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Les macroélémentsCe sont des éléments chimiques ( > 5g chez un homme de 70 kg qui nécessite un apport journalier > 50 mg ). Ils sont impliqués dans la structure des biomolécules qui composent les cellules, leur quantité doit être importante dans l’alimentation.

Les oligoélémentsCe sont des éléments chimiques minéraux, nécessaire à la vie mais en quantité très faible ( - de 1% de la masse du corps ) ils sont apportés par l’alimentation car l’organisme de les synthétisent pas.

Oxygène (O) Carbone (C) Hydrogène (H) Azote (N)

96 % de la masse totale

Calcium (Ca); Phosphore (P); Potassium (K); Soufre (S); Sodium (N); Chlore (C); Magnesium (Mg) ≈ 3,5 % de la masse totale

Fluor (F); Fer (Fe); Zinc (Zn); Cuivre (Cu); Iode (I); Manganèse (Mn); Cobalt (Co); Chrome (Cr); Sélénium (Se); Molybdène (Mo); Nickel (Ni); Vanadium (V)

< 1 % de la masse totale

MACROELEMENTS

OLIGOELEMENTS

Les rôles fonctionnels

L’Oxygène : il compose 65% de la masse de la matière vivante. C’est le constituant de l’eau et de nombreuses molécules organiques. L’air ( O2 = 21% et N = 78% ).

L’eau : c’est le principal constituant du corps humain ≈ 60%. Elle a plusieurs rôles : ‣ solvant, elle dissout des substances; ‣ transport, elle distribue les nutriments; ‣ réactif chimique : réactions d’hydrolyse; ‣ amortisseur : coussin autour des organes; ‣ lubrifiant : articulation, liquide synovial, bol

alimentaire; ‣ cohésion des séreuses : glissements des feuillets

L’azote : il représente 3% de la masse de la matière vivante et est présent dans toutes les protéines et acides nucléiques. Diazote (N2) → 78% dans l’air. Ammoniaque (NH3)

Le carbone : c’est 18% de la masse de la matière vivante. Il forme les chaines et les structures du squelette de toutes les molécules organiques. Dioxyde de carbone (CO2) : gaz incolore, inodore, à effet de serre, éliminé par les poumons lors de la respiration. Monoxyde de carbone (CO) : gaz incolore, inodore, toxique, capable de prendre la place du CO2, produit par chauffage défectueux

L’hydrogène : il compose 9% de la masse de la matière vivante. C’est un constituant de l’eau et de la plupart des molécules organiques. Sous forme ionisée ( H+ ) : protons → caractère acide Pompe à protons dans l’estomac → acide ( si trop élevé = ulcère ) TTT : inhibiteur de la pompe à protons (IPP)

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Composition du vivant

CALCIUM Produits laitiers

Coagulation sanguine; contraction musculaire; exocytose; minéralisation osseuse

PHOSPHORE Fromages, poissons

Constituant de la molécule ATP; d’acides nucléique et d’enzymes; minéralisation osseuse

MAGNESIUM Fruits secs, chocolat

Activité nerveuse; contraction musculaire; régule activité de certaines enzymes

FLUOR Poissons

Email dentaire

FER Viande rouge, légumes secs

Liaison de l’O2 sur l’hémoglobine; composant de la chaine respiratoire mithochondriale

POTASSIUM Fruits secs, bananes

Signalisation nerveuse

CUIVRE Abats, crustacés

Synthèse de l’hémoglobine, constituant de nombreuses enzymes; composant de la chaine respiratoire mythochondriale

MANGANESE Riz, legumes secs

Synthèse des vitamines B1 et E

CHLORE Crustacés, fromages

Maintient l’équilibre osmotique et le pH

SOUFRE Mollusques, crustacés

Stabilise la structure des proteines

IODE Fruits de mer, produits laitiers

Synthèse hormones thyroïdiennes

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Les glucidesLa principale fonction des glucides est de fournir de l'énergie. Le corps humain utilise les glucides sous la forme du glucose ( tous les glucides que nous mangeons sont transformés en monosaccharides lors de la digestion pour pouvoir passer dans le sang ). Ils forment une réserve énergétique ( glycogène ) dans le foie et les muscles lorsqu’ils ne sont pas utilisés directement. Ils ont également un rôle structural : soutient et protection cellulaire; reconnaissance cellulaire ( éléments membranaires ).

