Biologie cellulaire - L'unicité chimique des êtres vivants et biomolécules

Flashcards de vocabulaire couvrant les bases chimiques du vivant, la structure de l'eau, les glucides, lipides, protéines et acides nucléiques du cours de Biologie cellulaire BAC1.

Élément chimique

Substance constituée d'un seul type d'atomes possédant tous le même nombre de protons dans leur noyau (même numéro atomique $Z$).

Éléments biogènes majeurs (C, H, O, N)

Ensemble des quatre éléments chimiques (oxygène $Z=8$, hydrogène $Z=1$, carbone $Z=6$, azote $Z=7$) qui constituent environ $95\,\%$ de la masse de la matière vivante.

Molécule inorganique

Molécule ne possédant pas d'atome de carbone lié directement à un atome d'hydrogène (par exemple l'eau $H_2O$).

Molécule organique

Molécule carbonée qui possède au minimum un atome de carbone lié directement à au moins un atome d'hydrogène (par exemple le glucose $C_6H_{12}O_6$).

Structure et polarité de la molécule d'eau

Molécule coudée formant un angle de $104{,}5^\circ$ dû à la répulsion des doublets non liants de l'oxygène, présentant des liaisons covalentes polaires qui génèrent une charge partielle négative $\delta^-$ sur l'oxygène et des charges partielles positives $\delta^+$ sur les hydrogènes.

Liaison hydrogène (eau)

Interaction électrostatique non covalente s'établissant entre la charge partielle négative $\delta^-$ de l'oxygène d'une molécule d'eau et la charge partielle positive $\delta^+$ de l'hydrogène d'une molécule voisine, assurant la cohésion de l'eau liquide.

Pression osmotique

Pression nécessaire pour empêcher le déplacement passif de l'eau à travers une membrane semi-perméable depuis le milieu le moins concentré en solutés vers le milieu le plus concentré.

Ose (Monosaccharide)

Sucre simple non hydrolysable de formule générale $(CH_2O)_n$, constituant la brique de base des glucides et portant des groupements hydroxyle (alcool) ainsi qu'un groupement carbonyle (aldéhyde pour les aldoses ou cétone pour les cétoses).

Carbone anomérique

Carbone issu de la cyclisation d'un ose correspondant à l'ancien atome de carbone de la fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) sous forme linéaire, dont la configuration spatiale définit les anomères $\alpha$ ou $\beta$.

Anomères $\alpha$ et $\beta$ du glucose

Isomères de conformation cyclique où le groupement $-OH$ porté par le carbone anomérique ($C1$) est orienté vers le bas pour la forme $\alpha$ (polymérisée en chaînes flexibles digestibles) et vers le haut pour la forme $\beta$ (polymérisée en chaînes rigides non digestibles par l'humain).

Maltose

Disaccharide formé par la condensation de deux unités de D-glucose reliées par une liaison O-glycosidique $\alpha(1\rightarrow 4)$.

Amylose

Fraction linéaire et hélicoïdale de l'amidon végétal ($\approx 15\text{-}20\,\%$) constituée exclusivement d'unités de glucose reliées par des liaisons $\alpha(1\rightarrow 4)$.

Amylopectine

Fraction ramifiée de l'amidon végétal ($\approx 80\text{-}85\,\%$) composée de chaînes linéaires de glucose en $\alpha(1\rightarrow 4)$ avec des points de branchement en liaisons $\alpha(1\rightarrow 6)$ espacés tous les $24$ à $30$ résidus.

Glycogène

Polysaccharide de réserve très ramifié chez les animaux et les champignons, formé de liaisons $\alpha(1\rightarrow 4)$ et de branchements fréquents en $\alpha(1\rightarrow 6)$ tous les $8$ à $12$ résidus, permettant une mobilisation très rapide du glucose.

Cellulose

Polysaccharide structural végétal linéaire non ramifié formé de résidus de glucose reliés par des liaisons $\beta(1\rightarrow 4)$, stabilisé en microfibrilles rigides et insolubles par un réseau dense de liaisons hydrogène.

Acide gras saturé

Acide gras dont la chaîne hydrocarbonée ne possède aucune double liaison carbone-carbone, présentant une chaîne rectiligne à empaquetage serré qui diminue la fluidité membranaire (ex : acide palmitique).

