Biochimie métabolique

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ADÉNOSINE TRIPHOSPHORIQUE ACIDE (ATP)

Écrit par :  Pierre KAMOUN, Paul MAZLIAK

L'adénosine triphosphorique (ATP) est un mononucléotide diphosphorylé du métabolisme intermédiaire découvert en 1929 par Lohmann. Véritable « monnaie énergétique de la cellule », ce composé assure la fourniture ou la mise en réserve d'énergie dans la plupart des réactions biochimiques. Son rôle dans le transport de radicaux phosphoriques est par a ...  Lire la suite

ADRÉNALINE

Écrit par :  Jacques HANOUNE

Dans le chapitre MétabolismeLa voie de synthèse des catécholamines à partir de la tyrosine, et accessoirement de la phénylalanine, est simple. Elle implique quatre étapes : hydroxylation du noyau phénolique ; décarboxylation de la chaîne latérale ; hydroxylation de la chaîne latérale ; N-méthylation. Les différentes impliquées ont été caractérisées et isolées. Toutes sont so ...  Lire la suite

AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE

Écrit par :  Claude LIORET

L'aérobiose est la vie en présence d'air, l'anaérobiose est la vie en absence d'air. En fait, c'est la présence ou l'absence d'oxygène qui importe : certains organismes, dits aérobies stricts, ne peuvent vivre qu'en présence d'oxygène ; d'autres, dits anaérobies stricts, sont tués en présence d'oxygène ; enfin les organismes aérobies ou anaérobies ...  Lire la suite

AUTOTROPHIE & HÉTÉROTROPHIE

Écrit par :  Alexis MOYSE

Les besoins d'aliments et d'énergie sont satisfaits de manière différente selon les êtres vivants. Un végétal chlorophyllien fabrique son protoplasme en utilisant des sels minéraux, du gaz carbonique, de l'eau et de la lumière. L'homme et les animaux n'ont pas cette capacité, leur autonomie nutritive n'est pas aussi grande, puisqu'ils exigent des ...  Lire la suite

BACTÉRIES

Écrit par :  Jean-Michel ALONSO, Jacques BEJOT, Patrick FORTERRE

Dans le chapitre Les biosynthèses bactériennesLes différentes voies des bactéries, selon leur type trophique, tel qu'il a été schématisé plus haut, ont une fonction commune à toutes les espèces, la production d'ATP, indispensable pour les réactions de biosynthèses. Les substances essentielles synthétisées par les bactéries sont les protéines et les acides nucléiques ; les réactions biochimiqu ...  Lire la suite

BIOCHIMIE

Écrit par :  Pierre KAMOUN

Dans le chapitre Biochimie métaboliqueLa biochimie métabolique a longtemps constitué le champ privilégié d'investigation des biochimistes. L'isolement, en 1833 par Payen et Perzoz, de l'amylase, enzyme pouvant scinder l'amidon, a montré l'importance des réactions chimiques catalysées par des enzymes dans le métabolisme intermédiaire, c'est-à-dire dans l'ensemble des réactions chimique ...  Lire la suite

BIOÉNERGÉTIQUE

Écrit par :  Pierre KAMOUN, Paul MAZLIAK, Alexis MOYSE, Jacques TONNELAT, Universalis

La bioénergétique, qui a pour objet la transformation de l'énergie dans les structures vivantes, ne diffère pas, dans son essence, de l'énergétique physique. Il n'y est question que d'échanges et de conversions d'énergie : énergie chimique, travail, chaleur, lumière. Ces échanges, ces transformations, sont soumis au principe de conservation de l'é ...  Lire la suite

BIOSYNTHÈSE DE L'ATP

Écrit par :  Paul MAZLIAK

La théorie émise par Peter Mitchell (1920-1992), qu'il baptisa théorie chimiosmotique, bouleversa la bioénergétique. Jusqu'alors, on considérait que l'oxydation des substrats respiratoires dans les mitochondries était couplée avec la synthèse endergonique (consommatrice d'énergie) d'ATP (adénosine triphosphate) par phosphorylation de l'ADP : ADP ( ...  Lire la suite

