Structure et fonction des molécules organiques complexes

Fiches de vocabulaire couvrant les quatre grandes classes de macromolécules organiques (glucides, lipides, protéines et acides nucléiques), leurs réactions de synthèse et d'hydrolyse, leurs structures et leurs implications biomédicales selon le chapitre 5.

Polymère

Molécule de grande taille constituée d'un grand nombre d'unités structurales identiques ou semblables (monomères) unies par des liaisons covalentes.

Monomère

Petite unité moléculaire servant d'élément constitutif de base pour l'édification des polymères.

Réaction de déshydratation

Réaction chimique de condensation au cours de laquelle deux molécules se lient par une liaison covalente avec perte concomitante d'une molécule d'eau.

Hydrolyse

Processus chimique inverse de la déshydratation, rompant la liaison covalente entre deux monomères par l'adjonction d'une molécule d'eau.

Monosaccharide

Glucide simple possédant généralement une formule brute sous forme de multiple de $(CH_2O)_n$, servant de nutriment cellulaire immédiat ou de monomère pour des glucides complexes.

Aldose

Monosaccharide comportant une fonction aldéhyde, caractérisée par un groupement carbonyle situé à l'extrémité de sa chaîne de carbones.

Cétose

Monosaccharide comportant une fonction cétone, caractérisée par un groupement carbonyle positionné à l'intérieur de sa chaîne de carbones.

Liaison glycosidique

Liaison covalente unissant deux monosaccharides à la suite d'une réaction de déshydratation.

Maltose

Disaccharide formé par l'union de deux molécules de glucose par une liaison glycosidique 1-4, notamment utilisé dans la fabrication de la bière.

Saccharose

Disaccharide le plus abondant, composé d'une molécule de glucose et d'une molécule de fructose reliées par une liaison glycosidique 1-2.

Sucralose

Édulcorant artificiel acalorique obtenu par chloration sélective du saccharose, doté d'un pouvoir sucrant 500 à 600 fois supérieur à celui-ci et indigeste pour l'organisme.

Lactase

Enzyme digestive produite dans l'intestin grêle, responsable de l'hydrolyse du lactose en glucose et en galactose.

Lactase non-persistance (LNP)

Condition physiologique fréquente chez les mammifères après le sevrage, où le gène $LCT$ est désactivé, empêchant la production de lactase et provoquant l'intolérance au lactose.

Lactase persistance (LP)

Maintien de la production de lactase à l'âge adulte grâce à des polymorphismes nucléotidiques (SNP) dans la région du gène régulateur $MCM6$, favorisé chez les populations aux traditions pastorales.

Amidon

Polysaccharide de réserve glucidique des végétaux constitué de monomères de glucose $\alpha$, comprenant une fraction linéaire (amylose) et une fraction ramifiée (amylopectine).

Glycogène

Polysaccharide de réserve glucidique des animaux, hautement ramifié (ramifications tous les 10 à 12 monomères de glucose $\alpha$), principalement stocké dans le foie et les muscles.

Cellulose

Polysaccharide structural linéaire composé de monomères de glucose $\beta$ unis par des liaisons 1-4, constituant la paroi des cellules végétales et le composé organique le plus abondant sur Terre.

Chitine

Polysaccharide structural constitué de monomères de glucose modifiés par un groupement azoté, formant l'exosquelette des arthropodes et la paroi cellulaire des eumycètes.

Triglycéride

Lipide formé d'une molécule de glycérol liée par trois liaisons ester à trois molécules d'acides gras, constituant la principale réserve d'énergie à long terme chez les animaux.

Acide gras saturé

Acide gras dont la chaîne hydrocarbonée ne comporte aucune liaison double carbone-carbone, maximisant la teneur en hydrogène et favorisant la solidification à température ambiante (graisse).

Acide gras insaturé

Acide gras comportant une ou plusieurs doubles liaisons (habituellement en conformation cis), créant un coude qui empêche les molécules de s'agglomérer étroitement et les maintient liquides (huile).

Hydrogénation

Procédé chimique industriel consistant à ajouter de l'hydrogène aux huiles végétales insaturées pour les solidifier, produisant des acides gras saturés et des gras insaturés trans.

Athérosclérose

Affection cardiovasculaire caractérisée par l'épaississement de la paroi artérielle causé par l'accumulation d'athéromes lipidiques, favorisée par la consommation de gras saturés et de gras trans.

