cours de kinésithérapie

 LE NIVEAU D’ORGANISATION CHIMIQUE. 1. LES ATOMES ET LES LIAISONS CHIMIQUES. à Toutes les formes de matière sont composées de constituants que sont les éléments chimiques (109 éléments dont 92 naturels représentés par un symbole). à Les plus petites unités de matière sont les atomes (H-O-N-Fe-K-P…).    à Leur noyau central contient des neutrons (non chargés) et des PROTONS (+) dont le nombre est égal aux ELECTRONS (-) qui, eux,  gravitent sur des couches périphériques. (Tortora p 34 fig 2.2). à Les atomes sont susceptibles de s’ associer par des liaisons chimiques pour former des MOLECULES. LES LIAISONS. è LES LIAISONS IONIQUES. Les atomes sont électriquement neutres car ont un nombre de protons et d’électrons identiques. Cependant, certains atomes peuvent perdre ou gagner des électrons et acquérir une charge respectivement positive ou négative et deviennent des IONS. EX : L’atome de Na possède 11 protons et 11 électrons dont 1 sur sa dernière couche de valence è il aura tendance à donner l’électron de sa dernière couche è il lui restera alors 11 protons (+) et 10 e- (-) è il a alors une charge positive = Na+ et il est un cation.        Le chlore = 17 e- dont 7 sur sa couche externe à il aura tendance à capter un e- à devient Cl- (17 protons et 18 e- ) et est un anion. Cela se réalise lorsqu’on mélange le Na et le Cl :   2 Na  + Cl  Cl  à 2 NaCl  à 2 Na+  + 2 Cl-   (Vu leur charge opposée, Na et Cl s’attirent, forme une liaison ionique et ainsi une molécule de chlorure de sodium (sel).à Un ion chargé est un électrolyte car la solution ionique est un corps conducteur de courant électrique.    è LES LIAISONS COVALENTES. Dans ce cas, les atomes s’unissent en PARTAGEANT leurs électrons (n’en perdent ni n’en gagnent)Ils réalisent cela afin de compléter leur dernière couche qui le sera avec 8 électrons. Ces liaisons covalentes peuvent être ·      simples : H-O-H , H-H, CH4 (methane).·      doubles : C=O, O=O·      triples : C  N, N  N à Lorsque les 2 atomes unis par des liaisons covalentes sont différents, les électrons sont inévitablement attirés plus fortement par le noyau chargé positivement d’un atome que par l’atome qui lui est uni. En conséquence, les électrons partagés ont tendance à se rapprocher de l’atome dont la force d’attraction est la plus forte, c’est à dire de l’atome le plus électronégatif. Plus il y a de protons (+) plus forte est l’électronégativité. Ex : O, N, S, P sont des atomes électronégatifs. (Ex O dans H2O représente le pôle -. è LES LIAISONS NON COVALENTES. Les liaisons covalentes sont des liaisons fortes entre les atomes d’une molécule.Il existe aussi des liaisons non covalentes qui ne dépendent pas de la mise en commun d’électrons mais qui sont plutôt des forces d’attraction qui s’exercent entre régions chargées positivement et négativement et appartenant soit à une même molécule soit à 2 molécules proches à ces liaisons sont faibles, elles se rompent et se reforment facilement à ceci permet des réactions vitales comme :·      Les réactions métaboliques.·      La duplication de l’ADN.·      Le déplacement de matériaux dans la cellule. Bien qu’étant faibles, quand elles sont nombreuses, elles s’additionnent et stabilisent très bien certaines structures : brins d’ADN, partie d’une protéine. à Les liaisons ioniques :  dans un cristal de sel, les liaisons ioniques peuvent être relativement fortes, mais la présence d’eau interfère avec ces liaisons : si un cristal de sel est dissous dans l’eau, chaque ion s’entoure de molécules d’eau qui empêchent le rapprochement des ions de charge opposée.Les cellules étant essentiellement formée d’eau, les liaisons entre ions libres ont peu d’importance.  