Biochimie : Équilibre Acido-Basique et Biomolécules

Flashcards complètes couvrant le cours PAB 1001 / ASAB 1004 (Biochimie) portant sur l'homéostasie acido-basique, les systèmes tampons, les déséquilibres respiratoires et métaboliques, ainsi que la structure et la fonction des glucides, lipides, protéines et acides nucléiques.

Quel est le produit ionique de l'eau pure et comment se définit une solution neutre ?

Dans l'eau pure, le produit ionique s'exprime par $[H_3O^+][OH^-] = 10^{-7} \times 10^{-7} = 10^{-14}$. Une solution est neutre lorsque $[H_3O^+] = [OH^-] = 10^{-7}\,M$, soit un $pH = 7$.

Quelle est la définition d'un acide et d'une base selon le cours ?

Un acide est une substance susceptible de libérer un ion $H^+$, ce qui augmente la concentration en $H_3O^+$. Une base est une substance susceptible de capter un ion $H^+$, ce qui augmente la concentration en $OH^-$.

Comment varie la concentration en ions $H^+$ lorsqu'on modifie le $pH$ d'une unité, et combien de fois une solution de $pH = 3$ est-elle plus acide qu'une solution de $pH = 6$ ?

La variation d'une unité de $pH$ multiplie ou divise par $10$ la concentration en ions $H^+$. Une solution de $pH = 3$ contient donc $1000$ fois plus d'ions $H^+$ qu'une solution de $pH = 6$.

Quelles sont les valeurs de référence pour l'homéostasie du $pH$ sanguin artériel chez l'adulte et pour le $pH$ de la peau ?

Le $pH$ sanguin artériel normal se situe entre $7{,}35$ et $7{,}45$. Le $pH$ optimal de la peau du visage et du corps se situe quant à lui entre $4{,}7$ et $5{,}75$.

Quelles sont les quatre sources métaboliques continues de composés acides dans l'organisme ?

1. La respiration cellulaire ($CO_2 \rightarrow H_2CO_3$),
2. Le métabolisme anaérobie (acide lactique),
3. Le jeûne (corps cétoniques),
4. Le métabolisme des acides aminés contenant du soufre (acide sulfurique).

Quels sont les trois systèmes de régulation de l'équilibre acido-basique de l'organisme et leurs délais d'intervention ?

1. Les systèmes des tampons chimiques : régulation très rapide en une fraction de seconde,
2. La régulation respiratoire : rapide en $1$ à $3\text{ minutes}$,
3. Les mécanismes rénaux : régulation lente en heures ou en jours.

Quels sont les trois principaux systèmes tampons chimiques de l'organisme ?

1. Le système acide carbonique – bicarbonate ($H_2CO_3 / HCO_3^-$),
2. Le système phosphate disodique – phosphate monosodique,
3. Le système protéinate – protéines (molécules amphotères).

Quelle est la réponse respiratoire de l'organisme face à une alcalinisation du sang (chute de $[H^+]$) ?

Les chémorécepteurs (aorte et carotide) informent le centre respiratoire bulbaire par les fibres sensitives. En réponse, la ventilation diminue via les nerfs moteurs, ce qui augmente la $pCO_2$ et ré-acidifie le sang pour le ramener à la normale.

Quelles anomalies des paramètres sanguins définissent une acidose respiratoire non compensée ?

Un $pH < 7{,}35$, une $pCO_2 > 45\,mmHg$ (anormalement élevée), et une concentration en $HCO_3^-$ normale ($22 - 26\,mmol/L$).

Quelles anomalies des paramètres sanguins définissent une alcalose respiratoire non compensée ?

Un $pH > 7{,}45$, une $pCO_2 < 35\,mmHg$ (anormalement basse), et une concentration en $HCO_3^-$ normale ($22 - 26\,mmol/L$).

Quelles sont les valeurs plasmatiques caractéristiques d'une acidose métabolique non compensée ?

Un $pH < 7{,}35$, une $pCO_2$ normale ($35 - 45\,mmHg$), et une concentration en $HCO_3^- < 22\,mmol/L$ (anormalement basse).

Quelles sont les causes fréquentes d'acidose métabolique et d'alcalose métabolique ?

