UV_301_BIOL_CELL

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REMARQUES PRELIMINAIRES DESTINEES A TOUS LES ETUDIANTS
Ce polycopié s'adresse aux étudiants qui suivent l'UV 301 (DUSS 1, DUSEN, AUERE) quelle que soit
leur formation de base.
Plusieurs paragraphes ou chapitres sont particulièrement réservés à ceux qui ne possèdent pas (ou ont
oublié….) certaines notions élémentaires de chimie ou de biologie nécessaires à la compréhension de la
biochimie. Les "scientifiques" qui s'aventureraient à lire ces passages, excuseront, je l'espère, le côté
simpliste de certaines explications. En essayant de simplifier les choses, il arrive malheureusement
souvent qu'on perde un peu de rigueur et qu'on en arrive à des approximations qui peuvent parfois
choquer les "puristes" (qu'ils m'en excusent; ainsi, il sera par exemple question du NADH2 et non, comme
cela est plus exact, du NADH,H+). Il est en général plus important de bien comprendre globalement un
processus et son intérêt, plutôt que d'en mal connaître les détails. A titre d'exemple, il ne sert à rien
d'apprendre par cœur les différentes réactions du cycle de Krebs (une très importante voie métabolique
dédiée à la production d'énergie), si on ne comprend pas que ce cycle fonctionne, en gros, comme une
chaudière qui doit être approvisionnée en combustibles (Acétyl) et dont le feu doit être attisé en
permanence (oxygène), pour en retirer de l'énergie.
Les formules chimiques qui figurent dans les nombreux schémas ne doivent pas être apprises par cœur;
elles servent à visualiser, et donc à mieux comprendre, les modifications que subissent les molécules au
cours de leurs transformations dans l'organisme. A l'examen, il ne sera pas demandé aux étudiants d'écrire
ces formules, par contre, ils pourront avoir à en reconnaître certaines qui leur seraient présentées (ex.
identifier parmi plusieurs formules, celle qui correspond à un triglycéride).
Tout n'est pas à apprendre; beaucoup d'informations sont données pour permettre (je l'espère!) une
meilleure compréhension des choses. Seules les notions qui seront enseignées au cours ou que
l'enseignant indiquera comme devant être apprises dans le polycopié à la fin du dernier cours, feront l'objet
de questions à l'examen.
Il est plus que probable que, malgré les relectures, des erreurs se soient glissées dans le texte ou les
schémas. Merci de me le signaler.
Un polycopié est un document "vivant", il peut et doit subir des modifications afin d'en améliorer la
présentation et de le rendre plus utile aux étudiants. Toutes le remarques et les critiques, sur le fond
comme sur la forme, seront donc les bienvenues; elles permettront d'essayer de rendre ce polycopié plus
facile à lire et à comprendre pour vos successeurs. Merci pour eux.
Jenny VAYSSE
Voici, pour ceux qui le souhaitent, deux références d'ouvrages qui se trouvent à la bibliothèque et où
vous pourrez trouver des éclaircissements sur les points évoqués dans ce polycopié:
Biochimie structurale et métabolique. Christian Moussard. Ed. De Boeck.
Atlas de poche de nutrition. H.K. Biesalski, P. Grimm. Ed. Maloine.

