magnésium, iode,

Chaque atome est désigné par son symbole

chimique.

C = carbone

O = oxygène

N = azote

H = hydrogène

P = phosphore

Fe = fer

Les atomes

Atomes très petits : 0,1 0,5 nm (1 nm =10-9m)

Composés de particules (protons, neutrons, électrons), dont le nombre et la proportion varient dans les différents atomes.

Ces particules diffèrent par

Masse

Charge électrique

ou repousser les autres particules chargées

Particules de même charge se repoussent

Protons

Charge + (p+)

Neutrons

Charge neutre (n)

Protons + Neutrons = Noyau

Electron

Charge (e-) qui est égale (en valeur absolue) à charge du proton p+

Masse très faible (négligeable)

Masse et charge des particules

Même masse =

unité de masse atomique

Les atomes

Les atomes sont électriquement neutres: nombre

H = 1 proton + 1 électron

Fe = 26 protons + 26 électrons

ĺions, qui ont

Anions(-): Cl-

Cations(+): Na+, K+

Représentation schématique des atomes

Schéma avec électrons sur orbites = simplifié car en réalité: nuage électronique

Numéro atomique

Nombre de masse

Numéro (ou nombre) atomique

= nombre de protons Indiqué en indiceà gauchedu symbole chimique 1 H 2 He = Nombre protons + nombre neutrons

Ex: H = 1 proton (0 neutrons)

numéro atomique = 1 nombre de masse = 1 + 0 = 1

Ex: He = 2 protons + 2 neutrons

numéro atomique = 2 nombre de masse = 2 + 2 = 4 Indiqué en exposant à gauchedu symbole chimique 1 H 4He

Nombre de masse

Les isotopes

La plupart des atomes existent sous plusieurs

formes appelés isotopes même nombre de protons mais pas le même nombre de neutrons

ĺmême

numéro atomique, mais des nombres de masse différents (et protons)ĺmêmes propriétés chimiques

Nombre de masse = nombre protons + neutrons

Numéro atomique = 1

Nombre de masse = 1

Numéro atomique = 1

Nombre de masse = 2

Numéro atomique = 1

Nombre de masse = 3

Nombre atomique = nombre protons

Isotope plus lourd

Les isotopes

Dans la nature: atome =

Un des isotopes est généralement beaucoup plus abondant que les autres masse de son isotope le plus abondant

1H est le plus répandu

Les isotopes les plus lourds sont les plus instables et se décomposent spontanément= les radio- isotopes. Cette désintégration atomique spontanée = radioactivité, énergie Energie libérée sous forme de rayons (alpha, bêta, gamma) (molécules, cellules, tissus...)

Utilisation médicale des radio-isotopes

Tomographie par Emissions de Positons : imagerie

diagnostique (étude du métabolisme) Radiothérapie: destruction cellules cancéreuses

Marqueurs diagnostics

Ex: Iode : Iode 131 pour détecter des tumeurs thyroïde

Les radio-isotopes

Plan

1.La matière

2.Combinaisons de la matière : Les liaisons

chimiques

3.Réactions chimiques

4.Composition chimique de la matière vivante

Les molécules

Molécule= ensemble de plusieurs atomes unis

par des liaisons chimiques.

Combinaison de deux atomes du même

élément une molécule de cet élément :

H + H H2 gazeux

Équation chimique= représentation de la

réaction chimique :

4H + C CH4(composé= méthane)

Les liaisons chimiques et les

réactions chimiques

Une réaction chimique a lieu chaque fois que

liaison chimique (= liaison entre 2 atomes) appelées couches électroniques, qui correspondent électroniques (Numérotées de 1 à 7 en partant du noyau)

2 sur la 1èrecouche

8 sur la 2èmecouche

18 sur la 3èmecouche

Un atome dont les couches externes ne sont pas complètes a tendance à état stable

La couche externeest appelée couche devalence

Elle contient les électrons qui participent aux liaisons (électrons réactifs) devient chimiquement inerte (non réactif)

Ex: hélium, néon

Rôle des électrons

Réactivité chimique

Fonction de la règle des 8 électrons

Sauf la couche 1 qui est complète avec 2

électrons

Pour toutes les autres couches:

