L'organisme humain, comme tout être vivant, est constitué de matériaux indispensables à la vie : de l'eau, des sels minéraux, des vitamines et des molécules complexes (macromolécules) : glucides, lipides, protéines, acides nucléiques.
♦ L'eau correspond à 70% du poids de notre corps.
♦ Les sels minéraux se présentent sous forme de sels (NaCl, KCl) ou d'ions (anions Cl- et cations K+, Na+). Ils représentent environ 4% du poids du corps. Certains sont présents en quantité importante : chlore, sodium, potassium, calcium, fer, magnésium, phosphore, iode, soufre, fluor. D'autres en très faible quantité (de l'ordre du microgramme par jour) sont appelés les oligo-éléments : zinc, cuivre, manganèse, sélénium, silicium, cobalt, chrome.
♦ Les vitamines, présentent en quantité infinitésimale, elles ne sont pas synthétisées par l'organisme et doivent donc être apportées par l'alimentation. Elles se classent en 2 catégories : les vitamines hydrosolubles qui ne sont pas stockées par l'organisme (B1, B2, B3 ou PP, B6, B9 ou acide folique, B12, C ou acide ascorbique) et les liposolubles, stockées et absorbées avec les graisses (A, D, K, E).
♦ Les glucides, Ils sont la source d'énergie indispensable aux cellules grâce à la dégradation du glucose, lui-même obtenu après conversion des divers glucides. Certains polysaccharides jouent le rôle de substance de réserve et sont hydrolysés en fonction des besoins de la cellule. Ils sont également présents dans les molécules des acides nucléiques et des coenzymes, jouant un rôle de signal ou de reconnaissance.
♦ Les lipides, Ils n'ont pas, ou très peu, d'affinité avec l'eau. Leur comportement hydrophobe est dû à leur structure moléculaire, ils sont en majeure partie constitué d'hydrocarbures (liaison C-H). Ils comprennent les graisses, les phosphoglycérolipides et les stéroïdes.
♦ Les protéines, Elles représentent plus de 50% de la masse sèche de la plupart des cellules. Elles soutiennent les tissus (structure), transportent des substances (récepteurs), transmettent des messages (hormones), défendent l'organisme de substances extérieures (immunoglobulines). Des protéines spécialisée, appelées enzymes, accélèrent de façon sélective et spécifique la vitesse des réactions chimiques de la cellule.
♦ Les acides nucléiques : l'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique) emmagasinent et transmettent l'information génétique. L'ADN induit sa propre réplication, dirige la synthèse de l'ARN et contrôle celle des protéines.
Les lipides
1. leur structure
Ils se classent en 3 catégories : saturés, monoinsaturés, polyinsaturés en fonction de la présence ou non, d'une ou plusieurs double liaison C=C. Les acides gras naturels possèdent une chaîne carbonée de 4 à 28 atomes de carbone (généralement un nombre pair). On parle d'acide gras à longue chaîne pour une longueur de 14 à 24 carbones et à très longue chaîne s'il y a plus de 24 carbones.
Un acide gras est un acide carboxylique à chaine aliphatique composée de carbone, oxygène et hydrogène :
Groupement polaire (hydrophile) + Chaîne hydrocarbonée apolaire (hydrophobe)
♦ Les acides gras saturés : ce sont des acides gras dont tous les atomes de carbone sont saturés en hydrogène, toutes les liaisons entre les atomes de carbone sont simples, il n'y a aucune possibilité de liaison avec une molécule extérieure.
Par exemple, l'acide palmitique contient 16 atomes de carbone :
Ils peuvent être synthétisés par l'organisme.
♦ Les acides gras insaturés : ce sont des acides gras qui comportent une ou plusieurs doubles liaisons C=C, permettant l'accrochage d'une autre molécule. Ils sont eux aussi synthétisables par l'organisme. On parle d'acides gras monoinsaturés lorsqu'il n'y a qu'une seule double liaison et d'acide gras polyinsaturés lorsqu'il y en a plusieurs (permettant oxydation, cyclisation, polymérisation ou accrochage a d'autres molécules).
- L'acide oléique, le plus abondant des acides gras monoinsaturés à chaîne longue dans notre organisme. Son nom vient de l'huile d'olive dont il constitue 55 % à 80 %.
- L'acide linoléique est le plus petit oméga-6. La première double liaison rencontrée est sur le 6ème carbone, d'où le terme « oméga-6 ».
- L'acide linolénique fait partie de la famille des oméga-3, qui se trouve en grandes quantités dans certains poissons gras, dans le lin, la noix, la cameline et le colza.
- Les stéroïdes, comprennent le cholestérol et certaines hormones. Ils sont caractérisés par un squelette carboné formé de quatre cycles accolés. Le cholestérol est le précurseur d'autres stéroïdes, comme les hormones sexuelles, qui diffèrent par les groupements fonctionnels fixés aux quatre cycles accolés.
On les retrouve dans les graisses animales et végétales, les huiles ou les cires sous forme estérifiée. Par exemple les triglycérides sont des glycérides dans lesquels les trois groupements OH du glycérol sont estérifiés par des acides gras. Ils sont le constituant principal de l'huile végétale et des graisses animales.
CH2-O-CO-R1
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CH-O-CO-R2 où R1, R2 et R3 sont des acides gras.
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CH2-O-CO-R3
Les trois acides gras ne sont pas nécessairement les mêmes.
2. leur fonction
Les matières grasses sont indispensables à notre métabolisme. La fonction principale des lipides est d'apporter à l'organisme une quantité d'énergie suffisante à son fonctionnement, car ce sont les nutriments les plus riches en énergie (100 grammes de lipides apportent 900 calories). Une grande partie de l'énergie est stockée sous forme de réserves.