à Les liaisons hydrogènes : quand un atome d’hydrogène est lié par covalence à un atome électronégatif (O ou N), l’unique paire d’électrons commune se déplace fortement en direction du noyau de l’atome électronégatif (O ou N) à ceci laisse à l’atome d’hydrogène une charge positive partielle ;En conséquence, le noyau (découvert) partiellement positif de l’hydrogène peut se rapprocher suffisamment pour réagir avec une paire d’électrons extérieur d’un second atome électronégatif. Les liaisons hydrogènes se forment entre la plupart des molécules polaires comme par exemple les brins de la molécule d’ADN et en stabilisent la double hélice. Cependant, puisque ces liaisons sont faibles individuellement, les 2 brins peuvent se séparer et permettre aux enzymes d’accéder à des régions particulières de la molécule d’ADN. à Les interactions hydrophobes : Pouvant réagir avec l’eau, des molécules polaires telles que les sucres et les acides aminés sont dites hydrophiles (aiment l’eau ).Les molécules non polaires, comme les stéroïdes ou les molécules lipidiques, sont essentiellement insolubles dans l’eau car ne possèdent pas de régions chargées qui pourraient les attirer vers les pôles des molécules d’eau : ces molécules sont «hydrophobes (n’aiment pas l’eau). à mélangées à l’eau, ces substances hydrophobes sont obligées de se réunir, ce qui limite ainsi leur exposition aux molécules polaires de leur environnent à Cette association de molécules non polaire est une INTERACTION HYDROPHOBE.Ce ne sont pas de véritables liaisons puisqu’elles ne résultent pas d’une attraction entre molécules hydrophobes. 2. LES PRINCIPAUX COMPOSES CHIMIQUES 2.1. LES COMPOSES INORGANIQUES. 2.1.1. L’EAU. 

à Constituant le plus abondant = 60% de la masse corporelle.

    (60% des globules rouges – 75% du tissu musculaire – 90% du plasma). à SOLVANT : pour de nombreuses molécules de l’organisme.                 = liquide ou gaz dans lequel une autre matière (solide-liquide-gazeuse) appelé soluté à été dissoute.SOLVANT + SOLUTE = SOLUTION.  La propriété de l’eau en tant que solvant est attribuable à ses liaisons covalentes polaires dans lesquelles les électrons ne sont pas partagés de façon égale entre les atomesLes électrons sont beaucoup plus fortement attirés par l’unique atome d’oxygène de l’eau que par ses atomes d’hydrogène à les liaisons O-H d’une molécule d’eau sont polarisées :un des atome possède une charge partiellement négative et l’autre une charge partiellement positive. En fait, les électrons passent plus de temps autour de l’oxygène qu’autour de l’hydrogène à il se crée des pôles partiels + (H) et – (O). De la sorte aussi, il se crée des liaisons hydrogènes entre les molécules d’eau qui déterminent un état de tension superficielle.Schéma :à Lorsqu’un cristal chlorure de sodium est placé dans l’eau, les ions Cl- et Na+ en périphérie du cristal sont attirés par les 2 pôles des molécules d’eau è Le sel est dissout dans l’eau.Schéma :  Ex : O2. à SUSPENSION : La matière se mêle au liquide puis se dépose.                               Les lipides de part leur pôles hydrophobes ne se dissolvent pas dans l’eau et circules en suspension dans le milieu plasmatique. Afin de ne pas former de grosses vacuoles de lipides, ils sont aussi entourés d’enveloppes protéiques (chylomicrons). à REACTIONS CHIMIQUES : l’eau peut s’ajouter aux grosses molécules afin de les dégrader en molécules plus petites par HYDROLYSE ou inversement par HYDRATATION. à REGULATION DE LA TEMPERATURE : Eau absorbe la chaleur et la libère très lentement (elle a besoin d’une très grande quantité de chaleur pour augmenter sa T° de 1 degré). è la présence de grandes quantité d’eau tempère les fluctuation parfois importantes de T° ambiante. Evacue de grandes quantités de chaleur par évaporation (car elle nécessite beaucoup de chaleur pour passer de l’état liquide à l’état gazeux). à LUBRIFIANT : composition du mucus – liquides séreux – synovial – humidification de l’air – aliments dans le tube digestif.       