1.2 – Les macromolécules SBI 4U Dominic Décoeur

Introduction Le carbone : base de la matière organique. Les molécules propres aux êtres vivants (protéines, glucides, lipides) contiennent toutes du carbone et sont donc des composés organiques. Mais pourquoi la chimie du « vivant » dépend-elle à ce point du carbone?

Ils peuvent faire 4 liens covalents avec les autres ou lui-même. Éthanol Méthanol

Les liaisons peuvent être simples, doubles ou triples. Éthane Éthylène Acétylène CH3 - CH3 CH2 = CH2 CH ≡ CH

Ils peuvent avoir plusieurs formes. Chaînes linéaires Chaînes ramifiées Cycles

Glucides Caractéristiques : Ils sont constitués d’hydrogène, de carbone (“hydrate de carbone”) et d’oxygène. Stock l’énergie. « Carburant » lors de la respiration cellulaire Groupe fonctionnel OH Ils sont des polyalcools et contiennent un groupe aldéhyde et/ou cétone.

Glucides Il y a 3 catégories de glucides : Monosaccharides Disaccharides Polysaccharides

Monosaccharides Sucres formés de 3 à 7 atomes de carbones : 3C = triose 4C = tetrose 5C = pentose (ribose, désoxyribose) 6C = hexose (glucose, fructose, galactose) 7C = heptose Les plus importants pour les cellules : Pentose : forme le sucre ribose retrouvé dans l’ARN et désoxyribose retrouvé dans l’ADN. Hexose : forme le glucose (source d’énergie des cellules : miel, fruits, raisin, etc…)

Monosaccharides Ils peuvent être linéaires mais le plus souvent cycliques. Les 3 sortes de monosaccharides à 6 carbones : Glucose Galactose Fructose

Disaccharides Formé par l’union de 2 monosaccharides lors d’une réactions de condensation (déshydratation). Donc, il y a perte d’une molécule d’eau.

Le sucre granulé (sucre blanc) vendu dans le commerce est fait de saccharose pur. La plupart des fruits et légumes en contiennent aussi.

Deux autres disaccharides souvent rencontrés: Les grains de céréales germés utilisés pour faire de la bière sont riches en maltose Maltose : glucose – glucose Le lait contient 5% de sucre (essentiellement sous forme de lactose) (9% pour un Coca-Cola) Lactose : glucose – galactose

Pour les gens qui ont une intolérance au lactose… Ces gens ont une intolérance au lactose parce qu’ils ont une déficience en lactase (un enzyme). Donc, il n’y a pas assez de cet enzyme pour dégrader le lactose. Ceci complique la digestion et amène des douleurs abdominales, des ballonnements et la diarrhée.

Polysaccharides = polymères de glucoses (glu-glu-glu-glu-….-glu). L’hydrolyse d’un polysaccharides donne un monosaccharides. Amidon Glycogène Cellulose

= forme sous laquelle les plantes emmagasinent le glucose Amidon Glycogène Cellulose = forme sous laquelle les plantes emmagasinent le glucose Abondant dans les féculents (céréales, pommes de terre, légumineuses) Digestion de l'amidon = transformation de l'amidon en glucose glu – glu – glu -...- glu glu + glu + glu + ... + glu

Grain d'amidon Cellule de pomme de terre Petits sacs remplis d'amidon dans les cellules d'une pomme de terre. Afin de mieux observer l'amidon, il a été coloré en bleu par de l'iode.

= façon de faire de réserves de glucose chez les animaux Amidon Glycogène Cellulose Semblable à l’amidon = façon de faire de réserves de glucose chez les animaux S'il y a des surplus de glucose dans le sang : glu + glu + glu +…+glu glycogène Le glycogène s'accumule dans le foie et les muscles S'il y a carence de glucose : glycogène glu + glu + glu +…+glu

Pourquoi conseille-t-on aux athlètes de manger du spaghetti la veille d’une compétition ? Pendant l’activité Muscles digestion Spaghetti = amidon glucoses glu-glu-glu-glu-glu-…-glu Foie et muscles Pendant la nuit Permet donc de faire de bonnes réserves de glycogène glycogène glu-glu-glu-glu-glu-…-glu

Comment la concentration en glucides du sang de Bob devrait-elle se modifier dans les minutes qui suivront l’absorption de sa bière ? Le glycogène peut être stocké dans le foie et les muscles. Cette capacité d'entreposage est toutefois limitée à 100 g pour le foie et à 375 g pour les muscles et sert aux périodes de jeûne d'environ huit heures (la durée d'une nuit). Quand ces limites de stockage sont atteintes, les surplus de glucose sont transformés en triglycérides et entreposés dans les tissus adipeux.

= chaînes linéaires de glucoses Amidon Glycogène Cellulose = chaînes linéaires de glucoses Lors de la digestion, les animaux peuvent briser les liaisons alpha, mais pas les bêta. Donc, on ne peut pas digérer la cellulose.

