Bio - 1. évolution et origine du vivant 1.3. La chimie du vivant (pt. 11 : Glucides, acides nucléiques et lipides (XVII.11 à XVII.41))

Quelle est la différence entre un glucide et un glucose ?

Glucide est la catégorie générale : tous les sucres. Cela inclut le glucose, le fructose, le saccharose, l'amidon, le glycogène, la cellulose. Le glucose est une molécule précise, C6H12O6, un monosaccharide.

Quelles sont les trois catégories de glucides selon le nombre d'oses ?

MONOSACCHARIDES : les « oses » ou sucres simples. OLIGOSACCHARIDES : composés de 2 à 10 oses (disaccharides, trisaccharides), par exemple le sucrose ou saccharose, le sucre ordinaire. POLYSACCHARIDES : plus de 10 oses, par exemple le glycogène, qui compte 30 000 monomères de glucose.

D'où provient le sucre de table ?

Le sucre de table, le saccharose, provient de la betterave sucrière ou de la canne à sucre.

Quels atomes renferment toujours les monosaccharides ?

Toujours du carbone (C), de l'oxygène (O) et de l'hydrogène (H).

Quelle est la définition d'un monosaccharide ?

Composé contenant un groupe carbonyle, au moins trois atomes de carbone et au moins deux groupes hydroxyle.

Qu'est-ce qu'un groupe carbonyle ?

Groupe fonctionnel de formule C=O, composé d'un atome de carbone doublement lié à un atome d'oxygène.

Qu'est-ce qu'un groupe hydroxyle ?

Groupe fonctionnel constitué d'un atome d'oxygène et d'un atome d'hydrogène, -OH, rattaché à une molécule organique.

Quelle est l'ancienne appellation des glucides et pourquoi ?

« Hydrates de carbone » (appellation obsolète en français, mais dans la littérature anglaise on dit toujours « carbohydrates »). Formule générale Cn(H2O)n : il y a un nombre égal d'atomes de carbone et de molécules d'eau. Exemple : le glucose, C6H12O6, s'écrit aussi C6(H2O)6.

Que contiennent les monosaccharides, en termes de carbones et de groupements ?

Ils contiennent 3 à 9 atomes de carbone, toujours des groupements hydroxyles (-OH), et soit un groupe aldéhyde, soit une cétone.

Quelle est la différence entre un aldose et un cétose ?

ALDOSE : monosaccharide portant un groupe aldéhyde (R-CHO), le carbonyle étant en bout de chaîne. Exemple de triose : le glycéraldéhyde. CÉTOSE : monosaccharide portant une cétone (R-CO-R'), le carbonyle étant à l'intérieur. Exemple de triose : la dihydroxyacétone.

Comment peut-on considérer les aldoses et cétoses autres que les trioses ?

Comme des dérivés du glycéraldéhyde et de la dihydroxyacétone, obtenus en ajoutant d'autres carbones, chacun porteur d'un hydroxyle.

Citez les trois tailles de monosaccharides les plus courantes avec leur formule.

TRIOSES : C3H6O3. PENTOSES : C5H10O5. HEXOSES : C6H12O6.

Qu'est-ce qui contribue à la diversité des monosaccharides ?

L'arrangement spatial autour d'un atome de carbone asymétrique. Deux oses peuvent ne différer que par la disposition d'un groupement hydroxyle autour d'un carbone asymétrique, et ce ne sont alors plus les mêmes composés : par exemple, le glucose a un goût un peu plus sucré que le galactose.

Quelle est la géométrie d'un carbone formant quatre liaisons simples ?

Les quatre liaisons pointent vers les sommets d'un tétraèdre imaginaire, en raison de la position des orbitales hybrides. Les angles des liaisons sont de 109,5 degrés.

Que sont les orbitales hybrides ?

Orbitales issues du mélange des orbitales de base du carbone, toutes identiques entre elles. Leur répulsion mutuelle oriente les quatre liaisons vers les sommets d'un tétraèdre (109,5 degrés).

Sous quelle forme le glucose se présente-t-il en réalité ?

Sous une forme CYCLIQUE, comme la majorité des oses. Lorsqu'un glucose a plus de 4 carbones, la cyclisation est spontanée. La forme cyclisée est plus commune que la forme linéaire.

Que produit la cyclisation du glucose ?