2.1.2. ACIDES – BASES – SELS INORGANIQUES. Certaines molécules en se dissolvant dans l’eau subissent une dissociation ou ionisation.Un ACIDE se dissocie en au moins un ion H+ et au moins un anion OH- Une BASE se dissocie en au moins un ion hydroxyle OH- et au moins un cation (+) Un SEL dissout dans eau se dissocie en un anion(-) et un cation (+) ( dont aucun n’est H+ ou OH- ) Acides et bases réagissent pour former des SELS : 2.2. LES COMPOSES ORGANIQUES. Grosses molécules surtout constituées d’atomes de carbones associés en chaînes linéaires, ramifiées ou en cycles. + H – O – N  (S – P).Le groupe le plus simple de ces molécules organiques sont les hydrocarbures qui ne contiennent que des atomes de carbone et d’hydrogène :·      Méthane : CH4·      Ethane : C2H6 A ces molécules s’ajoutent des RADICAUX FONCTIONNELS :  Acide  +  Alcool  à  Esther Acide  +  Amine  à  Amide. Ces molécules simples forment des monomères. à Glucose :                 à Fructose :            à Alanine :                   Elles peuvent s’associer en plusieurs unités et former alors des polymères : à glycogène – protéines – amidon (végétaux = polymère de glucose) – cellulose (forme la paroi des cellules végétales) – triglycérides – phospholipides….         2.2.1. LES GLUCIDES. è sucres (glucose – fructose) – amidon (végétaux) – glycogène  (2 à 3% poids corporel)è Utilisés pour :·      Fourniture énergie = glucose – fructose (glycolyse) – glycogène – amidon dans l’alimentation.·      Structure des composés : désoxyribose (ADN) – ribose (ARN) – glycoprotéines (anticorps – récepteurs membranaires – hormones – protéoglycanes …) è Les MONOSACCHARIDES = les sucres simples formés de :·      3  à 7 atomes de carbones.·      Chaque C porte un radical hydroxyle (OH) sauf l’une d’eux qui possède un groupement carbonyle (C=O).(si le groupement carbonyle est intercalaire (c’est un groupement cétone)à le sucre est un cétose : ex fructose.Si le groupement carbonyle est situé à une extrémité, il forme un groupement aldéhyde, le sucre est un aldose : ex le glucose) è LES DISACCHARIDES : union de 2 monosaccharides (avec déshydratation) par des liaisons glycosidiques covalentes. ·      Saccharose = sucre de table (glucose + fructose).·      Lactose = présent dans le lait (glucose + galactose). R : hydrolysé par la lactase de la membrane plasmique des cellules intestinales (beaucoup d’individu ne conservent pas cette enzyme après leur enfance et les produit laitiers contenant du lactose leur provoque des troubles digestifs).·      Constituent surtout des réserves énergétiques facilement disponibles. è LES OLIGOSACCHARIDES (oligo = peu) : Union des sucres en courtes chaînes et qui sont le plus souvent associés par covalence à des lipides et protéines = glycolipides et glycoprotéines de la membrane plasmique qui font saillie en surface des cellules.(identification des cellules différentes : groupe sanguins)        è LES POLYSACCHARIDES : dizaines, centaines de sucres simples. ·      Glycogène : polysaccharide alimentaire qui est un polymère de glucose uniquement mis en réserve dans les muscles (+/- 100gr) et dans le foie (+/- 400g).·      Amidon : polymère de glucose .L’amidon est stocké sous forme de grains logés dans les plastes (organites cellulaires) à l’intérieur des cellules végétales = pommes de terre – céréales.Les animaux ne synthétisent pas l’amidon mais possèdent une enzyme (l’amylase) qui l’hydrolyse facilement.·      Cellulose – chitine – glycosaminoglycanes : polysaccharides de structure.