Il forme des fibres. Ces fibres se collent ensemble pour former les parois cellulaires des végétaux. Il procure donc un support, une protection et de la rigidité ou élasticité aux tissus animaux ou végétaux.

Performance physique Les hydrates de carbone ont 4 fonctions importantes dans le métabolisme énergétique et la performance physique : Source d’énergie Économie de protéines Facilitation métabolique Combustible pour le SNC

Réduire sa consommation de sucre : pourquoi? http://www.passeportsante.net/fr/Actualites/Dossiers/ArticleComplementaire.aspx?doc=cancer_sucre_do

Quiz http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/quizz/glucides.htm Ne pas faire ces # (16, 17, 19, 25)

Lipides Caractéristiques : Insoluble dans l’eau (non-polaire); Principalement constituées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène; Stock l’énergie (plus que les glucides); Forment la membrane cellulaire; Protection cellulaire; Forment des hormones (ex : stéroïde).

Lipides Il y existe plusieurs différentes sortes de lipides : Triglycéride (gras) → glycérol + 3 acides gras Phospholipides → glycérol + gr. phosphate + 2 acides gras Stéroïdes → 4 cycles de carbone

Triglycérides Phospholipides Stéroïdes = molécules formées de 1 glycérol lié à 3 acides gras

Gras saturés et gras insaturés : On ne peut pas ajouter d'hydrogène. Un carbone ne peut pas faire plus que 4 liaisons avec d’autres atomes. On pourrait ajouter 2 hydrogènes en transformant la liaison double en liaison simple. Plusieurs doubles liaisons.

Gras saturés : Solide à la température de la pièce (il y a des exceptions) Consommation liée à des problèmes cardio-vasculaires Ex : Gras animal en général, fromage, beurre. Gras insaturés : Liquide à la température de la pièce Divisé en acides gras monoinsaturés (omega-9) et polyinsaturés (omega-6 et omega-3) Ex : à venir…

Gras insaturés On mentionne que les Omega sont des gras essentiels à l’organisme humain puisqu’ils ont le pouvoir de réduire le taux de triglycérides dans le sang, diminuer la formation de caillots de sang pouvant bloquer les vaisseaux sanguins et diminuer légèrement la pression artérielle chez les personnes ayant des problèmes d’hypertension. Effectue une recherche afin de trouver des exemples d’aliments contenant des Omega – 3, des Omega – 6 et des Omega – 9.

2 fois plus d'énergie que 1 g de glucide Rôle principal des triglycérides: = Réserve d'énergie Un surplus en lipides, glucides ou protéines alimentaires peuvent se transformer en gras. 1 g graisse = 2 fois plus d'énergie que 1 g de glucide

Triglycérides Phospholipides Stéroïdes = molécules formées de 1 glycérol, 2 acides gras et 1 phosphate Ils forment les membranes des cellules. Également, ils sont en abondance dans les cellules nerveuses et les reins.

Comportement des phospholipides face à l'eau : Groupement chimique contenant du phosphate et de l’azote (hydrophile) Acides gras (hydrophobes)

Triglycérides Phospholipides Stéroïdes = molécules formées d'un squelette de 4 cycles de carbone

Le plus connu = cholestérol Sert à fabriquer certaines hormones (p. ex., hormones stéroïdes, testostérone et œstrogènes).

Quiz http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/quizz/lipides.htm

Devoirs p. 20 (1, 2, 3, 5, 6, 8)

Protéines 50% du poids sec de la plupart des cellules = protéines Ils remplissent de nombreuses fonctions et ils ont les molécules les plus variées Principalement constituées de carbone, d’oxygène, d’hydrogène et de l’azote. Acide aminé Protéines = polymères d'acides aminés

Des 20 acides aminés nécessaires à nos cellules : Certains peuvent être fabriqués par l’organisme à partir d’autres molécules Certains (8) ne peuvent pas être fabriqués; ils doivent être absorbés par la nourriture = acides aminés essentiels

Si la diète est trop pauvre en protéines : L'organisme ne peut survivre si les cellules manquent d'acides aminés pour fabriquer leurs protéines. Si la diète ne peut fournir tous les acides aminés essentiels, l'organisme devra alors digérer ses propres protéines (les protéines musculaires et les protéines du sang surtout) afin de fournir à ses cellules les acides aminés dont elles ont besoin. Ainsi, chez une personne dont la diète est carencée en un ou plusieurs acides aminés essentiels, on observera rapidement une perte de tissu musculaire. Il y aurait aussi une baisse de protéines plasmatiques (ce sont des protéines du sang). Si la diète est trop riche en protéines : L'organisme peut utiliser les acides aminés en surplus dans la respiration cellulaire ou les transformer en gras (et non en muscles comme le croient naïvement certains culturistes qui se gavent de concentrés d'acides aminés !). Notez que l'organisme ne peut pas faire de réserves de protéines ou d'acides aminés. Les acides aminés en surplus sont ou bien convertis en carburant pouvant être respiré ou bien transformés en gras. Ces transformations libèrent de l'azote (le groupement amine des acides aminés) qui est converti en urée. L'urée, un déchet, est ensuite éliminée par les reins.