Deux isomères : l'ALPHA-glucose et le BÊTA-glucose, selon la position de l'hydroxyle sur le CARBONE 1. Les deux formes s'interconvertissent par une réaction appelée MUTAROTATION.

Qu'est-ce qu'un disaccharide et comment est-il formé ?

Le plus courant des oligosaccharides : deux monosaccharides liés l'un à l'autre par une liaison GLYCOSIDIQUE. Il se crée un pont oxygène entre les deux, avec élimination d'une molécule d'eau (réaction de condensation).

Donnez l'exemple classique de disaccharide et sa composition.

Le saccharose (sucrose), sucre de table obtenu industriellement à partir de la canne à sucre ou de la betterave sucrière. Il est composé de deux monomères : le GLUCOSE et le FRUCTOSE.

Quelle est la différence entre les polymères d'alpha-glucose et de bêta-glucose ?

Polymères d'ALPHA-glucose : l'amidon (plantes) et le glycogène (animaux), qui servent de RÉSERVE. Polymères de BÊTA-glucose : la cellulose et la chitine, qui servent de STRUCTURE.

Qu'est-ce qu'un polysaccharide ?

Macromolécule, polymère composé de quelques centaines à quelques milliers de monosaccharides.

Quels sont les deux grands rôles des polysaccharides ?

1) SUBSTANCES DE RÉSERVE : les polymères de réserve constituent des réserves de sucre, hydrolysées en fonction des besoins de la cellule pour former des sucres simples.

2) ÉDIFICATION DE STRUCTURES DE PROTECTION : la cellulose pour la paroi des cellules végétales, la chitine pour la paroi des champignons et l'exosquelette des arthropodes (insectes, crustacés), le peptidoglycane pour la paroi des bactéries.

De quoi est composé l'amidon ?

C'est un polymère de glucose composé de chaînes LINÉAIRES d'amylose et de chaînes RAMIFIÉES d'amylopectine. C'est un long polymère plus ou moins ramifié de glucose, formé dans les amidons des chloroplastes.

Où le glycogène est-il stocké et comment est-il structuré ?

Le glycogène est hautement RAMIFIÉ et principalement stocké dans le foie et les muscles. Les réserves se trouvent surtout dans les muscles striés et squelettiques et dans le foie. Passer 24 h sans manger de sucre est possible, mais le corps va commencer à utiliser les graisses, réserves de sucre.

De quoi est faite la chitine ?

C'est un polymère de bêta-glucose MODIFIÉ : la N-acétylglucosamine.

Quels polysaccharides les mammifères peuvent-ils digérer ?

Par manque d'enzyme adéquate, les mammifères sont incapables de digérer la CHITINE. Seuls les herbivores qui abritent une flore stomacale et intestinale adaptée peuvent digérer la CELLULOSE. Par contre, tous les mammifères digèrent parfaitement l'AMIDON et le GLYCOGÈNE.

Quel est le rôle de la cellulose et comment s'organise-t-elle dans la paroi végétale ?

La cellulose est un constituant de la paroi des cellules végétales. Les molécules de cellulose s'assemblent en MICROFIBRILLES, qui s'organisent en réseau dans la paroi cellulaire (échelle : 0,5 micromètre, grossissement 24 000 x).

Quelle est la différence de structure entre l'amidon et la cellulose ?

Les deux sont des polymères de glucose, mais ils diffèrent par la forme cyclique du monomère : l'AMIDON est un polymère d'ALPHA-glucose, dont tous les monomères sont orientés dans le même sens. La CELLULOSE est un polymère de BÊTA-glucose, dont les monomères s'orientent en alternance, un sur deux étant retourné. C'est cette différence d'orientation qui donne à la cellulose sa rigidité et qui explique que nous ne puissions pas la digérer.

Comment l'information génétique passe-t-elle du gène à la protéine ?

L'information génétique est transmise de l'ADN à l'ARN, puis de l'ARN à la protéine. À partir de l'ADN, la TRANSCRIPTION fait une copie d'un gène : l'ARNm. Celui-ci sort du noyau et est reconnu par un ribosome, qui réalise la synthèse de la protéine : c'est la TRADUCTION, ainsi nommée parce qu'on change de langage, du nucléotide vers l'acide aminé.

De quoi est composé un nucléotide ?

D'un sucre à 5 carbones (pentose), d'une base azotée, et de un à trois groupes phosphate.

Quelle est la différence entre un nucléoside et un nucléotide ?