L'acidose métabolique est causée par l'ingestion d'alcool, une diarrhée persistante (perte de $HCO_3^-$), l'accumulation d'acide lactique ou de corps cétoniques, ou l'insuffisance rénale. L'alcalose métabolique est provoquée par des vomissements importants (perte de $HCl$ et $H^+$) ou l'ingestion excessive d'antiacides basiques (ex. Gaviscon).

Pour quelles raisons le nouveau-né a-t-il une tendance naturelle à l'acidose jusqu'à la fin de son premier mois ?

1. Sa vitesse métabolique est élevée ($2\times$ celle des adultes), produisant de nombreux déchets acides,
2. Ses reins sont fonctionnellement immatures (excrétion inefficace de $H^+$),
3. Ses systèmes tampons ne sont pas encore pleinement efficaces.

Que désignent respectivement les deux composants structurels indiqués sur ce schéma d'une biomolécule organique ?

La ligne bleue en zigzag représente le squelette carboné inerte, et les sphères jaunes rattachées représentent les groupements fonctionnels responsables de la réactivité chimique.

Quelle interaction faible est illustrée ici entre ces molécules polaires d'eau ($H_2O$) et d'ammoniac ($NH_3$) ?

Il s'agit d'une attraction électrostatique faible appelée liaison hydrogène (ou pont hydrogène), résultant des charges partielles portées par les atomes de ces molécules polaires.

Comment s'appellent les réactions responsables respectivement de la synthèse et de la dégradation des polymères biologiques ?

La synthèse de polymères s'effectue par déshydratation (ou condensation), caractérisée par la perte d'une molécule d'eau. La dégradation s'effectue par hydrolyse, caractérisée par l'ajout d'une molécule d'eau.

Quels sont les trois principaux monosaccharides hexoses ($C_6H_{12}O_6$) et quel est le rôle primordial du glucose ?

Les trois hexoses isomères sont le glucose, le fructose et le galactose. Le glucose est la source immédiate d'ATP (via la respiration cellulaire ou la fermentation) et constitue la seule source d'énergie utilisable par les cellules nerveuses.

Quel est le rôle du foie représenté dans le métabolisme énergétique de ces monosaccharides ?

Le foie convertit le fructose et le galactose en glucose, lequel est ensuite utilisé par les cellules pour produire de l'ATP par respiration cellulaire ou fermentation.

Quels rôles jouent les oligosaccharides lorsqu'ils sont associés aux lipides ou aux protéines membranaires ?

Ils améliorent l'hydrosolubilité des protéines, agissent comme récepteurs cellulaires et constituent des marqueurs de surface spécifiques pour la reconnaissance cellulaire (ex. protéines du Complexe Majeur d'Histocompatibilité ou CMH).

Quelles sont les caractéristiques structurales et fonctionnelles du glycogène, de l'amidon et de la cellulose ?

Le glycogène est le polysaccharide de réserve chez les animaux (foie et muscles squelettiques). L'amidon est le polysaccharide de réserve des végétaux (dégradé par l'amylase). La cellulose est le polysaccharide de structure de la paroi végétale, indigestible chez l'humain mais indispensable comme fibre stimulant le péristaltisme.

D'après cette figure, comment diffèrent les parois des bactéries Gram (+) et Gram (-), et de quoi est formé le peptidoglycane ?

Les bactéries Gram (+) possèdent une paroi épaisse contenant beaucoup de peptidoglycane. Les bactéries Gram (-) ont peu de peptidoglycane et sont recouvertes d'une membrane externe. Le peptidoglycane est formé d'une alternance de NAG (N-Acétyl-Glucosamine) et NAM (acide N-Acétyl-Muramique) reliés par des oligopeptides de 4 acides aminés.

Quel est le mécanisme d'action de l'antibiotique pénicilline sur la paroi bactérienne ?

La pénicilline inhibe les enzymes transpeptidases responsables de la réticulation et de la liaison des molécules de peptidoglycane entre elles lors de l'assemblage de la paroi bactérienne.

Quelle différence structurale distingue les acides gras saturés des acides gras insaturés, et quel impact cela a-t-il sur leur état à température ambiante ?