CATABOLISME

Écrit par :  Geneviève DI COSTANZO

Processus biochimiques de dégradation exoénergétiques subis par des molécules organiques dans les cellules vivantes pour aboutir au transfert d'une partie de leur énergie potentielle sur des molécules telles que l'acide d'adénosine triphosphorique (ATP). Celles-ci fourniront, le cas échéant, l'énergie nécessaire. Elle peut être source d'énergie mé ...  Lire la suite

CELLULE - La régulation du métabolisme

Écrit par :  Jacques HAIECH

Toute cellule, qu'elle soit autonome ou qu'elle fasse partie d'un organisme multicellulaire, capte, enregistre et traite une grande masse d'informations. La cellule possède de nombreux récepteurs – des protéines exprimées à sa surface membranaire – qui lui permettent de détecter ces informations extracellulaires codées, entre autres, sous forme d' ...  Lire la suite

CÉTOGENÈSE

Écrit par :  Pierre KAMOUN

Ensemble des mécanismes biochimiques qui aboutissent à la formation, par le tissu hépatique, de corps dits cétoniques. Les corps « cétoniques » sont décelés en pratique médicale grâce à des réactions plus ou moins spécifiques dont les plus connues sont les réactions de Legal ou de Rothera pour l'acétone et l'acide acéto-acétique, la réaction de Ge ...  Lire la suite

CHIMIOSYNTHÈSES

Écrit par :  Alexis MOYSE

La chimiosynthèse est l'élaboration, par les êtres vivants, des constituants de leur protoplasme. Ils utilisent à cette fin des matériaux divers et se servent, pour en combiner les éléments, de l'énergie chimique. La chimiosynthèse s'oppose ainsi à la photosynthèse réalisée par les végétaux et par quelques bactéries à chlorophylles qui utilisent l ...  Lire la suite

CHOLESTÉROL

Écrit par :  Marc PASCAUD, Jacques ROUFFY

Dans le chapitre Biosynthèse du cholestérolLe cholestérol de l'organisme a une origine double : exogène par l'apport alimentaire, endogène par biosynthèse . L'apport alimentaire étant généralement faible, moins de 1 g par jour, l'activité de biosynthèse est déterminante. La plupart des tissus animaux sont capables de synthétiser le cholestérol, mais les tissus les plus actifs sont le et la ...  Lire la suite

Dans le chapitre Stéroïdes dérivés du cholestérolAu cours du du cholestérol le noyau de la molécule n'est généralement pas dégradé. Le cholestérol est transformé en stéroïdes qui sont finalement excrétés par voie intestinale : acides biliaires, hormones stéroïdes corticales et sexuelles, cholécalciférol (encore appelé, improprement, vitamine D3 et chez lequel le noyau stérane est coup ...  Lire la suite

Dans le chapitre Cholestérol plasmatique et lipoprotéinesLe cholestérol circulant dans le sang se distribue pour moitié dans les globules rouges et pour moitié dans le plasma. Le taux plasmatique du cholestérol (cholestérolémie) est de l'ordre de 2 g par litre. La cholestérolémie varie avec le sexe, l'âge (de 1,7 chez le jeune à 2,5 g/l vers 50 ans) et le régime alimentaire de l'individu. De même que le ...  Lire la suite

Dans le chapitre Turn-over des lipides plasmatiquesDans le plasma sanguin se trouvent donc, en suspension, de fines gouttelettes riches en corps gras, formant tout un système de particules qui vont participer au métabolisme, donc à la nutrition. Leur rôle éventuellement nocif par surcharge dans les tissus utilisateurs des molécules lipidiques (cf. lipides) a été précisé dans le détail par ...  Lire la suite

DÉTOXICATION

Écrit par :  Jean-Paul LEROUX

Il ne s'agit nullement ici de désintoxication, c'est-à-dire de neutralisation de substances nocives en utilisant des moyens thérapeutiques. On appelle détoxication la transformation biologique que subissent certains composés exogènes (médicaments par exemple) ou endogènes (hormones stéroïdes, bilirubine) en vue de leur élimination de l'organisme. ...  Lire la suite

FERMENTATIONS

Écrit par :  Claude LIORET

Il est actuellement difficile de donner une signification précise, du point de vue scientifique, au terme « fermentation », son sens ayant constamment évolué au cours du temps. Il provient du verbe latin fermentare, qui signifie transformer certaines denrées alimentaires sous l'action d'un agent responsable, le ferment (fermentum ...  Lire la suite