Classification : Les oses sont les plus petites structures glucidiques - glucose ( principale représentant des oses ) - galactose - fructose On classe les oses en fonction : - du nombre de carbones - de la fonction aldéhyde ( aldose ) ou cétone ( cétose ) - des principales fonctions ( source d’énergie rapidement disponible

pour les cellule → glucose )

Les diholosides sont une association de 2 oses par une liaison osidique Les 3 plus importantes : - saccharose ( glucose + fructose ) - lactose ( galactose + glucose ) - maltose ( glucose + glucose )

Les polysaccarides sont issus de la condensation d’un grand nombre d’oses par des liaisons osmiques. Ce sont des polymères du glucose. Les principaux : ‣ amidon : forme de stockage du glucose chez les végétaux,

constituant de base des féculents, utilisé dans l’industrie agroalimentaire comme épaississant, gélifiant;

‣ glycogène : forme de stockage du glucose chez l’Homme dans les muscles et le foie, réserve musculaire est hydrolysée en glucose → production d’énergie, le foie stocke le glucose sous forme de glycogène ( après le repas ) → libération dans la circulation si hypoglycémie;

‣ cellulose : polymère glucidique, présente dans la paroi des cellules végétales, constitue la fibre alimentaire, en abondance dans les légumes verts et les fruits → rôle dans le transit intestinal

Les protéines ont essentiellement un rôle structural et fonctionnel ( renouvellement cellulaire, croissance et réparation des tissus ).

Classification : Les acides aminés : plus petite structure protidique. Parmi les 20 A.A, 9 sont considérés comme essentiels pour l’organisme ( il ne les synthétise pas : valine, leucine, isoleucine, lysine, thréonine, méthionine, phénylalanine, tryptophane, histine ).

Les peptides : résultent de la condensation de plusieurs acides aminés liés par des liaisons peptiques.

Les protéines : longue chaine d’A.A ( 50 ), ils ont un rôle indispensable dans l’activité cellulaire ‣ transport plasmatique des gaz respiratoires, des lipides et de la

bilirubine; ‣ défense immunitaire; ‣ contraction et mouvement cellulaire; ‣ structure et division cellulaire; ‣ communication ( hormones de croissance, insuline..); ‣ échanges membranaires.

Les enzymes sont des protéines capables d’augmenter la vitesse d’une réaction biochimique = catalyseur biologique. Ils permettent les réactions de dégradation de substance qui apporte de l’énergie → CATABOLISME et les réactions de synthèse de nouvelles substances qui consomment de l’énergie → ANABOLISME Les enzymes ont plusieurs fonctions : ‣ structure ( collagène ) ‣ immunité ( Ig [ Ac ] ) ‣ enzymatique ( transaminases ) ‣ communication ( hormones de croissance ) ‣ mobilité cellulaire ( active et myosite ) ‣ régulation de cycle cellulaire ( cycline ) ‣ transport ( hémoglobine )

Les protides

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Les molécules organiques

Les lipidesLes lipides sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les solvants organiques ( acétone, éthanol.. ). Les acides gras saturés et les acides gras insaturés ont respectivement un rôle énergétique et précurseur.

Classification : Les acides gras : sont composés d’une chaine carbonée couplée à une fonction acide carboxylique. On distingue 2 types ‣ les A.G saturés ( enhydrogène ) → pas de double liaison dans la

chaine carbonée : Viande, crème fraiche; ‣ les A.G insaturés → possède une ou plusieurs doubles liaisons

dans la chaine carbonée ( mono-insaturé : olives, arachide; poly-insaturé : poisson gras, huile de noix, huile de tournesol )

Les triglycérides sont des lipides naturels les plus nombreux, présent dans le tissu adipeux et dans les huiles végétales. Ils constituent une réserve énergétique majeure dans les cellules adipeuses et sont issus de la condensation de 3 A.G avec une molécule de glycérol

Les stérols : le cholestérol sert de précurseur à la synthèse des hormones stéroïdes ( oestrogène, progestérone, testostérone ) et la vitamine D. Le cholestérol est transporté dans le sang lié à des lipoprotéines sous 2 formes : - le LDL cholestérol « mauvais cholestérol » → favorise une plaque

d’athérome, transport du foie aux cellules; - le HDL cholestérol « bon cholestérol » → transporte le LDL vers le

foie pour l’éliminer

Les vitamines sont des biomolécules que le corps ne synthétise pas ou très peu → elles doivent être apportées par l’alimentation. S’il y a des carences, il y a des risques pour la santé : hypovitaminose, avitaminose Il y a 2 familles de vitamines : - hydrosoluble, elles ne peuvent être stockées et sont