Liaison peptidique : Le gr. carboxylique – COOH réagit avec le gr. amine NH2 pour former un lien peptidique par condensation. On peut allonger la molécule avec des ajouts d’aa pour avoir des polypeptides. 1 → 2 → 3 → 4 à 49 → 50 et plus aa di tri poly protéine

La protéine assemblée se replie pour former une structure tridimensionnelle précise:

Structure primaire Il y a arrangement linéaire des acides aminés à l’aide de liens peptidiques. C’est la séquence qui compose la protéine.

Structure secondaire Pour augmenter la stabilité, la structure forme une hélice (chaîne) et crée ainsi des liens intermédiaires (liens H).

Structure tertiaire L’hélice se replie sur elle-même, ce qui crée de nouveau liens intermédiaire (4 stables). Il y a toujours deux parties (hydrophobe – intérieure et hydrophile – extérieure)

Structure quaternaire Interaction entre 2 ou plusieurs hélices (plus compacte et plus complexe) en forme 3D.

Principales fonctions des protéines : 1. Structure 2. Régulation (les hormones) 3. Mouvement 4.Transport de molécules 5. Immunité 6. Récepteur et transporteur membranaire 7. Métabolisme (les enzymes)

Collagène = protéine la plus abondante de l'organisme. 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4.Transport 5. Immunité 6. Récepteur et transporteur membranaire 7. Métabolisme Collagène = protéine la plus abondante de l'organisme. Collagène forme la peau (derme), les tendons, les ligaments, l'armature des os, etc.

2. Régulation du métabolisme : les hormones 1. Structure 2. Régulation du métabolisme : les hormones 3. Mouvement 4.Transport 5. Immunité 6. Récepteur et transporteur membranaire 7. Métabolisme La plupart des hormones sont des protéines. Ex : insuline glucagon hormone de croissance (HGH) ocytocine

Mouvements dus à 2 protéines : l'actine et la myosine. 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport 5. Immunité 6. Récepteur et transporteur membranaire 7. Métabolisme Mouvements dus à 2 protéines : l'actine et la myosine. Les cellules formant les muscles sont remplies de ces protéines.

L'hémoglobine : transporte l'oxygène 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport 5. Immunité 6. Récepteur et transporteur membranaire 7. Métabolisme L'hémoglobine : transporte l'oxygène La myoglobine : transporte l'oxygène dans les muscles L'albumine sérique : transporte le gras dans le sang

L'hémoglobine est formée de quatre chaînes d'acides aminés

La molécule d’hémoglobine est formée de globine et d’hèmes. Chaque hème, en forme d’anneau, porte en son centre un atome de fer. Puisque chaque atome de fer peut se combiner avec une molécule d’oxygène (avec 2 atomes), une molécule d’hémoglobine peut transporter 4 molécules d’oxygène (ou 8 atomes). Comme un érythrocyte contient quelque 250 millions de molécules d’hémoglobine, il peut transporter environ 1 milliard de molécule d’oxygène.

Les anticorps (ou immunoglobulines) sont faits de protéines 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport 5. Immunité 6. Récepteurs et transporteurs membranaires 7. Métabolisme Les anticorps (ou immunoglobulines) sont faits de protéines

6. Récepteur et transporteur membranaire 1. Structure 2. Régulation 3. Mouvement 4. Transport 5. Immunité 6. Récepteur et transporteur membranaire 7. Métabolisme Beaucoup de substances chimiques traversent la membrane des cellules en passant par des canaux formés par des protéines. Protéine formant une partie du canal Double couche de phospholipides

7. Métabolisme : les enzymes 1. Structure 2. Régulation du métabolisme 3. Mouvement 4.Transport 5. Immunité 6. Transport membranaire 7. Métabolisme : les enzymes La plupart des réactions chimiques qui se déroulent dans la cellule sont catalysées par des protéines spéciales: les enzymes. Enzyme = catalyseur Catalyseur = substance qui active une réaction chimique qui, sans le catalyseur, serait très lente ou impossible. Ex : synthèse du saccharose

Mode d'action d'une enzyme

L’aspartame goûte 180 fois plus sucré que le saccharose Juste en passant... L’aspartame est un dipeptide (deux acides aminés liés l’un à l’autre) lié à un méthanol L’aspartame goûte 180 fois plus sucré que le saccharose

Des articles intéressantes sur le sujet: http://www.extenso.org/echelle_credibilite/detail.php/f/1522 http://www.passeportsante.net/fr/Actualites/Nouvelles/Fiche.aspx?doc=2006051716 http://www.danger-sante.org/category/produits-light/

Quiz http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/quizz/proteines.htm Ne pas faire ces # (6, 14, 15)