Ils ont également un rôle dans le transport de certaines protéines ou de certaines hormones dans le sang. Les lipides sont nécessaires pour produire de la chaleur et transporter les vitamines et les hormones.
Les acides polyinsaturés (lipides complexes tels que phospholipides, lécithines) jouent un rôle dans la constitution des membranes cellulaires, surtout l'acide linoléique, ce qui explique son importance en phase de croissance, en raison de la multiplication des cellules. Quant à l'acide linolénique, il assure une fonction essentielle pour la structure des cellules nerveuses. Par leur imperméabilité ils permettent de limiter les différents compartiments cellulaires, et les cellules elle mêmes.
Le cholestérol est un constituant lipidique essentiel des membranes cellulaires, avec les phospholipides. Il participe activement à la formation des sels biliaires, qui jouent un rôle essentiel dans la digestion, notamment celle des lipides. Enfin, le cholestérol joue un rôle précurseur dans la formation des hormones.
Les dépôts de graisse contenus dans le tissu adipeux forment un coussin protecteur autour des organes tels que les reins et les bulbes des yeux, une couche isolante sous la peau, ils nous protègent du froid, spécialement au niveau du cerveau, qui est composé majoritairement de lipides. Les lipides permettent ainsi un fonctionnement correct des systèmes circulatoires, anti-inflammatoires et immunitaires.
Les glucides
Ce sont des hydrates de carbone, composés également d'atomes de carbone, oxygène et hydrogène, ils comprennent les monosaccharides (un seul monomère, dont le glucose), les disaccharides (2 monomères : le saccharose) et les polysaccharides (polymères : amidon, glycogène).
On distingue les sucres simples (rapides) ou monosaccharides qui renferment une seule molécule élémentaire :
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| Glucose |
Galactose |
Fructose |
Le glucose, molécule à 6 carbones, peu répandu à l'état libre dans les aliments, mais qui entre dans la composition de nombreux autres sucres.
Ces sucres sont fréquemment associés entre eux, pour former d'autres glucides appelés disaccharides. Les sucres composés les plus fréquemment rencontrés sont:
- le saccharose (sucre ordinaire) composé de deux molécules, l'une de glucose et l'autre de fructose (sucre le plus répandu dans la nature, dans les fruits et légumes), il peut être obtenu à partir de la betterave et de la canne à sucre.
- le lactose, sucre présent dans le lait et les produits laitiers : galactose + glucose
- le maltose, présent dans les céréales et en particulier la bière : glucose + glucose
On distingue également les sucres complexes (ou sucres lents), appelés polysaccharides, composés de plus de dix molécules glucidiques élémentaires (en général plusieurs milliers).
Les principaux sont :
- l'amidon, que l'on trouve dans les aliments d'origine végétale, surtout les céréales, les légumes secs, les tubercules (pommes de terre), et certains fruits (bananes, marrons) ;
- le glycogène, d'origine animale, moins répandu, et dont les apports sont presque nuls, mais qui, en revanche, peut être fabriqué par notre corps et emmagasiné au niveau du foie et des muscles. C'est sous forme de glycogène que se trouve une partie de nos réserves énergétiques.
Les protéines
1. leur structure
Ils contiennent de l'azote (N), en plus du C, O, H. Ce sont des chaînes de longueur variable d'acides aminés liés entre eux par une liaison peptidique.
Un acide aminé est une molécule organique possédant un squelette carboné et deux fonctions :
une amine (-NH2)
et un acide carboxylique (-COOH).
Les acides aminés sont les unités structurales de base des protéines.
En général, on parle de protéine lorsque la chaîne contient plus de 50 acides aminés, pour des tailles plus petites, on parle de peptide et de polypeptide.
L'ordre dans lequel les acides aminés s'enchaînent est codé par le génome et constitue la structure primaire de la protéine.
La protéine se replie sur elle-même pour former des structures secondaires, ce qui permet de créer des liaisons hydrogènes entre les atomes des carbones et d'azote des deux liaisons peptidiques voisines.
Puis, les différentes structures secondaires sont agencées les unes par rapport aux autres pour former la structure tertiaire, souvent renforcée par des ponts disulfure.
Lorsque les protéines sont formées par l'agencement de plusieurs chaînes, on parle de structure quaternaire.
2. leurs fonctions
Les protéines ont des fonctions très diverses au sein de la cellule et de l'organisme.
On distingue les fonctions cellulaires qui définissent le rôle de la protéine, et les fonctions biochimiques qui concernent son activité au niveau moléculaire.
Les fonctions cellulaires sont réparties en cinq groupes :
- les protéines de structure participent à l'édification des cellules et des tissus,
- les protéines de transport assurent le transfert des différentes molécules à l'intérieur et à l'extérieur des cellules,
- les protéines régulatrices modulent l'activité d'autre protéines,
- les protéines de signalisation captent les signaux extérieurs, et assurent leur transmission dans la cellule ou dans l'organisme,
- les protéines motrices permettent aux cellules ou organismes de se mouvoir.
Les fonctions biochimiques sont biens plus nombreuses, c'est ce que l'on appelle l'activité enzymatique.
La fonction d'une protéine repose sur sa configuration unique et sur sa capacité à reconnaître une autre molécule et a se lier à elle : un anticorps s'attache à une substance étrangère particulière, une enzyme spécifique reconnaît son substrat, les récepteurs protéiques membranaires ont une conformation complémentaire à celles des molécules messagères, comme une clé adaptée à une serrure …