éliminées si elles ne sont utilisées; - liposoluble, elles sont absorbées avec les graisses et

peuvent être stockées

Les vitaminesLes vitamines liposolubles VIT A ( rétinol ) : favorise la croissance, améliore la vision → cécité, manque de croissance VIT D ( calciférol ) : anti-rachitisme, favorise l’absorption du calcium et du phosphore → rachitisme VIT E : antioxydant → stérilité, anémie hémolytique du nouveau né VIT K : anti-hémorragique → hémorragie par avitaminose K

Les vitamines hydrosolubles : VIT B1 ( thiamine ) : métabolisme des glucides; fonctionnement du système nerveux → béribéri ( insuffisance cardiaque, troubles

neurologiques ), oedème, myocardies VIT B2 ( riboflavine ) : métabolisme des glucides, lipides, protides → lésions des yeux, de la langue et des lèvres VIT B3 ( VIT PP, acide nicotinique ) : métabolisme des glucides, lipides et protides; précurseurs de nucléotides → maladie du cuir chevelu, pellagre ( dermatite, diarrhée ) VIT B5 ( acide pantothénique ) : métabolisme des glucides, lipides, protides; synthèse de certaines hormones VIT B6 ( pyridoxine ) : métabolisme des lipides et A.A → troubles neurologiques ( convulsions ) VIT B8 ( biocide → VIT H ) : métabolise cellulaire → troubles cutanés et des phanères VIT B9 ( acide folique ) : synthèse des purines, pyrimidines et A.A → troubles digestifs, asthénie VIT B12 ( cobaltine ) : métabolisme des acides nucléiques → anémie, douleurs neurologiques VIT C ( acide ascorbique ) : synthèse du collagène, synthèse des G.R, stimulation des défenses naturelles et immunitaires → scorbut, poly-infections et septicémies, MCV

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La cellule eucaryote La membrane plasmique est une frontière entre milieu intracellulaire et extracellulaire, elle maintient la forme de la cellule. Elle permet les transports membranaires.

Le noyau est délimité par l’enveloppe nucléaire, il contient le matériel génétique de la cellule.

Le cytoplasme constitue le milieu intracellulaire et contient les organismes cytoplasmiques, des structures spécialisées du cytoplasme : ‣ les réticulums endoplasmiques rugueux ( maturation des

protéines et support des ribosomes ) et lisses ( synthèse des lipides, stockage du calcium intra cellulaire, détoxication des substances );

‣ l’appareil de Golgi ( maturation des protéines ); ‣ la mitochondrie ( siège de nombreuses réaction métaboliques ); ‣ le lysosome ( dégradation du substances intra et extracellulaire,

phagocytose );

Le cytosquelette est l’ensemble de protéines fibreuses, nucléaires ou cytoplasmiques, associées en polymères. Il est responsable de la forme des cellules mains également de leurs mouvements et du déplacement des organites.

La cellule procaryote Elle ne possède pas de noyau, son matériel génétique se trouve dans le cytoplasme sous la forme d’un chromosome bactérien unique et circulaire. Cette cellule concerne les bactéries et les cyanobactéries. Les bactéries ne possèdent pas d’organites mais des ribosomes qui permettent la synthèse protéique. Les bactéries se divisent par scissiparité, c’est un mode de multiplication asexué qui se réalise par division de l’organisme.

Image : smart.servier.com

Image : wikipedia

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Les cellules somatiques

De nombreux cycles cellulaires contribuent à la croissance des tissus et des organes pour former un individu composé de plusieurs centaines de milliards de cellules une fois adulte.

Les cellules somatiques possèdent toutes 23 paires de chromosomes chez l’homme. La cellule mère somatique donne naissance à deux cellules filles identiques. Le cycle cellulaire des cellules somatiques permet d’assurer la croissance des tissus durant les périodes embryonnaires, foetales et juvéniles de la vie et le renouvellement des cellules mortes. Il y a 2 grandes phases : ‣ l’interphase : correspond à 90% de la durée du cycle.

Elle est elle même composée de 3 phases G1 ( croissance et métabolisme intense ), S ( quantité d’ADN est multiplié par 2 ) et G2 ( préparation à la mitose );

‣ la mitose ( m ) : en 4 phases : prophase, métaphase, anaphase et télophase.

Les cellules sexuelles ou gamètes contiennent 23 chromosomes afin d’éviter un doublement de la quantité d’ADN au moment de la fécondation. La méiose est le processus qui consiste à diviser par deux la quantité d’ADN, sa durée est de 3 semaines ( gamètes mâles ) à plusieurs décennies ( gamètes femelles ).On retrouve les 4 étapes de divisions de la mitose.

Les cellules sexuelles

Image : Wikipedia, auteur : Hawk-Eye

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La nécrose

La durée de vie des cellules est très variable, cette durée peut aller de quelques heures à plusieurs dizaines d’années en fonction de la structure de la cellule. Mais elles finissent toutes par mourir.

