Macromolécules

Caractéristiques des macromolécules

Les caractéristiques des macromolécules sont constituées de molécules plus petites qui sont liées de façon covalente. Les petites molécules à l'intérieur des macromolécules sont appelées monomères, et les macromolécules sont appelées polymères.

Les monomères et les polymères sont principalement constitués de carbone (C), mais ils peuvent également contenir de l'hydrogène (H), de l'azote (N), de l'oxygène (O) et éventuellement des traces d'autres éléments.

Macromolécules et micromolécules

Lesmicromolécules sont un autre nom pour les monomères des macromolécules.

• Les micromolécules de glucides sont des monosaccharides, également appelés sucres simples.

• Les micromolécules de protéines sont des acides aminés.

• Les micromolécules lipidiques sont le glycérol et les acides gras.

• Les monomères d'acide nucléique sont les nucléotides.

Types de macromolécules

Il existe de nombreux types de macromolécules. Les quatre sur lesquelles nous allons nous concentrer sont les glucides, les protéines, les lipides (graisses) et les acides nucléiques.

Les hydrates de carbone

Les glucides sont composés d'hydrogène, de carbone et d'oxygène.

Les glucides peuvent être classés en deux catégories: les glucides simples et les glucides complexes.

Lesglucides simples sont des monosaccharides et des disaccharides. Les glucides simples sont de petites molécules composées d'une ou deux molécules de sucres seulement.

• Lesmonosaccharides sont composés d'une molécule de sucre.

  • Ils sont solubles dans l'eau.

  • Les monosaccharides sont des éléments constitutifs (monomères) de plus grandes molécules de glucides appelées polysaccharides (polymères).

  • Exemples de monosaccharides : glucose, galactose, fructose, désoxyribose et ribose.

• Les disaccharides sont composés de deux molécules de sucre(di- signifie "deux").
  • Les disaccharides sont solubles dans l'eau.
  • Les exemples de disaccharides les plus courants sont le saccharose, le lactose et le maltose.
  • Le saccharose est composé d'une molécule de glucose et d'une molécule de fructose. Dans la nature, on le trouve dans les plantes, où il est raffiné et utilisé comme sucre de table.
  • Le lactose est composé d'une molécule de glucose et d'une de galactose. C'est un sucre que l'on trouve dans le lait.
  • Le maltose est composé de deux molécules de glucose. C'est un sucre que l'on trouve dans la bière.

Lesglucidescomplexes sont des polysaccharides. Les glucides complexes sont des molécules composées d'une chaîne de molécules de sucre plus longues que les glucides simples.

• Les polysaccharides(poly- signifie "beaucoup") sont de grosses molécules composées de nombreuses molécules de glucose, c'est-à-dire de monosaccharides individuels.
  • Les polysaccharides ne sont pas des sucres, même s'ils sont composés d'unités de glucose.
  • Ils sont insolubles dans l'eau.
  • Trois polysaccharides très importants sont l'amidon, le glycogène et la cellulose.

Les protéines

Les protéines sont l'une des molécules les plus fondamentales de tous les organismes vivants. Les protéines sont constituées d'acides aminés et sont présentes dans chaque cellule des systèmes vivants, parfois en nombre supérieur à un million, où elles permettent divers processus chimiques essentiels, tels que la réplication de l'ADN. Il existe quatre types de protéines différents, qui dépendent de la structure de la protéine elle-même.

Les lipides

Il existe deux grands types de lipides: les triglycérides et les phospholipides.

Les triglycérides

Les triglycérides sont des lipides qui comprennent les graisses et les huiles. Les graisses et les huiles sont les types de lipides les plus courants dans les organismes vivants. Le terme triglycéride vient du fait qu'ils ont trois (tri-) acides gras attachés au glycérol (glycéride). Les triglycérides sont entièrement insolubles dans l'eau(hydrophobes).

Les éléments constitutifs des triglycérides sont les acides gras et le glycérol. Les acides gras qui constituent les triglycérides peuvent être saturés ou insaturés. Les triglycérides composés d'acides gras saturés sont des graisses, tandis que ceux constitués d'acides gras insaturés sont des huiles. Ils contribuent au stockage de l'énergie.