Les acides gras saturés ne contiennent aucune double liaison $C=C$ et sont solides à température ambiante (ex. beurre). Les acides gras insaturés possèdent une ou plusieurs doubles liaisons formant des courbures qui empêchent l'empilement serré, restant ainsi liquides à température ambiante (ex. huile d'olive).

Comment sont produits les acides gras trans alimentaires et quelles sont leurs conséquences sur la santé cardiovasculaire ?

Ils sont formés lors de l'hydrogénation partielle des huiles végétales pour fabriquer des produits solides (comme les margarines). Ils sont encore plus néfastes pour le système cardiovasculaire que les acides gras saturés, augmentant le risque de pathologies cardiovasculaires.

Quelle est la composition d'un triglycéride et quels sont ses trois rôles biologiques clés ?

Un triglycéride est formé de $1\text{ glycérol}$ et de $3\text{ acides gras}$. Ses trois rôles sont : le stockage d'énergie ($2\times$ plus d'ATP par gramme que le glycogène), l'amortissement mécanique pour protéger les organes, et l'isolation thermique.

Quelle est la structure générale du cholestérol et quelles sont les molécules clés dont il est le précurseur ?

Le cholestérol est composé de 4 cycles hydrocarbonés accolés (noyau stérane) et d'un groupement $-OH$. Il est le précurseur des acides biliaires de la bile, de la vitamine D, et des hormones stéroïdiennes (sexuelles, aldostérone et cortisol).

Quelles sont les parts respectives des origines endogène et exogène du cholestérol chez l'humain ?

$75$ à $85\%$ du cholestérol est d'origine endogène, synthétisé par la majorité de nos cellules mais surtout par le foie. Les $15$ à $25\%$ restants proviennent de l'alimentation (origine exogène).

Comment s'organisent les quatre principales lipoprotéines sanguines selon leur densité ?

La densité est inversement proportionnelle à la quantité de lipides transportée : les Chylomicrons ont la densité la plus faible, suivis des VLDL (Very Low-Density Lipoprotein), des LDL (Low-Density Lipoprotein), puis des HDL (High-Density Lipoprotein) qui ont la densité la plus élevée.

Pourquoi qualifie-t-on les LDL de « mauvais cholestérol » et les HDL de « bon cholestérol » ?

Les LDL apportent le cholestérol aux tissus périphériques et favorisent son dépôt sur les parois artérielles (plaques athéromateuses). Les HDL récupèrent le cholestérol des tissus périphériques pour l'acheminer vers le foie où il est dégradé ou excrété dans la bile, diminuant ainsi le risque cardiovasculaire.

Combien d'acides aminés composent nos protéines et combien sont dits « essentiels » ?

$20\text{ acides aminés}$ composent nos protéines, dont $9\text{ acides aminés essentiels}$ que l'organisme ne peut pas synthétiser et qui doivent obligatoirement être fournis par l'alimentation.

Quelle différence fondamentale distingue les protéines fibreuses des protéines globulaires ?

Les protéines fibreuses sont longues, filiformes et structurales (ex. collagène, kératine, actine, élastine). Les protéines globulaires sont compactes, sphériques et fonctionnelles (ex. hémoglobine, enzymes, anticorps, insuline).

Décrivez la structure de la molécule d'hémoglobine et son rôle de transporteur gazeux.

L'hémoglobine est une protéine globulaire formée de 4 sous-unités ($2\,\alpha$ et $2\,\beta$). Chacune contient un groupement hème muni d'un atome de fer ($Fe^{2+}$) en son centre, permettant la fixation et le transport du dioxygène ($O_2$) dans le sang.

Quelles sont les différences structurales majeures entre l'ADN et l'ARN ?

L'ADN possède du désoxyribose, les bases A, T, G, C et est constitué d'un double brin en double hélice. L'ARN possède du ribose, les bases A, U, G, C et est constitué d'un simple brin.

Quelle est la structure moléculaire de l'ATP et par quel mécanisme fournit-elle de l'énergie à la cellule ?

L'adénosine triphosphate (ATP) est formée d'adénine, d'un ribose et d'une chaîne de trois phosphates. La libération d'énergie utilisable provient de l'hydrolyse exergonique de la liaison terminale entre deux groupements phosphate.