Que sont les polymères biologiques ?

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Les principales substances qui composent les cellules des êtres vivants sont appelées biomolécules . Ceux-ci contiennent principalement des atomes de carbone, un élément capable d’établir de multiples liaisons et de former, avec d’autres atomes, des chaînes solides et stables. Les biomolécules sont considérées comme des macromolécules , de grosses molécules qui forment des polymères , c’est-à-dire des substances constituées de la répétition de composés plus simples, appelés monomères .

Les polymères biologiques les plus abondants sont les lipides, les protéines, les glucides et les acides nucléiques.

lipides

Les lipides, composants des graisses, des huiles, des cires et du cholestérol, se caractérisent par leur insoluble dans l’eau et par le stockage de l’énergie. Ils sont constitués d’un monomère de glycérol attaché à trois monomères d’acides gras . Le secteur du lipide constitué par le glycérol a tendance à avoir une affinité avec l’eau, tandis que celui qui comprend les acides gras la repousse.

Parmi les lipides, on distingue les phospholipides , qui structurent les membranes cellulaires, et les glycolipides , qui font également partie des membranes et participent à la reconnaissance des stimuli et des substances par les cellules.

Les lipides subissent des réactions comme les suivantes.

  • Lipogenèse , dans laquelle les acides gras se forment lorsque l’individu en a besoin.
  • Lipolyse ou bêta-oxydation , dans laquelle les lipides sont convertis en acides gras.

Protéines

Les protéines se caractérisent par l’acquisition de diverses formes selon la manière dont leurs monomères, appelés acides aminés, sont organisés . La séquence d’acides aminés est liée par des jonctions appelées liaisons peptidiques . Selon le nombre d’acides aminés présents dans la molécule, des dipeptides (deux acides aminés), des polypeptides (plus de 10 acides aminés) ou des protéines en tant que telles (lorsque la chaîne d’acides aminés est suffisamment grande et stable) peuvent se former.

Molécule d'acide aminé glycine
L’image montre l’acide aminé glycine, composé de deux atomes de carbone (sphères noires), cinq atomes d’hydrogène (sphères blanches), un azote (sphère verte) et deux atomes d’oxygène (sphères rouges).

Ces polymères biologiques constituent une grande partie de la masse des êtres vivants, formant leurs tissus. Ils agissent également comme catalyseurs (substances qui accélèrent les réactions chimiques), comme hormones (substances qui stimulent ou régulent la fonction d’un autre tissu ou organe) et font partie des membranes cellulaires.

Les protéines se forment au cours d’un processus dans lequel les ribosomes, organites cellulaires, sont impliqués dans l’union des acides aminés. Lorsque les protéines sont décomposées, les composants d’acides aminés sont décomposés. L’un de ces composants, appelé groupe amino, peut être éliminé sous la forme de différentes substances appelées déchets azotés ; ces déchets sont expulsés du corps par des substances telles que l’urine.

Les glucides

Les glucides, aussi appelés hydrates de carbone, glucides ou sucres, se caractérisent par le fait que leurs liaisons stockent de grandes quantités d’énergie. Les monomères des glucides sont des monosaccharides , dont le plus connu est le glucose. Les monosaccharides peuvent former des disaccharides tels que le saccharose, un sucre d’origine végétale, et des polysaccharides , qui sont de grosses molécules de monosaccharide.

molécule de glucose
Le glucose, C 6 H 12 O 6 , est l’un des glucides les plus simples.

Certains polysaccharides tels que l’amidon chez les plantes et le glycogène chez les animaux sont des formes de stockage des sucres. D’autres, comme la cellulose, sont des molécules structurelles des cellules végétales. Les glucides subissent des réactions comme celles ci-dessous.

  • Gluconéogenèse , dans laquelle le glucose est formé à partir de substances telles que les acides aminés.
  • Glycogénogenèse , dans laquelle le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie.
  • Glycolyse , dans laquelle le glucose est décomposé en deux molécules simples, chacune appelée acide pyruvique.
  • Cycle de Krebs , au cours duquel chaque molécule d’acide pyruvique pénètre dans les mitochondries, où se forme un composé appelé acétyl CoA. Ce processus libère de l’énergie sous forme d’adénosine triphosphate (ATP) et produit du dioxyde de carbone et de l’eau.
  • Glycogénolyse , dans laquelle le glucose est libéré du glycogène.

acides nucléiques

Les acides nucléiques sont des biomolécules constituées d’unités appelées nucléotides qui, à leur tour, sont constituées d’une base azotée, d’un glucide et d’un groupe phosphate. Il existe deux types d’acides nucléiques : l’acide désoxyribonucléique, ou ADN, et l’acide ribonucléique, ou ARN.

  • Les bases azotées sont des molécules qui contiennent de l’azote et ont des propriétés basiques, c’est-à-dire qu’elles ont tendance à acquérir des atomes d’hydrogène chargés positivement. Les bases azotées de l’ADN sont l’adénine, la guanine, la cytokine et la thymine ; ceux de l’ARN sont l’adénine, la guanine, la cytokine et l’uracile.
  • Le glucide de chaque nucléotide dans un acide nucléique est un pentose. Les pentoses sont des sucres qui ont cinq carbones dans leur structure. L’ADN pentose, appelé désoxyribose, est différent de l’ARN pentose, appelé ribose.
  • Le groupe phosphate est un ion composé d’un atome de phosphore entouré de quatre atomes d’oxygène.

L’ADN

L’ADN est constitué de deux brins complémentaires de nucléotides . Ces chaînes s’enroulent en double hélice. La molécule est composée de millions de gènes , des segments d’ADN dont la séquence nucléotidique détermine les traits d’un organisme : taille, poids, couleur de peau, groupe sanguin, parmi tant d’autres.

ARN

L’ARN est constitué d’une seule chaîne de nucléotides. Il existe trois types d’ARN : messager (ARNm), ribosomique (ARNr) et de transfert (ARNt).

  • L’ARN messager est fabriqué à partir de nucléotides qui ont été copiés à partir de l’ADN. Il porte une séquence de trois nucléotides, appelée codon , qui, jointe à une séquence complémentaire portée par l’ARNt, permet la formation de protéines.
  • L’ARN ribosomal, ou ribosomal, est associé à des ribosomes, dont la fonction est la formation de protéines.
  • L’ ARN de transfert porte une séquence de trois nucléotides, appelée anticodon , qui, lorsqu’elle est jointe au codon, ajoute différents acides aminés qui, une fois joints, forment une nouvelle protéine.

Sources

Curtis, H., Barnes, N.S., Schnek, A., Massarini, A. Biologie . 7ème édition. Éditorial Médica Panamericana., Buenos Aires, 2013.

Zumdahl, S. Principes fondamentaux de la chimie. 5e édition. McGraw-Hill Inter-American., Mexique, 2007.

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Maria de los Ángeles Gamba (B.S.)
(Licenciada en Ciencias) - AUTORA. Editora y divulgadora científica. Coordinadora editorial (papel y digital).

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