FERMENTATIONS - (repères chronologiques)

Écrit par :  Paul MAZLIAK

Dans son Traité élémentaire de chimie, A. Lavoisier (1743-1794) décrit la « fermentation vineuse » comme une division du sucre en deux portions (alcool et acide carbonique), division réalisée par un « ferment ». A. Payen (1795-1871) et J.-F. Persoz (1805-1868) isolent de grains d'orge germés la « diastase », une substance protéique capabl ...  Lire la suite

GLUCIDES

Écrit par :  Jean ASSELINEAU, Charles PRÉVOST, Fraidoun SHAFIZADEH, Melville Lawrence WOLFROM

Dans le chapitre MétabolismeLe L-glucose n'existant pas dans la nature, c'est au métabolisme du D-glucose que se ramène celui d'autres hexoses, tels que le D-mannose ou le D-galactose. On étudiera d'abord l'utilisation du glucose au niveau des tissus. Les transformations de cet ose empruntent, selon les circonstances, deux voies. La première ne fournit de l'anhydride carboni ...  Lire la suite

GLYCÉMIE

Écrit par :  Jack BAILLET, Universalis

Dans le chapitre Les lieux du métabolisme glucidiqueLes lieux du métabolisme glucidique comprennent deux plaques tournantes essentielles (la cellule hépatique et la cellule graisseuse) et un lieu privilégié d'utilisation (la cellule musculaire). Les études biochimiques fondamentales, réalisées in vitro, consistent à analyser les modifications, en fonction du temps, que subissent différentes substan ...  Lire la suite

GLYCUROCONJUGAISON

Écrit par :  Geneviève DI COSTANZO

La conjugaison d'un certain nombre de substances avec l'acide glycuronique ou glucuronique — ou glycuroconjugaison — constitue un des processus de détoxication très répandu dans l'organisme. C'est sous cette forme que phénols et dérivés phénoliques, alcools aromatiques et terpéniques, acides, alcaloïdes sont excrétés dans l'urine. L'union se fait ...  Lire la suite

GLYOXYSOME

Écrit par :  Paul MAZLIAK

Pendant la germination des graines oléagineuses (ricin, tournesol), les réserves lipidiques de l'albumen ou des cotylédons des semences disparaissent. Ces lipides sont convertis en glucides, principalement du saccharose : ainsi un flux de carbone dérivé des lipides pourra alimenter la plantule en croissance, en lui fournissant les composés carboné ...  Lire la suite

KREBS CYCLE DE ou CYCLE CITRIQUE ou CYCLE TRICARBOXYLIQUE

Écrit par :  Samya OTHMAN

Le nom du biochimiste britannique d'origine allemande Hans Adolf Krebs (1900-1981), prix Nobel de physiologie ou médecine en 1953, est, pour les biologistes, indissociablement lié au cycle des acides tricarboxyliques. Ce dernier constitue la voie finale du catabolisme oxydatif de toutes les molécules combustibles, issues aussi bien des protéines q ...  Lire la suite

LIPIDES

Écrit par :  Jean ASSELINEAU, Bernard ENTRESSANGLES, Paul MANDEL, Jean-Claude PROMÉ

Dans le chapitre Métabolisme des acides grasLes acides gras représentent l'unité de base des diverses classes de lipides : phospholipides, lipides neutres, esters de stéroïdes, etc. Rarement présents dans la matière vivante sous forme libre, ils existent surtout sous forme combinée et leur rôle est essentiel dans le déroulement des processus vitaux. Dans le tissu adipeux, par suite de leur ...  Lire la suite

LYSE, biochimie et biologie

Écrit par :  Didier LAVERGNE

Signifiant étymologiquement dissolution, ce terme est maintenant synonyme de destruction. Les phénomènes d'hydrolyse, que catalysent les enzymes du catabolisme, ne peuvent toutefois déterminer la destruction complète des molécules organiques qui sont les substrats de ces enzymes, c'est-à-dire en assurer la minéralisation. Elles n'aboutiss ...  Lire la suite

