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note de cours métabolisme général
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BIOCHIMIE ET REACTIONS CELLULAIRESPartie 1: Métabolisme
I. Métabolisme de base:
Pour quelle raison est-il nécessaire de s’alimenter?
Ce qui distingue un être vivant d’un objet inanimé:
• les êtres vivants sont structurellement compliqués et extrêmement organisés
• chaque composant d’un être vivant possède une fonction spéci que et interagit de
manière dynamique
• un organisme vivant apparait comme beaucoup plus complexe que la somme de ses
composants
• les êtres vivants ont la capacité de s’auto-répliquer en conservant toute la complexité de
l’original
• les êtres vivants extraient, transforment et utilisent l’énergie de leur environnement
La thermodynamique repose sur deux notions de base, l’énergie interne et l’entropie, qui satisfont
aux deux principes qui stipulent que l’énergie se conserve et que l’entropie ne peut qu’augmenter.
Un organisme vivant est un système ouvert, qui échange de l’énergie et de la matière avec son
environnement. Tous les systèmes tendent spontanément vers un état d’équilibre qui est l’état le
plus stable. Les organismes vivants ne sont pas en équilibre avec le milieu.
Dans l’inter-conversion de l’énergie, la source d’énergie peut provenir de la lumière solaire ou des
nutriments qui vont subir une transformation photo-chimique ou chimique qui va provoquer une
travail cellulaire (synthèse, travail mécanique, production lumière etc) a n de produire de la
chaleur ou des déchets métaboliques.
Il y a di érents types d’organismes selon leur source d’énergie:
• photo-autotrophes: production de matière organique à partir de l’énergie solaire
• chimio-autotrophes: production de matière organique à partir de l’énergie chimique
• chimio-hétérotrophes: production de matière organique à partir de composés organiques
De quoi est faite la matière vivante?
Il y a quatre niveaux de diversité biologique:
• les biomolécules
• les macro-molécules
• les complexes supramoléculaires
• la cellule et ses organites
Chaque type cellulaire a son propre contenu en biomolécules, il varie d’une espèce à l’autre et
d’une type cellulaire à l’autre.
Quels sont les composants de l’alimentation?
Les composants de l’alimentation sont:
• les glucides: sucre, source d’énergie (glucose), rôle de stockage à court terme (glycogène
ou amidon), rôle structural (cellulose ou chitine)
→polysaccharides: amidon, glycogène
→disaccharides: saccharose, lactose, maltose
→oses simples: glucose, fructose
• les lipides: corps gras, stockage à long terme, rôle hormonal (stéroïdes), vitamines (A, D,
E), constituants des membranes biologiques (phospholipides, glycolipides)
• les protides: protéines, transport de substances, transfert de l’information,
reconnaissance, réserves, rôle structural ou mécanique, réserve, régulation (enzymes)
Une réaction catalysée par une enzyme:
• est de vitesse élevée
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, • a lieu à des conditions physiologiques
• possède une double spéci cité
• un système de régulation
Que deviennent les aliments ingérés?
La digestion est l’hydrolyse des macromolécules à lieu à di érents endroits:
• glucides: bouche et intestin
• protéines: estomac et intestin
• lipides: intestin
Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans la cellule:
• réaction de biosynthèse qui aboutit à la synthèse de constituants cellulaires, au stockage
de l’énergie et à la synthèse de l’urée, en nécessitant de l’énergie
• réaction de dégradation qui aboutit à des produits de dégradation (déchets), en libérant
de l’énergie
Comment se font les transferts d’énergie dans la cellule?
Les transferts d’énergie:
• catabolisme: les nutriments énergétiques sont dégradés en libérant de l’énergie stockée
• anabolisme: les précurseurs utilisent l’énergie stockée pour donner les macromolécules
cellulaires
L’ATP est la monnaie d’échange du métabolisme, il stocke l’énergie métabolique. U apport
d’énergie permet ala synthèse d’ATP? La dégradation de l’ATP libère de l’énergie.
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D’où vient l’énergie pour la synthèse de l’ACP entre les repas?
L’absorption du glucose alimentaire induit la sécrétion d’insuline. En e et, après un apport en
glucides (repas), il y a sécrétion d’insuline c’est-à-dire:
• une stimulation de la consommation de glucose par les cellules
• un stockage du glucose sous forme de glycogène dans le foie et dans les muscles. Le
glycogène musculaire étant une réserve locale alors que le glycogène hépatique est une
réserve de l’organisme entier.
La baisse de la glycémie induit la sécrétion de glucagon. En e et, lorsque la glycémie baisse
(entre les repas), il y a sécrétion de glucagon c’est-à-dire:
• une dégradation du glycogène hépatique
• une libération du glucose dans le sang
La glycémie est régulée par une balance entre l’insuline et le glucagon.
L’adrénaline est sécrétée par les glandes médullosurrénales. Elle permet la mobilisation très
rapide de grandes quantités d’énergie, la dégradation du glycogène musculaire et l’augmentation
de la dégradation du glucose. Elle prépare donc le muscle à fournir un e ort.
Pourquoi les lipides sont-ils plus énergétiques que les sucres ou les protéines?
La catabolisme se déroule en di érentes étapes:
• dégradation des macromolécules en unités constitutives (acides aminés pour les
protéines/glucose pour les sucre/acides gras et glycérol pour les lipides)
• dégradation oxydation en petites molécules énergétiques
• oxydation en CO2 et H2O
Les réactions d’oxydation libèrent de l’énergie. La quantité d’énergie libérée dépend de l’état
d’oxydation du carbone. Plus le nombre d’oxygènes lié au carbone augmente, plus le carbone
sera oxydé. Si le degré d’oxydation augmente, alors l’énergie potentielle diminue.
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