Matière: biochimie de base

Objectifs du cours: Connaître la structure des principales molécules organiques et leur rôle dans l’organisme. Comprendre les réactions chimiques se déroulant dans l’organisme: synthèse, dégradation et échanges.

Chapitre n°2: Étude des principales réactions chimiques se déroulant dans l’organisme

introduction: tous les êtres vivants, pour assurer le maintien de leur structure, pour réaliser leurs activités vitales et autres, ont besoin de matériaux et d’énergie. Ces matériaux et cette énergie seront fournis à l’organisme par les matières organiques alimentaires qui subiront un ensemble de réactions chimiques appelés métabolisme.

Ces matières organiques alimentaires auront ainsi les apports indispensables pour couvrir les besoins de matière et d’énergie. L’énergie libérée par les nutriments n’est pas directement utilisable par la cellule, elle doit être transformée en une molécule d’ATP.

2. Principales réactions chimiques: 2.1. Métabolisme: c’est l’ensemble de réactions se produisant au sein de la matière vivante. Parmi ces réactions on distingue:

a. L’anabolisme: C’est l’ensemble des réactions participants à l’édification de molécules complexes à partir de composés biochimiques simples. Ces réactions sont endergoniques c’est-à-dire elles ne peuvent se réaliser que par apport d’énergie qui sera en partie fournie par les réactions du catabolisme. Exemple la synthèse protéique.

b. Le catabolisme: c’est l’ensemble de réactions impliquées dans la dégradation des molécules organiques. C’est un processus exergonique, c’est-à-dire qu’il n’a pas besoin d’apport énergétique. Au contraire, le catabolisme produit de l’énergie utilisable par l’intermédiaire de l’ATP, pour l’ensemble des réactions de biosynthèse ou anabolisme et l’ensemble des autres travaux de l’organisme, comme par exemple le travail musculaire. Ce catabolisme fournira également de la chaleur.

2.2. Notion de couplage énergétique: Chez l’homme le fournisseur universel d’énergie est une molécule: l’ATP (adénosine triphosphate) L’ATP est présent dans toutes les cellules humaines et constitue la seule source d’énergie directement exploitable. La concentration intracellulaire en ATP est faible et l’ATP doit être constamment régénéré à partir d’ADP et de Pi.

Le couplage énergétique entre les réactions est donc réalisé par la molécule d’ATP qui, par sa grande facilité de diffusion et par la quantité d’énergie qu’elle libère lors de son hydrolyse, est l’agent de liaison énergétique idéal au sein de la cellule.

3. Réactions chimiques et filières énergétiques: Dans nos aliments, 4 grands types de molécules: - l'eau et les molécules de petites tailles (ions – sels minéraux), - les glucides (sucres et apparentés comme l'amidon), - les protides (protéines) - les lipides (graisses et huiles).

Ces nutriments vont subir des réactions cataboliques spécifiques pour donner soit des métabolites direct du cycle de Krebs soit des métabolites indirect. Voir présentation simplifiée des transformations chimiques se déroulant au sein de l’organisme.

3.1. Le cycle de Krebs: Définition: Appelé cycle citrique, c’est une séquence cyclique de réactions catalysées par un système multienzymatique. Le cycle de Krebs est essentiellement aérobie et intra mitochondrial. Réaction générale: CH3COOH +3 NAD + FAD+2H2O 2CO2+3NADH,H+ +FADH2

Bilan énergétique: 3 NADH,H+ 3*3=9 ATP 1FADH2 2 ATP 1 GTP 1 ATP Total: 12 ATP

Rôle du cycle de Krebs: Le CK est situé à un carrefour des métabolismes glucidiques, lipidiques et protidiques. Il constitue: La principale source d’ATP (énergie) de la cellule en aérobiose. La source de plusieurs métabolites essentiels pour la synthèse des lipides, des protéines et des acides nucléiques.

3.2. chaîne respiratoire:

La chaîne respiratoire: Transfert d’électrons de NADH, FADH2 à l’oxygène. Couplée à la production d’énergie sous forme d’ATP. Se passe dans la membrane mitochondriale.

Couplage du cycle de Krebs à la chaîne respiratoire: Les composés réduits, NADH et FADH2, formés au cours de la glycolyse, de l’oxydation des acides gras et du cycle de Krebs sont très “riches en énergie”. Ils vont être ré oxydés par perte d’hydrogène qui va lui-même se dissocier en proton et électron. Ces électrons à haut potentiel d’énergie seront transférés à la chaîne respiratoire, et finalement à une molécule d’oxygène qui en réagissant avec les protons donne de l’eau.