Les phospholipides

Comme les triglycérides, les phospholipides sont des lipides constitués d'acides gras et de glycérol. Cependant, les phospholipides sont composés de deux, et non de trois, acides gras. Comme dans les triglycérides, ces acides gras peuvent être saturés et insaturés. L'un des trois acides gras qui s'attachent au glycérol est remplacé par un groupe contenant du phosphate.

Le phosphate du groupe est hydrophile, ce qui signifie qu'il interagit avec l'eau. Cela confère aux phospholipides une propriété que les triglycérides n'ont pas : une partie de la molécule de phospholipide est soluble dans l'eau. Les phospholipides aident à la reconnaissance des cellules.

Acides nucléiques

Les acides nucléiques stockent et conservent les informations génétiques au sein d'un organisme. Il existe deux formes d'acides nucléiques, l'ADN et l'ARN. L'ADN et l'ARN sont constitués de nucléotides, les monomères des acides nucléiques.

Exemples de macromolécules

Bien que l'on trouve des macromolécules dans tous les aliments, différents aliments auront des quantités plus élevées de macromolécules que d'autres aliments. Par exemple, la viande contient plus de protéines qu'une pomme.

Fonctions des macromolécules

Les macromolécules ont des fonctions différentes, mais elles ont toutes le même objectif : maintenir un organisme en vie !

Fonctions des glucides

Les glucides sont essentiels pour toutes les plantes et tous les animaux, car ils fournissent l'énergie nécessaire, principalement sous forme de glucose.

Fonctions des protéines

Les protéines ont un large éventail de fonctions dans les organismes vivants. Selon leurs objectifs généraux, on peut les regrouper en protéines fibreuses, globulaires et membranaires.

Lesprotéines fibreuses sont des protéines structurelles qui, comme leur nom l'indique, sont responsables des structures fermes des différentes parties des cellules, des tissus et des organes. Elles ne participent pas aux réactions chimiques mais fonctionnent strictement comme des unités structurelles et conjonctives.

Lesprotéines globulaires sont des protéines fonctionnelles. Elles remplissent un éventail de rôles beaucoup plus large que les protéines fibreuses. Elles jouent le rôle d'enzymes, de transporteurs, d'hormones, de récepteurs, etc. Essentiellement, les protéines globulaires remplissent des fonctions métaboliques.

Fonctions des lipides

Les lipides ont de nombreuses fonctions qui sont importantes pour tous les organismes vivants :

• Stockage de l'énergie (Les acides gras servent à stocker l'énergie dans les organismes, ils sont saturés chez les animaux et insaturés chez les plantes).

• Composants structurels des cellules (les lipides constituent les membranes cellulaires des organismes).

• Reconnaissance cellulaire (les glycolipides contribuent à ce processus en se liant aux récepteurs des cellules voisines)

• Isolation (les lipides présents sous la peau sont capables d'isoler le corps et de maintenir une température interne constante)

• Protection (les lipides sont également capables de fournir une couche supplémentaire de protection ; par exemple, les organes vitaux sont entourés de graisse pour les protéger).

• Régulation hormonale (les lipides sont capables d'aider à réguler et à produire les hormones nécessaires dans le corps, comme la leptine, une hormone qui prévient la faim).

Fonctions des acides nucléiques

Selon qu'il s'agit d'ARN ou d'ADN, les acides nucléiques auront des fonctions différentes.

Fonctions de l'ADN

La principale fonction de l'ADN est de stocker les informations génétiques dans des structures appelées chromosomes. Dans les cellules eucaryotes, l'ADN se trouve dans le noyau, les mitochondries et le chloroplaste (chez les plantes uniquement). Chez les procaryotes, l'ADN se trouve dans le nucléoïde, une région du cytoplasme, et dans les plasmides.