L'association de la base azotée et du sucre forme un NUCLÉOSIDE (adénosine, guanosine, cytidine, thymidine, uridine). Le NUCLÉOTIDE est un nucléoside qui comporte en plus 1, 2 ou 3 groupes phosphate.

Comment les nucléotides s'assemblent-ils en acide nucléique ?

Par des liaisons PHOSPHODIESTERS. Ces liaisons covalentes font intervenir le carbone 3' du pentose d'un nucléotide et le carbone 5' du pentose du nucléotide suivant.

Comment nomme-t-on les deux extrémités d'un acide nucléique ?

5'-phosphate et 3'-OH, en conséquence du sens des liaisons phosphodiesters.

Qui a découvert la structure en double hélice de l'ADN et quand ?

Watson et Crick, en 1953.

Quels sont les appariements possibles entre bases de l'ADN ?

Les interactions sont toujours les mêmes : A=T (2 ponts hydrogène) et C=G (3 ponts hydrogène). Ce sont les deux seuls appariements possibles.

Que signifie que les deux brins de l'ADN sont complémentaires ?

Avec un seul brin, on peut reconstituer le second, puisqu'ils sont complémentaires l'un de l'autre. La cellule utilise cette propriété lors de la RÉPLICATION de l'ADN : les deux brins se séparent pour servir de matrice et former chacun une nouvelle double hélice.

Que signifie que les deux brins de l'ADN sont antiparallèles ?

Les brins ont tous les deux une même direction mais des sens inversés (orientés tête-bêche l'un par rapport à l'autre).

Quelles sont les dimensions de la double hélice d'ADN ?

1 nm de diamètre ; 3,4 nm pour un tour complet d'hélice ; 0,34 nm entre deux paires de bases successives.

De quoi est composé le ribosome chez les eucaryotes ?

C'est un large complexe ribonucléoprotéique, composé de 82 protéines et de 4 ARNr (ARN ribosomiques).

En quoi l'ARN diffère-t-il de l'ADN ?

Sur trois points : il est SIMPLE BRIN (alors que l'ADN est double brin), son sucre est le RIBOSE, et ses bases sont A, G, C, U (l'uracile remplaçant la thymine).

Quelles sont les trois fonctions classiques des ARN dans la cellule ?

ARNm : transfert d'information depuis l'ADN. ARNr : constituants des ribosomes (synthèse protéique). ARNt : correspondance entre l'ARNm et la protéine (synthèse protéique).

Quelles sont les deux fonctions plus récemment découvertes des ARN ?

Enzymes (les ribozymes) et régulation de l'expression génétique.

Qu'est-ce que l'ARNt et quel est son rôle ?

Petits ARN couplés de manière covalente à un acide aminé. Leur fonction est d'apporter au ribosome les acides aminés nécessaires à la synthèse protéique. Une cellule comporte plusieurs dizaines d'ARNt différents, chacun spécifique d'un acide aminé.

Qu'est-ce qu'un ribozyme ?

ARN catalytique, c'est-à-dire qui agit comme une enzyme. Dans le ribosome, c'est la partie ARN, et non les protéines, qui catalyse la formation des liaisons peptidiques.

Qu'est-ce que l'hypothèse du « monde à ARN » ?

La découverte des ribozymes a été un élément clé pour la soutenir : l'ARN pourrait être à la fois support de l'information génétique ET catalyseur de réactions biochimiques.

Qu'est-ce qu'un micro-ARN ?

De très petits ARN (22 nucléotides en moyenne) qui agissent comme régulateurs POST-TRANSCRIPTIONNELS de l'expression génétique. Ils s'apparient à un ARNm, entraînant une inhibition de sa traduction et/ou sa dégradation.

Quelle est la caractéristique qui définit les lipides ?

Ce sont des composés regroupés dans une classe en fonction de leur caractéristique la plus importante : pas (ou très peu) d'affinité pour l'eau. Ils ne sont PAS des polymères et forment une classe hétérogène de molécules.

Citez les six types de lipides.

Les huiles, les graisses, les phosphoglycérolipides, les cires (qui imperméabilisent les feuilles des plantes), les stéroïdes (le cholestérol par exemple, ainsi que les hormones sexuelles), et certains pigments végétaux ou animaux.

Qu'est-ce qu'un lipide « simple » ?