Phosphoglycérolipide

Lipide amphipathique constitué d'un glycérol lié à deux acides gras hydrophobes et à un groupement phosphate polaire hydrophile, formant la structure de base en bicouche des membranes biologiques.

Stéroïde

Lipide caractérisé par un squelette carboné formé de quatre cycles accolés sur lesquels se greffent divers groupements fonctionnels chimiques.

Cholestérol

Stéroïde clé présent dans les membranes des cellules animales, modulant leur fluidité et agissant comme précurseur indispensable à la biosynthèse des hormones stéroïdiennes.

Acide aminé

Monomère des protéines composé d'un carbone central asymétrique ($\alpha$) lié à un groupement amine ($-NH_2$), un groupement carboxyle ($-COOH$), un hydrogène et un radical latéral ($-R$).

Liaison peptidique

Liaison covalente reliant le groupement carboxyle d'un acide aminé au groupement amine de l'acide aminé suivant, formée par réaction de déshydratation.

Structure primaire d'une protéine

Séquence linéaire précise et génétiquement déterminée des acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques covalentes au sein d'une chaîne polypeptidique.

Structure secondaire d'une protéine

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

Structure tertiaire d'une protéine

Conformation tridimensionnelle globale et complète du polypeptide, stabilisée par des interactions variées (hydrophobes, liaisons ioniques, liaisons hydrogène, ponts disulfure) entre ses chaînes latérales ($-R$).

Structure quaternaire d'une protéine

Organisation structurale résultant de l'assemblage et de l'interaction stabilisée de deux ou plusieurs sous-unités polypeptidiques pour former une protéine biologiquement fonctionnelle.

Anémie à hématies falciformes

Maladie génétique du sang provoquée par la substitution de l'acide glutamique par la valine en position 6 de la chaîne $\beta$ de l'hémoglobine, provoquant son agrégation en fibres insolubles et la déformation des globules rouges.

Dénaturation d'une protéine

Altération irréversible ou réversible de la conformation tridimensionnelle d'une protéine provoquée par des modifications physiques ou chimiques (pH, température, salinité), la rendant biologiquement inactive.

Phénylcétonurie

Maladie héréditaire autosomique récessive caractérisée par une déficience de l'enzyme phénylalanine hydroxylase, entraînant l'accumulation neurotoxique de phénylalanine et d'acide phénylpyruvique.

Fibrose kystique

Maladie génétique consécutive à une anomalie du transporteur membranaire CFTR des ions chlorure ($Cl^-$), entraînant la formation d'un mucus excessivement visqueux et des sécrétions sudoripares très salées.

Hypercholestérolémie familiale

Trouble génétique à transmission autosomique dominante dans lequel des récepteurs membranaires aux LDL défectueux ou absents empêchent la clairance du cholestérol circulant, menant à son accumulation sanguine.

Ostéogenèse imparfaite

Maladie osseuse héréditaire à transmission autosomique dominante résultant de mutations dans les gènes codant pour le collagène de type I ($COL1A1$ ou $COL1A2$), provoquant une fragilité extrême des os.

Nucléotide

Unité de base monomérique des acides nucléiques, constituée d'une base azotée liée à un pentose (désoxyribose ou ribose) et d'au moins un groupement phosphate fixé sur le carbone $5'$ du sucre.

Nucléoside

Molécule constituée uniquement d'une base azotée (pyrimidine ou purine) unie à un monosaccharide à cinq carbones (pentose), dépourvue de groupement phosphate.

Pyrimidine

Classe de bases azotées caractérisées par un cycle unique à six atomes, regroupant la cytosine (C), la thymine (T, spécifique à l'ADN) et l'uracile (U, spécifique à l'ARN).

Purine

Classe de bases azotées caractérisées par un double cycle comprenant un cycle hexagonal et un cycle pentagonal fusionnés, regroupant l'adénine (A) et la guanine (G).

Acide désoxyribonucléique (ADN)

Polymère nucléotidique en double hélice antiparallèle contenant du désoxyribose et les bases A, T, C, G, servant de support chimique universel au bagage génétique héréditaire.

Acide ribonucléique (ARN)

Acide nucléique simple brin constitué de nucléotides à ribose et de bases A, U, C, G, essentiel pour relayer l'information de l'ADN et diriger la biosynthèse des protéines.