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1. CHIMIE POUR « NON-CHIMISTES » ........................................................................................... 4
1.1. Atomes, molécules, liaisons ........................................................................................................... 4
1.1.1. Atome ......................................................................................................................................... 4
1.1.2. Molécule ..................................................................................................................................... 4
1.1.3. Ion .............................................................................................................................................. 4
1.1.4. Liaison ........................................................................................................................................ 5
1.2. QUELQUES Fonctions chimiques et liaisons particulières ......................................................... 7
1.3. Quelques grands types de réactions .............................................................................................. 8
1.3.1. Oxydation et réduction ............................................................................................................... 8
1.3.2. Hydrolyse ................................................................................................................................... 9
1.3.3. Carboxylation et décarboxylation............................................................................................... 9
1.3.4. Désamination et transamination ................................................................................................ 9
2. BIOLOGIE CELLULAIRE POUR « NON-BIOLOGISTES » ....................................................... 10
3. QUELQUES CHIFFRES CONCERNANT LES GLUCIDES, LES LIPIDES ET LES PROTEINES11
3.1. Composition du corps .................................................................................................................... 11
3.2. Alimentation - apport recommandé .............................................................................................. 11
3.3. Valeur énergétique ......................................................................................................................... 11
4. LE "CYCLE DE LA VIE" ............................................................................................................ 12
4.1. L'énergie chez les végétaux et les animaux ................................................................................ 12
4.2. métabolisme = anabolisme et catabolisme .................................................................................. 13
5. STRUCTURE DES CONSTITUANTS DE LA MATIERE VIVANTE ........................................... 14
5.1. Les glucides .................................................................................................................................... 14
5.1.1. Les oses (=monosaccharides, «sucres simples») ................................................................... 14
5.1.2. Les osides (= "sucres complexes") .......................................................................................... 17
5.2. Les lipides ....................................................................................................................................... 19
5.2.1. Généralités ............................................................................................................................... 19
5.2.2. Les acides gras ........................................................................................................................ 19
5.2.3. Les triglycérides ....................................................................................................................... 22
5.2.4. Le cholestérol et ses dérivés ................................................................................................... 22
5.2.5. Les autres lipides ..................................................................................................................... 23
5.3. Les acides aminés et les protéines .............................................................................................. 23
5.3.1. Les acides aminés ................................................................................................................... 24
5.3.2. Les peptides et les protéines ................................................................................................... 24
5.4. Les nucléotides et les acides nucléiques .................................................................................... 26
5.4.1. Structure générale ................................................................................................................... 26
5.4.2. AMP cyclique (AMPc) .............................................................................................................. 26
5.4.3. ATP (Adénosine Tri-Phosphate) .............................................................................................. 26
5.4.4. NAD (Nicotinamide Adénine Dinucléotide) .............................................................................. 27
5.4.5. Les Acides Nucléiques ............................................................................................................ 27

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6. GENERALITES SUR LES REACTIONS BIOCHIMIQUES ET LES VOIES DU METABOLISME29
6.1. Notions d’enzymologie .................................................................................................................. 29
6.1.1. Qu'est ce qu'une enzyme? ...................................................................................................... 29
6.1.2. Les coenzymes ........................................................................................................................ 30
6.1.3. Quelques grandes categories d’enzymes ............................................................................... 31
6.1.4. Régulation de l’activité enzymatique ....................................................................................... 34
6.2. Principe de fonctionnement des voies métaboliques ................................................................ 35
6.2.1. Réactions en chaîne ................................................................................................................ 35
6.2.2. Régulation concertée ............................................................................................................... 35
7. LES PRINCIPALES VOIES METABOLIQUES ........................................................................... 37
7.1. Métabolisme des glucides ............................................................................................................. 37
7.1.1. Schéma général ....................................................................................................................... 37
7.1.2. Digestion des glucides alimentaires ........................................................................................ 38
7.1.3. Glycolyse ................................................................................................................................. 40
7.1.4. Glycogénolyse et glycogénogénèse ........................................................................................ 44
7.1.5. Voie des pentoses ................................................................................................................... 47
7.1.6. Néoglucogénèse ...................................................................................................................... 48
7.2. Métabolisme des lipides ................................................................................................................ 50
7.2.1. Digestion des lipides alimentaires ........................................................................................... 50
7.2.2. Constitution et utilisation des réserves lipidiques .................................................................... 51
7.2.3. Synthèse des acides gras ........................................................................................................ 52
7.2.4. Dégradation des acides gras (= La bêta-oxydation) ................................................................ 54
7.3. Acetyl-Coenzyme A, cycle de Krebs et chaîne respiratoire ....................................................... 55
7.3.1. Origine de l'acétyl-Coenzyme A (Acétyl-CoA) ......................................................................... 55
7.3.2. Devenir de l'acétyl-Coenzyme A .............................................................................................. 55
7.3.3. Cycle de Krebs et chaîne respiratoire ..................................................................................... 56
7.4. Métabolisme des protéines............................................................................................................ 64
7.4.1. Géneralités ............................................................................................................................... 64
7.4.2. Digestion des protéines alimentaires ....................................................................................... 65
7.4.3. Synthèse des protéines ........................................................................................................... 65
7.4.4. Dégradation des protéines ....................................................................................................... 71