MANGANÈSE

Écrit par :  Bernard DUBOIS, Jacques FAUCHERRE, Gil MICHARD, Clotilde POLICAR, Jean-Louis VIGNES

Dans le chapitre Le manganèse dans les systèmes biologiquesPour un grand nombre d'organismes, le manganèse est un nutriment essentiel. Chez l'homme, il est présent en faible quantité par comparaison au fer ou au zinc (de 12 à 20 mg chez un homme de 70 kg, à comparer aux 4 g de fer et aux 3 g de zinc) mais il intervient dans des processus métaboliques très variés, qui ne sont pas tous encore clairement ide ...  Lire la suite

MARQUAGE MOLÉCULAIRE ET MÉTABOLISME

Écrit par :  Marc PASCAUD

C'est en 1904 que le biochimiste allemand Franz Knoop (1875-1946) marque par le groupe phényl l'atome de carbone méthylique d'un acide gras, inaugurant ainsi le marquage moléculaire du métabolisme lipidique. L'avancée des sciences nucléaires permet de dépasser le marquage chimique et d'imposer le marquage isotopique des molécules biologiques utili ...  Lire la suite

MEMBRANES CELLULAIRES

Écrit par :  Brahim LAHLOU, Paul MAZLIAK

Dans le chapitre Membranes et phénomènes bioénergétiquesIl est intéressant de souligner une propriété commune à de très nombreuses membranes biologiques : presque toutes renferment en effet des molécules transporteurs d'électrons, constituant des systèmes oxydoréducteurs intramembranaires. On peut distinguer parmi ces transporteurs deux grandes catégories : les transporteurs d'hydrogène (donc ...  Lire la suite

MÉTABOLISME

Écrit par :  Paul DI COSTANZO, Charles KAYSER, Jo NORDMANN

Rienne se crée, rien ne se perd. Le principe de conservation de l'énergie et de la matière ne souffre aucune exception. Aussi les êtres vivants ne sont-ils que des transformateurs d'énergie : ils reçoivent du dehors de l'énergie chimique et ils la transforment en une autre forme d'énergie chimique ou en énergie électrique ou mécanique (cf. bio ...  Lire la suite

MÉTABOLISME ET PHOSPHORYLATIONS

Écrit par :  Paul MAZLIAK

Les Britanniques Arthur Harden et William Young avaient démontré, en 1905, que la fermentation alcoolique en milieu acellulaire consommait du phosphate. Celui-ci entrait dans la formation d'un hexose diphosphate qui fut isolé par W. Young en 1907 et identifié ensuite (1928) comme étant le fructose 1,6-diphosphate par Phoebus Levene aux États-Unis. ...  Lire la suite

MÉTABOLISME RESPIRATOIRE

Écrit par :  Paul MAZLIAK

Hans Krebs (1900-1981) étudia, à Fribourg, la formation de l'urée dans des tranches de foie de rat et décrivit, en 1930, le premier cycle biochimique où un métabolite initial est régénéré par une série de réactions intermédiaires. Contraint à l'exil en 1933, il s'établit à Oxford et découvrit, sur des muscles émincés de pigeon, le cycle de décompo ...  Lire la suite

MITOCHONDRIES

Écrit par :  Roger DURAND

Dans le chapitre Fonctions mitochondrialesL'énergie libre (ou enthalpie libre) est, par définition, l'énergie que l'on peut récupérer sous forme de travail. Elle est donnée par l'équation générale du second principe de la thermodynamique : où ΔG est la variation d'énergie libre, ΔH la variation d'enthalpie, T la température absolue et ΔS la variation d'entropie. ...  Lire la suite

OPIOÏDES

Écrit par :  Bernard Pierre ROQUES

Dans le chapitre Biogenèse et métabolisme des enképhalines et des endorphinesLa β-endorphine n'est pas comme on l'a cru pendant un temps le précurseur de la Met-enképhaline puisque l'ablation de l'hypophyse, lieu de synthèse de la β-endorphine, ne conduit pas à une baisse sensible du taux de Met-enképhaline dans le cerveau. En fait, la β-endorphine est dérivée d'une glycoprotéine d'un poids moléculaire d'environ 300 000. L ...  Lire la suite