L’apoptoseC’est la mort cellulaires non physiologique ou p a t h o l o g i q u e . E l l e e s t p r é m at u r é e e t n o n programmée, la cellule rencontre une situation extrême qui aboutit à des lésions cellulaires caractéristiques et pouvant être néfastes pour l’environnement de la cellule nécrosée. La nécrose existe sous plusieurs formes : • la nécrose ischémique : elle se produit lorsque la

circulation sanguine n ’e s t p l u s a ss u ré e correctement. Le noyau est alors détruit et le cytoplasme coagule;

• la nécrose de liquéfaction, résulte de la digestion des cellules mortes lors des infections, la phagocytose produit alors le pus, un liquide jaunâtre.

C’est la mort cellulaires programmée ou suicide cellulaire, processus par lequel une cellule engage des réactions aboutissant à son autodestruction en réponse à un des signaux intra ou extra cellulaires. L’apoptose contribue à l’homéostasie cellulaire et prévient l’apparition de cellules anormale ( cancéreuses ou infectées ).

Elle est déclenchée soit par : ‣ voie extrinsèque : un signal extérieur à la cellule pouvant

provenir à l’interaction par contact direct avec les lymphocytes T cytotoxiques, mais également par la diminution / perte de facteurs de croissance, par certaines hormones ( glucocorticoïdes ), par la perte de contact cellule-cellule ou bien cellule-matrice extracellulaire;

‣ voie intrinsèque : la mitochondrie libère des composants pro-apoptotiques en réponse à des signaux internes ( lésions de l’ADN, diminution de la taille des télomères…).

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Le phénotype

L’hérédité est l’héritage génétique transmis par nos parents biologiques, c’est la transmission de caractères d’une génération à l’autre. Ces caractères peuvent être divers : des traits physiques, le groupe sanguin, une pathologie, certains comportements.

Les Chromosomes et les allèlesLe noyau de la cellule oeuf contient 23 paires de chromosomes ( diploïdes ) avec pour chaque paire, un provenant de la mère et un du père. Les 2 chromosomes d’une même paire contiennent des gènes qui régissent les mêmes caractères ( allèles ) : ils sont dits homologues. Lorsque les deux allèles sont identiques, l’individu est dit homozygote, lorsque les deux allèles sont différents, l’individu est dit hétérozygote.

C’est l’ensemble des caractères pouvant être observé chez un individu ( couleurs des yeux, des cheveux, groupe sanguin… ). L'écriture se fait de cette manière : nom du caractère entre crochets ( [cheveux bruns ] ). Un même phénotype peut résulter de l’expression de génotypes différents.

Le génotypeC’est l’ensemble ou une partie donnée du matériel génétique d’un individu, il correspond à la composition en allèles des gènes.

L’écriture se fait de cette façon : allèle majuscule = dominant, allèle minuscule = récessif. a//a = individu homozygote, A//a = individu hétérozygote

Un individu peut posséder l’allèle a sans l’exprimer mais il peut le transmettre à sa descendance ( lorsque c’est une pathologie qui est porté sans symptômes et qui peut être transmise aux enfants, on appel cela une maladie héréditaire récessive ). Un allèle peut aussi bien coder une protéine fonctionnelle qu’une protéine anormale issue d’une mutation génétique.

Image : Wikipedia, auteur : Domaina

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L’hérédité

L’hérédité autosomiqueLa localisation précise d'un gène sur un chromosome ( locus ) du caractère étudié se situe sur un autosome. Il est porté par les femmes et les hommes avec la même fréquence. Il existe deux cas : ‣ l’hérédité autosomique dominante : il y a un seul

allèle muté responsable d’une pathologie, cela peut suffire à conduire à un phénotype malade;

‣ l’hérédité autosomique récessive : il y un seul allée muté mais cela ne suffit pas à obtenir un phénotype malade, cette mutation n’est pas forcément présente dans toutes les générations.

Le locus du caractère étudié se trouve sur un chromosome sexuelle = gonosome, X ou Y. Lorsqu’il y a hérédité liée au sexe, le pourcentage de femmes et d’hommes porteurs du caractère est en général différent. Détermination du sexe : ‣ le père ( XY ) ; la mère ( XX ), ‣ si l’ovocyte est fécondé par un spermatozoide contenant

un Y, l’individu sera de sexe masculin ( XY ); ‣ si l’ovocyte est fécondé par un spermatozoide contenant

un X, l’individu sera de sexe féminin ( XX ).

L’hérédité gonosomique