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1. CHIMIE POUR « NON-CHIMISTES »
1.1. ATOMES, MOLECULES, LIAISONS
1.1.1. ATOME
Constituant élémentaire de la matière, il est composé :
 d’un noyau formé de particules sans charge électrique (=neutrons) et de particules chargées
positivement (=protons)
 de particules chargées négativement (=électrons) gravitant autour du noyau dans un espace bien
défini (on parle de « nuage électronique »).
Un atome possède une charge électrique globale nulle (autant de protons que d’électrons). Le nombre
d’électrons, de protons et de neutrons, varie selon la nature de l’atome; ainsi, l’hydrogène H possède 1
seul électron, le carbone C en possède 6, l’azote N, 7 et l’oxygène O, 8.
La masse d’un atome est essentiellement concentrée dans son noyau. Un proton ou un neutron pesant
environ 1,67 x 10-24 g, la masse d’un atome est donc extrêmement faible. Pour ne pas avoir à manipuler
des chiffres aussi petits, on indique plutôt la masse de 6 x 1023 atomes: ainsi la masse atomique de
l’hydrogène est de 1 g, celle du carbone de 12 g (ce qui signifie que 6 x 1023 atomes de C « pèsent » 12 g).
1.1.2. MOLECULE
Une molécule est constituée par l’association de plusieurs atomes qui se lient entre eux par des liaisons
« solides » appelées liaisons covalentes :
 l’eau est constituée par liaison de deux atomes d'hydrogène à un atome d'oxygène (H-O–H; il
s'agit de liaisons simples entre les atomes) => la formule chimique est donc H2O (le chiffre 2 en
indice après le H indiquant bien que 2 H sont liés à O pour former la molécule d'eau)
 le gaz carbonique a pour formule CO2 (un atome de carbone est lié à deux oxygènes par des
liaisons doubles, d'où une formule développée qui s'écrit O=C=O)
 le glucose C6H12O6, ….
Les molécules ont une charge électrique nulle.
Une molécule est caractérisée par sa masse moléculaire (la masse moléculaire est en fait la masse de 6 x
1023 molécules) ; celle-ci est calculée en additionnant la masse atomique de tous les atomes constituant la
molécule : ex. la masse moléculaire du glucose C6H12O6, est égale à (6x12) + (12x1) + (6x16)= 180.
1.1.3. ION
Un ion est, soit un atome, soit une molécule, qui a « perdu » ou « gagné » un ou plusieurs électrons ; il
possède donc, selon le cas, une charge électrique:
 positive si perte d'électrons (l’ion est alors un cation) ; ex. ion sodium Na+

5
 négative si gain d'électrons (l’ion est alors un anion) ; ex. ion chlorure Cl-, ion bicarbonate HCO3-,
ion phosphate H2PO4-
1.1.4. LIAISON
La liaison covalente
Certains électrons sont présents dans les «zones les plus externes» de l’atome (on peut les qualifier
d'électrons périphériques); leur nombre varie en fonction de la nature de l’atome. Leur localisation "en
périphérie" justifie qu'ils puissent participer à la création de liaisons entre plusieurs atomes pour constituer
une molécule. On peut considérer (en simplifiant un peu les choses) que le nombre d’électrons
périphériques est de 1 pour l’hydrogène, 2 pour l’oxygène, 4 pour le carbone et 3 pour l’azote.
Quand deux atomes mettent en commun des électrons "périphériques", il se forme des liaisons solides
dites liaisons covalentes. Si chaque atome "prête" un électron, la liaison ainsi créée est une liaison simple;
si chaque atome prête deux électrons, la liaison est double. Très schématiquement, on peut les
représenter ainsi :
Une liaison double n’est pas deux fois plus solide qu’une liaison simple; elle est notamment plus sensible
aux processus d'oxydation qui peuvent, en la rompant, provoquer une coupure de la molécule en deux.
L’atome d’hydrogène ne possédant qu'un électron périphérique, ne peut contracter qu’une seule liaison
covalente (donc une liaison simple): l'hydrogène est dit monovalent.
H
O
Electron «périphérique» de
l’hydrogène ou de l’oxygène
Molécule d’eau H2O
LIAISONS SIMPLES ENTRE LES
HYDROGENES ET L'OXYGENE
Molécule d’éthylène CH2 = CH2
LIAISON DOUBLE ENTRE LES 2
CARBONES ET SIMPLES
ENTRE LES HYDROGENES ET
LES CARBONES
Electron «périphérique» de
l’hydrogène ou du carbone
1.1.1.1..1 C
Molécule de gaz carbonique CO2
LIAISON DOUBLE ENTRE LE
CARBONE ET LES OXYGENES
Electron «périphérique» de
l’oxygène ou du carbone
H
H
O
H
H
H
H
C
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
O
O
O
O