OXYDORÉDUCTIONS, biologie

Écrit par :  René HELLER

Les oxydoréductions, réactions chimiques couplées par lesquelles une substance se réduit en prélevant des électrons à une autre qui s'oxyde, sont des étapes essentielles dans les biodégradations et les biosynthèses, autrement dit dans le métabolisme qui sous-tend l'activité vitale des organismes animaux ou végétaux. Leurs mécanismes sont bien conn ...  Lire la suite

PHOTORESPIRATION

Écrit par :  Paul MAZLIAK

L'influence de la lumière sur la respiration des plantes vertes a longtemps été tenue pour négligeable. Depuis 1955 cependant, un grand nombre de travaux ont montré que, pour la plupart des plantes vertes, le dégagement de gaz carbonique était deux ou trois fois plus intense à la lumière qu'à l'obscurité. On réserve le nom de photorespiration ...  Lire la suite

PHOTOSYNTHÈSE

Écrit par :  Jean LAVOREL, Paul MAZLIAK, Alexis MOYSE

Le terme « photosynthèse » signifie littéralement : synthèse réalisée à l'aide de l'énergie lumineuse. Bien que, en ce sens, différentes réactions synthétiques puissent avoir lieu indépendamment des êtres vivants, il est d'usage de ne désigner par ce mot que la capacité des végétaux chlorophylliens à assimiler le dioxyde de carbone ou gaz carboniq ...  Lire la suite

PHOTOSYNTHÈSE ET FIXATION DU CO2 - (repères chronologiques)

Écrit par :  Claude LANCE

H. von Mohl signale la présence de grains d'amidon dans les chloroplastes. J. von Liebig propose que 1'incorporation du dioxyde de carbone (CO2) se traduit par une formation d'acides organiques, précédant celle des sucres. J. von Sachs montre que les feuilles des plantes, quand elles sont éclairées, synthétisent de 1'amidon. A. Beyer pr ...  Lire la suite

PHOTOSYNTHÈSE : UTILISATION DU CO2

Écrit par :  Claude LANCE

En faisant absorber à des végétaux du gaz carbonique marqué au carbone 14 (¹⁴CO2), le biochimiste américain Melvin Calvin (1911-1997) met en évidence, en 1954, le composé – ou accepteur – qui capte le CO2 de l'air dans le processus de la photosynthèse : il s'agit du ribulose-bisphosphate (ex-diphosphate) – ou RuBP  ...  Lire la suite

PRÉCURSEUR MÉTABOLIQUE

Écrit par :  Geneviève DI COSTANZO

Tout corps chimique à partir duquel un autre corps chimique prend naissance au cours d'une séquence métabolique (processus de biosynthèse ou voies de dégradation) est appelé « précurseur métabolique ». Il peut s'agir soit du premier membre d'une chaîne de réactions (ainsi, l'origine métabolique du cholestérol est l'acétyl-coenzyme A), soit de tout ...  Lire la suite

PROTÉINES

Écrit par :  Yves BRIAND, Philippe BRION, René LAFONT, Jean-Claude MEUNIER, Pierre VIGNAIS

Dans le chapitre Protéines et métabolismeLa matière vivante est composée principalement de quatre éléments : azote, oxygène, hydrogène et carbone. L'air contient environ 79 p. 100 et 20 p. 100 d'azote et d'oxygène, respectivement. Le dioxyde de carbone (CO2) est nettement moins présent : 0,03 p. 100. Les animaux sont incapables d'utiliser directement les éléments azote et carb ...  Lire la suite

RADICAUX LIBRES

Écrit par :  Béatrice DESCAMPS-LATSCHA

Dans la plupart des molécules organiques, les atomes voisins sont liés les uns aux autres par des liaisons covalentes, c'est-à-dire fondées sur l'appariement naturel des électrons de vecteur magnétique ou « spin » opposé. Lors d'une irradiation, de l'exposition à une source d'énergie lumineuse ou thermique d'intensité suffisante, ou de réactions c ...  Lire la suite

RÉGULATIONS BIOCHIMIQUES

Écrit par :  Jacques KRUH

Dans le chapitre Régulation métaboliqueLes enzymes allostériques sont des enzymes dont la cinétique peut être modifiée réversiblement par des composés dont la structure est éloignée de celle des substrats. Il existe des inhibiteurs et des activateurs allostériques. Lorsqu'une allostérique appartient à une chaîne métabolique, il arrive fréquemment que le produit terminal de la chaîne so ...  Lire la suite