à Cellulose, association de monomères de glucose forme la paroi des cellules végétales.Le coton et le lin et les textiles qui en sont formés doivent leur résistance aux longues molécules non ramifiées de glucose réunies en faisceaux résistant aux forces de traction.à Glycosaminoglycanes : (voir tissus conjonctifs) répétition de 2 sucres A-B-A-B….Les chondroïtines sulfates = acide glycuronique -  N-acétylgalactosamine.Le kératane sulfate = galactose – N acétylglucosamine.Matrices extracellulaires. 2.2.2.     LES LIPIDES.  Les lipides (graisses) sont des substances qui contiennent dans leur molécule des acides gras.En général, cet acide gras estérifie un alcool qui est très souvent le glycérol.Ex : les triglycérides (graisses neutre les plus abondantes). è Les acides gras :            à Longues chaînes hydro-carbonées non ramifiées avec un seul groupement carboxyle (COOH) à une extrémité : formule CH3-(CH2)n-COOH.Ex  :        à Ils diffèrent par la longueur de leur chaîne hydrocarbonée (14 à 20 C) et la présence éventuelle de doubles liaisons (=).·      Sans double liaison : saturés ——— acide stéarique.·      Doubles liaisons : insaturés ———acide oléique.·      La saturation ou non et le degré d’ insaturation ont des conséquences importantes : les doubles liaisons provoquent des replis dans le chaînes d’acides gras à les chaînes ont des difficultés à se grouper à les graisses végétales poly-insaturées restent liquides à température ordinaire et forment les huiles (maïs-carthame-tournesol-sésame-soja)Par contre, le tristéarate, composant des graisses animales, est saturé et reste solide à T° ambiante et au delà.          à Propriétés : possédant moins d’atomes d’oxygène, leurs liaisons covalentes polaires sont moins nombreuses à la plupart des acides gras sont insolubles dans des solvants polaires tels que l’eau == ils sont hydrophobes.Par contre, ils se dissolvent bien dans des solvants non polaires tels que Ether, chloroforme….Ces propriétés ont une grande importance dans la structure et les fonctions biologique des cellules (cfr membrane plasmique). En effet les savons peuvent dissoudre les graisses parce que l’extrémité hydrophobe de chaque acide gras s’enfonce dans la graisse alors que l’extrémité hydrophile peut réagir avec l’eau environnante à les matières grasses sont ainsi transformées en complexes (micelles) qui peuvent être dispersées par l’eau (transport des lipides dans le sang associés aux protéines = chylomicrons). è Pour former les lipides (graisses), ces acides gras s’associent à un alcool qui est généralement le glycérol à formation d’un triglycéride :           à réserve énergétique dans les adipocytes. è Les phospholipides :  la molécule est un di-glycéride dont le 3^e groupement hydroxyle (COOH) du glycérol est uni par covalence à un groupement phosphate (remplaçant le 3^e acide gras).          à Un groupement additionnel peut s’ajouter au phosphate :·      Le plus souvent la choline (phosphatidylcholine) = beaucoup dans les membranes plasmiques.           à Une molécule de phospholipide possède une extrémité hydrophile schématisée par la tête de la molécule = phosphate et choline et une extrémité hydrophobe, la queue de la molécule = chaîne d’acide gras. La présence des phospholipides dans la structure cellulaire et leurs propriétés vont déterminer des aspects importants des fonctions de la cellule (membrane plasmique).  è Les stéroïdes :  Sont formé par un squelette caractéristique hydrocarboné trétracyclique, non polaire, insoluble dans l’eau, liposoluble. Parmi ceux-ci, le cholestérol est un stéroïde particulièrement important :·      Constitution des membranes cellulaires (stabilisation).