Les atomes interagissent entre eux pour

que leurs couche de valence contienne8

électrons

Interaction = rapprochementou mise en

communde leur couche de valence

Il existe ainsi plusieurs types de liaisons

Liaisons ioniques

Liaisons covalentes

Non polaire

Polaire

Liaisons hydrogène

Types de liaisons chimiques

Est créée lorsque des électrons passent

complètement

Liaison = faible

Quand les atomes gagnent ou perdent des

entre charges positives (protons) et charges négatives (électrons) est rompu (perte neutralité) ions

La liaison ionique

stabilité, le sodium doit perdre 1 électron, et le chlore en gagner 1 les 2 ions Na+ et Cl-ont atteints un état stable et voisins

Exemple de liaison ionique:

Formation du chlorure de sodium

gagne un électronacquiert une protons) est un anion(-)

Ex: Cl-

perd un électronacquiert une protons) est un cation(+)

Ex: Na+

La liaison covalente

Quand chaque atome complète sa couche de valence enpartageant des électrons(mise en commun) avec liaison covalente pas de transfert mais partage Les électrons mis en commun gravitent autour de la molécule et stabilisent les atomes constituant cette molécule

Liaison = forte

Exemple de liaison covalente:

2 couche externe

Chaque électron de la

couche externe est mis en commun de manière à compléter la couche de

Exemple de liaison covalente:

2

6 électrons sur sa couche

de valence

Partage de 2 électronsChaque atome a 8

électrons sur sa couche

Exemple de liaison covalente:

Formation du méthane CH4

Chaque atome de carbone

a 4 électrons sur sa couche de valence et chaque atome

Chacun des 5 atomes a

complété les électrons sur de stabilité Une une liaison covalente simple(H-H). Deux une liaison covalente double(O =O).

Les symboles chimiques

Lorsque les électrons de valence sont mis en

commun de manière équilibréeentre les atomes, la molécule formée est dite non polaire

Cela signifie que (électronégativité)

entre chacun des atomes est équilibrée

Liaisons covalentes non polaires

Le gaz carbonique CO2:

très avideĺ valence plus fortement que le carbone Cependant, la molécule a une structure linéaire (O=C=O) et

Le CO2est une molécule non polaire

Exemple de liaison covalente non polaire

(H2O) : elle se forme par liaison covalente entre 2 H et 1 O. pas équilibrée, car ceux-ci La molécule a deux pôles chargés (= dipôle) : elle est polaire orientation particulière des molécules polaires (H2O) par rapport aux autres

Exemple de liaison covalente polaire

Les liaisons hydrogène

Liaisons très faibles

Se forment quand un déjà

lié à un atome électronégatif (N ou O) est attiré par un autre atome électronégatif, créant ainsi une sorte de pontentre eux

Contribuent à la conformation spatialedes

grosses molécules (protéines, ADN) tension superficielle

Les pôles légèrement positifs des

des pôles légèrement négatifs des raison de la tension superficielle qui augmente la cohésion des et tension superficielle Plan

1.La matière

2.Combinaisons de la matière : Les liaisons

chimiques

3.Réactions chimiques

4.Composition chimique de la matière vivante

Les modes de réactions chimiques

Réaction chimique = association ou

liaisons) seule leur organisation change

Les 3 types de réaction

Réactions de synthèse(anabolisme)

Réactions de dégradation(catabolisme)

Réactions de synthèse: anabolisme

A + B AB

Réactions de dégradation: catabolisme

AB A + B

Dissociation en 2 molécules

AB + C AC + B ouAB + CD AD + CB

Echange de parties de molécules

Plan

1.La matière

2.Combinaisons de la matière : Les liaisons

chimiques

3.Réactions chimiques

4.Composition chimique de la matière vivante

La composition chimique de la

matière vivante

2 grandes classes de molécules (composés):

Composés inorganiques: petites molécules

eau, sels, acides, bases

Composés organiques: avec carbone, grosses

molécules

Aussi vitaux les uns que les autres !

Plan

1.La matière

2.Combinaisons de la matière : Les liaisons chimiques

3.Réactions chimiques

4.Composition chimique de la matière vivante

1.Composés inorganiques

2.Composés organiques

= 60 % du poids du corps = le + abondant de la matière vivante

Liquide vital, nombreux rôles:

Thermorégulateur: forte capacité thermique: distribue (via sang) et absorbe chaleur (ex: temp extérieure élevée, exercice physique)

Favorise réactions chimiques(ex: hydrolyse)

Protecteur

Lubrifiantĺ

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