RÉSERVES PHYSIOLOGIQUES - Réserves animales

Écrit par :  Marc PASCAUD, Jean-Marie VERNIER

Dans le chapitre Réserves liées à l'économie générale de l'animalLes cellules animales, mais aussi les cellules végétales non autotrophes (non photosynthétiques), obtiennent l'énergie qu'elles utilisent par l'oxydation des molécules organiques hydrocarbonées. À cet effet, la disponibilité de l'oxygène en milieu aérien (oxygène gazeux) et en milieu aquatique (oxygène dissous) n'est généralement pas en question. ...  Lire la suite

RÉSERVES PHYSIOLOGIQUES - Réserves végétales

Écrit par :  Jacques MIÈGE

Dans le chapitre Métabolisme des substances de réserveLes ou corps gras sont emmagasinés dans les cotylédons, l'albumen, plus rarement dans le périsperme ou l'axe hypocotylé ou encore dans le mésocarpe du fruit (olive, palmier à huile) ; les plantes dites en renferment ainsi de grandes quantités. Les teneurs en matières grasses sont sujettes à variation, étant influencées par les facteurs saisonniers ...  Lire la suite

RESPIRATION CELLULAIRE

Écrit par :  Didier LAVERGNE

La respiration a été définie à la suite des travaux de Lavoisier comme un mode d'échange gazeux par lequel un être vivant dégage du gaz carbonique en contrepartie d'une absorption d'oxygène. Aujourd'hui, on considère plus généralement la respiration à l'échelle cellulaire comme un processus biochimique catabolique accomplissant une minéralisation ...  Lire la suite

RESPIRATION CELLULAIRE - (repères chronologiques)

Écrit par :  Paul MAZLIAK

A. Lavoisier (1743-1794) compare la respiration d'un cobaye à la combustion d'une bougie. Il conclut que la chaleur animale résulte de la combustion combinant l'oxygène de l'air avec les aliments carbonés transportés par le sang. Comme la matière charbonneuse de la bougie, les aliments, en brûlant dans les poumons, donnent le gaz carbonique exhalé ...  Lire la suite

RÔLE DES LIPIDES DANS L'ORGANISME

Écrit par :  Marc PASCAUD

Alors que le métabolisme des glucides et des protéines était l'objet de multiples recherches, celui des lipides fut longtemps considéré, à tort, comme secondaire dans l'ensemble du métabolisme intermédiaire. L'agencement des lipides en bicouche dans les membranes cellulaires et leur implication dans nombre de pathologies métaboliques (athéroscléro ...  Lire la suite

SÉROTONINE

Écrit par :  Michel HAMON

Dans le chapitre MétabolismeLa mise en évidence des potentialités de synthèse et de dégradation de la 5-HT d'un organe ou d'un tissu peut se faire in vivo ou in vitro. Par exemple, in vivo, la présence de 5-HT tritiée dans le cerveau après injection intraveineuse ou intracisternale de tryptophane tritié (la barrière hémato-encéphalique empêche le passage de la 5-HT de la pér ...  Lire la suite

SOUFRE

Écrit par :  Fernande CHATAGNER, René LECLERCQ, Noël LOZAC'H, Serge MASSON

Dans le chapitre MétabolismeAprès une rapide étude du cycle biologique du soufre, on examinera successivement les aspects essentiels du du soufre, à savoir : l'oxydation des sulfures en sulfates dans la nature, chez certains micro-organismes présentant des caractères particuliers, et, d'une manière plus générale, chez les êtres vivants ; la réduction des sulfates et leur uti ...  Lire la suite

VITAMINES

Écrit par :  Marc PASCAUD

Nos connaissances sur les vitamines, molécules organiques indispensables au métabolisme cellulaire, micronutriments indispensables car non synthétisés par la plupart des animaux, n'ont progressé, à titre biomédical et expérimental, qu'avec retard par rapport à nos connaissances sur les macronutriments (glucides, protéines, lipides). Les maladies p ...  Lire la suite