·      Précurseur de la synthèse des hormones stéroïdes : testostérone – progestérone – oestrogènes – cortisol.Il n’y a généralement pas de cholestérol dans les cellules végétales = les huiles végétales sont des produits sans cholestérol. Forment aussi les sels biliaires – vitamine D      è Les éïcosanoïdes : lipides qui dérivent de l’acide arachidonique dont les sous classes forment :·      Les prostaglandines : ·      Les leucotriènes : participent aux réactions allergiques et inflammatoires. 2.2.3.     LES PROTEINES. Les protéines sont les macromolécules chargées de presque toutes les activités de la cellule. On estime qu’une cellule typique de mammifère possède quelque 10.000 protéines différentes dont les fonctions sont très diverses : è Les protéines sont des polymères édifiés à partir des acides aminés qui sont uni par liaison peptidique.Le nombre, la séquence, le type d’acides aminés est spécifique de chaque protéine à Les propriétés chimiques des acides aminés déterminent les potentialités de la protéine.20 acides aminés se retrouvent normalement dans les protéines, aussi bien chez un virus que chez l’homme. Une fois incorporés dans une chaîne polypeptidique, les A.A. sont appelés résidus = le résidu N-terminal possède un groupement alpha amine libre, le résidu C-terminal situé à l’opposé de la chaîne possède un groupement alpha carboxyle libre. Un polypeptide à la forme d’une chaîne (10 à 2000 A.A.), l’association de plusieurs chaînes forme une protéine :·      Hémoglobine·      Insuline ·      Tropocollagène. 

è La structure des protéines.

-  Structure I : Séquence des A.A. génétiquement déterminée.Les modifications de cette séquence par des mutations génétiques au niveau de l ‘ADN ont des conséquences graves : L’anémie à cellules falciformes (drépanocytose) est une leucémie grave due à un A.A valine (non polaire) qui à pris la place de l’acide glutamique (polaire) à Cela diminue la solubilité de l’Hb lorsqu’elle est désoxygénée, l’Hb forme alors des cristaux qui déforment les GR pouvant alors bloquer les capillaires.-  Structure II : enroulement ou repliement d’acides aminés voisins (liaisons H) à protéines forment des feuillets (protéines fibreuses = kératine) ou des hélices (ex tropocollagène).  -  Structure III : elle s’adresse à la conformation spatiale de l’ensemble de la protéine. On distingue :·      Les protéines fibreuses très allongées : collagène, élastine, kératines. Une fibre de collagène de 1 mm de diamètre est capable de soutenir un poids de plus de 10 Kg. ·      Les protéines globulaires : intérieur de la cellule : actine-G, myoglobine·      Des analyses structurales plus récentes ont mis en évidence au sein d’une protéine plusieurs régions compactes, distinctes, qui fonctionnent de manière semi-indépendante = domaines unit par une portion charnière flexible de la chaîne polypeptidique : ex protéines membranaires (canaux : 1 domaine joue le rôle de récepteur chimique, un autre le rôle de canal).-  Structure quaternaire : l’union de plusieurs chaînes polypeptidiques à partir de sous-unités : hémoglobine formée de 2 globines a et 2 globines b-  Les complexes multi-protéiques : pyruvate déshydrogénase de la bactérie E.coli est formée de 60 chaînes polypeptidiques qui correspondent à 3 enzymes différentes. (elles catalysent des réaction de la glycolyse et du cycle de Krebs . è Les anticorps. 2.2.4.     LES ACIDES NUCLEIQUES. Ce sont des polymères de nucléotides à Les bases puriques et pyrimidiques.à Nucléoside = base + sucre ·      Adénosine = Adénine + ribose·      Thymidine = Thymine + désoxyribose. à Nucléotide = nucléoside + 1 phosphate. ·      Adénosine monophosphate = le phosphate s’unit sur le carbone 5’ = ADN·      Adénosine monophosphate cyclique (AMPc) : Le Phosphate se fixe sur les carbones 5’ et 3’.à Nucléosides di- et tri-phosphates : ADP                                                          ATP