Un lipide qui ne contient PAS d'acides gras et qui est constitué par l'attachement entre elles de plusieurs molécules d'isoprène (ou de dérivés d'isoprène). Exemples : certaines vitamines, certaines hormones, des composés odoriférants, le cholestérol.

Qu'est-ce qu'un lipide « complexe » ?

Un lipide qui contient des acides gras. Composé de carbone (C), hydrogène (H) et oxygène (O). Apolaire et insoluble dans l'eau (hydrophobe). La longueur des molécules ainsi que le nombre de doubles liaisons varient.

Qu'est-ce qu'un acide gras ?

Un acide carboxylique porté par une longue chaîne hydrocarbonée.

Quelle est la différence entre un acide gras saturé et insaturé ? Donnez un exemple de chaque.

SATURÉ : toutes les liaisons carbone-carbone sont simples. Exemple : l'acide laurique, CH3-(CH2)10-COOH.

INSATURÉ : une ou plusieurs doubles liaisons (mono- ou poly-insaturé). Exemple : l'acide oléique, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH.

Pourquoi les acides gras sont-ils des molécules amphipatiques ?

Parce que l'extrémité carboxylique est HYDROPHILE et la chaîne hydrocarbonée est HYDROPHOBE. Plus la chaîne hydrocarbonée est longue, moins ils sont solubles dans l'eau.

De quelle réaction les lipides complexes proviennent-ils ?

D'une réaction de CONDENSATION entre un alcool et un acide gras. Lorsque l'alcool est le glycérol, on parle de glycérides (mono-, di-, tri-).

Comment se forment les mono-, di- et triglycérides ?

Le groupe carboxyle des acides gras est très réactif, ce qui permet à 1, 2 ou 3 acides gras de s'associer par ESTÉRIFICATION à une molécule de glycérol pour former un mono-, di- ou triglycéride. La liaison formée est une liaison ESTER, avec élimination d'une molécule d'eau.

Que sont les huiles et les graisses, chimiquement ?

Ce sont des TRIESTERS du glycérol (triglycérides ou triacylglycérols), c'est-à-dire glycérol + 3 acides gras. Ils sont la principale forme de stockage des graisses chez les animaux.

Pourquoi les huiles sont-elles liquides et les graisses solides ?

Il s'agit de triglycérides dans les deux cas : les huiles sont simplement plus riches en acides gras INSATURÉS, ce qui diminue la température de fusion.

De quels paramètres dépend la température de fusion d'un acide gras ?

De deux paramètres.

1) Le DEGRÉ D'INSATURATION : plus il y a de doubles liaisons (créant des « coudes » dans les chaînes), plus la T° de fusion est basse. Acide stéarique (18 C, aucune double liaison) = 70 °C ; acide oléique (18 C, 1 double liaison) = 13 °C.

2) La LONGUEUR DE LA CHAÎNE : plus elle est longue, plus la T° de fusion est élevée. Acide laurique (12 C, saturé) = 44 °C ; acide arachidique (20 C, saturé) = 77 °C.

Pourquoi la graisse est-elle solide et l'huile liquide à température ambiante, au niveau des interactions ?

Cela est dû à la possibilité d'interactions entre les chaînes hydrocarbonées.

1) Une double liaison, donc une désaturation, empêche les chaînes de s'empiler par interaction de type hydrophobe ; les chaînes d'hydrocarbures droites facilitent l'empilement et permettent donc des liaisons de type van der Waals.

2) Plus les chaînes sont longues, plus la quantité d'interactions est importante, ce qui favorise l'état solide.

Qu'est-ce qu'un phosphoglycérolipide (phospholipide) ?

Un lipide comportant DEUX acides gras au lieu de trois : le troisième groupement hydroxyle du glycérol est lié à un groupe phosphate, lui-même lié à une petite molécule polaire (choline, inositol, sérine, éthanolamine).

Que forment les phospholipides en solution aqueuse ?

Spontanément des MICELLES ou des BICOUCHES. En 3D, cela prend la forme d'une sphère.

Récapitulez structure, polymère et monomère pour les quatre classes de macromolécules.

GLUCIDE : chloroplaste (structure), amidon (polymère), monosaccharide (monomère). ACIDE NUCLÉIQUE : chromosome, ADN, nucléotide. PROTÉINE : filament intermédiaire, polypeptide, acide aminé. LIPIDE : adipocyte, triglycéride, acide gras (le lipide n'étant pas un vrai polymère).