Acide gras insaturé

Acide gras possédant une ou plusieurs doubles liaisons carbone-carbone, créant un coude dans la chaîne hydrocarbonée qui limite l'empaquetage et accroît la fluidité membranaire (ex : acide oléique).

Triglycéride

Molécule lipidique hydrophobe constituée d'une molécule de glycérol estérifiée par trois chaînes d'acides gras, stockée sous forme de gouttelette lipidique pour constituer une réserve d'énergie à long terme.

Phospholipide

Lipide amphiphile composé d'un glycérol lié à deux acides gras hydrophobes et à un groupement phosphate polaire hydrophile, constituant structural majeur des bicouches des membranes cellulaires.

Acide aminé

Monomère constitutif des protéines composé d'un carbone central ($C_\alpha$) lié à un groupement amino ($-NH_2$), un groupement carboxyle ($-COOH$), un atome d'hydrogène ($-H$) et une chaîne latérale variable ($-R$).

Liaison peptidique

Liaison covalente reliant le groupement carboxyle d'un acide aminé au groupement amine de l'acide aminé suivant par une réaction de condensation avec élimination d'une molécule d'$H_2O$.

Structure secondaire des protéines

Conformation locale de la chaîne polypeptidique stabilisée par des liaisons hydrogène entre les atomes du squelette peptidique, se manifestant sous forme d'hélices $\alpha$ ou de feuillets $\beta$.

Structure tertiaire des protéines

Repliement tridimensionnel complet de la chaîne polypeptidique résultant des interactions entre les chaînes latérales ($-R$) des acides aminés (liaisons hydrogène, interactions hydrophobes, liaisons ioniques et ponts disulfure).

Structure quaternaire des protéines

Organisation spatiale résultant de l'assemblage non covalent de plusieurs chaînes polypeptidiques distinctes appelées sous-unités.

Nucléotide

Monomère des acides nucléiques formé par l'union d'une base azotée (purique ou pyrimidique), d'un sucre pentose (ribose ou désoxyribose) et d'un ou plusieurs groupements phosphate.

Base pyrimidique

Base azotée constituée d'un cycle aromatique simple à six atomes, incluant la cytosine (C), la thymine (T, spécifique à l'ADN) et l'uracile (U, spécifique à l'ARN).

Base purique

Base azotée bicyclique formée de deux anneaux accolés, incluant l'adénine (A) et la guanine (G).

Liaison phosphodiester

Liaison covalente unissant le carbone $3'$ du sucre d'un nucléotide au carbone $5'$ du sucre du nucléotide adjacent par l'intermédiaire d'un groupement phosphate, orientant le brin dans le sens $5' \rightarrow 3'$.

ADN B (Double hélice classique)

Forme classique de l'ADN en double hélice antiparallèle caractérisée par un diamètre de $2\,nm$, un pas d'hélice de $3{,}4\,nm$ (environ $10$ paires de bases par tour) et une distance de $0{,}34\,nm$ entre chaque paire de bases.

ARN messager (ARNm)

Acide nucléique simple brin véhiculant le message génétique du noyau vers le cytoplasme, caractérisé chez les eucaryotes par une coiffe $5'$ (7-méthylguanosine), une région codante encadrée par des zones UTR et une queue poly(A) en $3'$.

ARN de transfert (ARNt)

Molécule d'ARN adaptatrice repliée en forme de L (ou feuille de trèfle en 2D) portant un triplet anticodon à une extrémité et le site d'attache d'un acide aminé spécifique (extrémité $3'\text{ CCA}$) à l'autre extrémité.

Ribozyme (ARNr)

Molécule d'ARN douée d'une activité catalytique, illustrée par l'ARNr $28S$ (eucaryote) ou $23S$ (procaryote) assurant l'activité peptidyl-transférase au sein du ribosome lors de la traduction.

MicroARN (miARN)

Petit ARN simple brin régulateur mature de $21\text{-}23\,\text{nucléotides}$, issu du clivage par l'enzyme Dicer et intégré au complexe RISC pour provoquer la répression traductionnelle ou la dégradation d'ARNm cibles complémentaires.

ARN long non codant (lncRNA)

Transcrit d'ARN non codant de taille supérieure à $200\,\text{nucléotides}$ formant des domaines tridimensionnels modulaires qui agissent comme échafaudages ribonucléoprotéiques ou régulateurs de l'expression génique.