Fonctions de l'ARN

L'ARN transfère l'information génétique de l'ADN qui se trouve dans le noyau aux ribosomes, des organites spécialisés composés d'ARN et de protéines. Les ribosomes sont particulièrement importants car c'est là que se produit la traduction (l'étape finale de la synthèse des protéines). Il existe différents types d'ARN, tels que l'ARN messager (ARNm), l'ARN de transfert (ARNt) et l'ARN ribosomal (ARNr), chacun ayant une fonction spécifique.

Structures des macromolécules

Les structures des macromolécules jouent un rôle essentiel dans leur fonction. Nous explorons ici les différentes structures de chaque type de macromolécule.

Structure des glucides

Les glucides sont composés de molécules de sucres simples - les saccharides. Par conséquent, un monomère unique de glucides est appelé monosaccharide. Mono- signifie "un" et -sacchar signifie "sucre". Les monosaccharides peuvent être représentés par leur structure linéaire ou annulaire. Les disaccharides ont deux anneaux et les polysaccharides en ont plusieurs.

Structure des protéines

L'unité de base de la structure des protéines est un acide aminé. Les acides aminés sont reliés entre eux par des liaisons peptidiques covalentes , qui forment des polymères appelés polypeptides. Les polypeptides sont ensuite combinés pour former des protéines. Tu peux donc conclure que les protéines sont des polymères composés d'acides aminés et de monomères.

Les acides aminés sont des composés organiques composés de cinq parties:

• l'atome de carbone central, ou l'α-carbone (alpha-carbone).
• le groupe amino _-NH2
• groupe carboxyle -COOH
• atome d'hydrogène -H
• le groupe latéral R, qui est propre à chaque acide aminé.

Aussi, en se basant sur la séquence des acides aminés et la complexité des structures, on peut différencier quatre structures de protéines : primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire.

La structure primaire correspond à la séquence des acides aminés dans une chaîne polypeptidique. La structure secondaire fait référence à la chaîne polypeptidique de la structure primaire qui se plie d'une certaine manière dans des sections spécifiques et petites de la protéine. Lorsque la structure secondaire des protéines commence à se plier davantage pour créer des structures plus complexes en 3D, la structure tertiaire se forme. La structure quaternaire est la plus complexe de toutes. Elle se forme lorsque plusieurs chaînes polypeptidiques, repliées de façon spécifique, sont liées par les mêmes liaisons chimiques.

Fig. 2. Les quatre structures des protéines.

Structure des lipides

Les lipides sont composés de glycérol et d'acides gras. Les deux sont liés par des liaisons covalentes lors de la condensation. La liaison covalente qui se forme entre le glycérol et les acides gras est appelée liaison ester . Les triglycérides sont des lipides avec un glycérol et trois acides gras, tandis que les phospholipides ont un glycérol, un groupe phosphate et deux acides gras au lieu de trois.

Structure des acides nucléiques

Selon qu'il s'agit d'ADN ou d'ARN, les acides nucléiques peuvent avoir des structures différentes.

Structure de l'ADN

La molécule d'ADN est une double hélice antiparallèle formée de deux brins de polynucléotides. Elle est antiparallèle, car les brins d'ADN vont dans des directions opposées l'un à l'autre. Les deux brins de polynucléotides sont reliés par des liaisons hydrogène entre les paires de bases complémentaires, que nous explorerons plus tard. La molécule d'ADN est également décrite comme ayant un squelette désoxyribose-phosphate - certains manuels peuvent également l'appeler squelette sucre-phosphate.

Structure de l'ARN

La molécule d'ARN est un peu différente de l'ADN en ce sens qu'elle est composée d'un seul polynucléotide, plus court que l'ADN. Cela l'aide à remplir l'une de ses fonctions principales, qui est de transférer l'information génétique du noyau aux ribosomes - le noyau contient des pores par lesquels l'ARNm peut passer en raison de sa petite taille, contrairement à l'ADN, qui est une molécule plus grosse. Ci-dessous, dans la figure 4, tu peux voir visuellement comment l'ADN et l'ARN diffèrent l'un de l'autre, à la fois par leur taille et par le nombre de brins de polynucléotides.

Fig. 4. Structure de l'ADN et de l'ARN.