Définition

nom
pluriel : biomolécules
bi-o-mol-e-cule, ˈbaɪoʊ ˈmɑləkjul
Toutes les molécules produites par les organismes vivants

Détails

Aperçu

En physique et en chimie, une molécule est un groupe d’atomes, électriquement neutre, qui peut exister seul à l’état libre tout en conservant ses propriétés caractéristiques. Les atomes composant la molécule peuvent être de même nature (comme dans la molécule d’oxygène constituée de deux atomes d’oxygène) ou de nature différente (comme dans la molécule d’eau constituée d’oxygène et d’hydrogène). En biologie, notamment en biochimie, une molécule est un terme utilisé de façon moins stricte qu’il peut également désigner toute particule minuscule comme les molécules organiques chargées ou des substances (appelées biomolécules) produites et présentes naturellement dans les organismes vivants comme les protéines, les glucides, l’ADN, etc.

Types de biomolécules

Une biomolécule désigne toute molécule produite par les organismes vivants. En tant que telles, la plupart d’entre elles sont des molécules organiques. Les quatre principaux groupes de biomolécules comprennent les polysaccharides, les acides aminés et les protéines, les acides nucléiques (ADN et ARN) et les lipides présents dans et produits par les organismes vivants. Ainsi, de nombreuses biomolécules sont des polymères. Un polymère est un composé constitué de plusieurs unités répétitives (monomères) ou protomères et produit par polymérisation. La plupart de ces biomolécules sont des composés organiques. Être « organique » signifie qu’en général, elles contiennent des atomes de carbone liés de manière covalente à d’autres atomes, notamment des liaisons carbone-carbone (C-C) et carbone-hydrogène (C-H). Les quatre principaux éléments constitutifs sont le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote.

Types de biomolécules

Un acide nucléique est une biomolécule composée d’unités monomères de nucléotides. Chaque nucléotide, à son tour, est composé d’acide phosphorique, de sucre (5-carbone), et de base azotée. Les chaînes de nucléotides d’un acide nucléique sont liées par des liaisons phosphodiester 3′, 5′. Les acides nucléiques peuvent se présenter sous la forme de molécules d’ADN ou d’ARN contenant l’information génétique importante pour toutes les fonctions cellulaires et l’hérédité. Inversement, un nucléoside est une biomolécule formée lorsqu’une nucléobase est attachée à un ribose ou un désoxyribose. Les exemples incluent la cytidine, l’uridine, l’adénosine, la guanosine et la thymidine. Les nucléosides qui sont phosphorylés deviennent des nucléotides. Outre leur rôle d’unité structurelle des acides nucléiques, les nucléotides peuvent également servir de sources d’énergie chimique (par exemple, l’adénosine triphosphate ou ATP). Les nucléotides peuvent également agir comme cofacteurs de certaines réactions enzymatiques (par exemple, le flavin adénine dinucléotide ou FAD, le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate ou NADP).
L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est un acide nucléique double brin contenant l’information génétique d’un être vivant. Il est composé de deux brins qui s’enroulent ensemble pour former une hélice. Chaque brin est constitué d’une alternance de phosphate et de sucre pentose (2-désoxyribose), et une base azotée, qui peut être l’adénine, la thymine, la guanine ou la cytosine, est attachée au sucre. L’ADN est essentiel à la croissance, à la division et au fonctionnement des cellules d’un organisme.
L’ARN, ou acide ribonucléique, est un acide nucléique généralement monocaténaire, et composé d’unités nucléotidiques répétées du sucre ribose, d’un groupe phosphate et d’une base azotée. Il consiste en une longue chaîne linéaire de nucléotides où chaque nucléotide est composé d’un sucre, d’un groupe phosphate et d’une base azotée. Il diffère d’une molécule d’ADN d’une manière telle que le squelette de sucre est un ribose (désoxyribose dans l’ADN) et les bases sont l’adénine, la guanine, la cytosine et l’uracile.
L’ADN et l’ARN sont tous deux des biopolymères d’unités répétées de mononucléotides et sont essentiellement composés de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, d’azote et de phosphore.

Types de biomolécules

Une protéine est une biomolécule composée d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques. Un acide aminé est une molécule constituée du groupe amino basique (NH2), du groupe carboxylique acide (COOH), d’un atome d’hydrogène et d’un groupe latéral organique (R) attaché à l’atome de carbone. Sa formule de base est donc NH2CHRCOOH. Les acides aminés sont classés selon qu’ils sont non essentiels ou essentiels. Les acides aminés non essentiels (ou dispensables) sont synthétisés dans l’organisme. Les acides aminés essentiels (ou indispensables) ne peuvent pas être synthétisés dans le corps et ne peuvent être obtenus que par l’alimentation. Il existe une centaine d’acides aminés naturels identifiés. Vingt d’entre eux interviennent dans la constitution d’une protéine. Les protéines sont indispensables car elles remplissent diverses fonctions biologiques : comme matériau de structure (ex : kératine), comme enzymes, comme transporteurs (ex : hémoglobine), comme anticorps ou comme régulateurs de l’expression des gènes.

Types de biomolécules

Les glucides (sucres) sont les plus abondants parmi les grandes classes de biomolécules. La plupart des hydrates de carbone suivent la formule générale : Cn (H2O) n, d’où ils tirent leur nom, qui signifie hydrates de carbone. Cependant, tous les hydrates de carbone ne suivent pas cette formule et leur structure diffère légèrement de cette règle. Chimiquement, ce sont des composés organiques simples qui sont des aldéhydes ou des cétones avec de nombreux groupes hydroxyles ajoutés généralement sur chaque atome de carbone ne faisant pas partie du groupe fonctionnel aldéhyde ou cétone.
Le saccharide est l’unité structurelle (monomère) des glucides. En fonction du nombre d’unités monomères, les glucides peuvent être des monosaccharides, des disaccharides, des oligosaccharides ou des polysaccharides. Les monosaccharides sont des hydrates de carbone composés d’un seul sucre simple. Le glucose, le fructose et le galactose en sont des exemples. Ils constituent le type le plus fondamental de glucides. Les disaccharides sont des hydrates de carbone constitués de deux unités de monosaccharides. Le saccharose, le maltose et le lactose en sont des exemples. Les oligosaccharides sont ceux qui sont constitués de deux à dix unités monosaccharidiques simples. Le raffinose, le maltotriose et le maltotétraose en sont des exemples. Ceux qui comportent un plus grand nombre d’unités monosaccharides sont appelés polysaccharides. L’amidon, la cellulose et le glycogène en sont des exemples. Lorsqu’un polysaccharide est composé d’unités monosaccharidiques du même type, il est appelé homopolysaccharide (ou homoglycane) alors qu’un polysaccharide est composé de plus d’un type de monosaccharide, il est appelé hétéropolysaccharide (ou hétéroglycane).

Types de biomolécules

Les lipides sont des composés organiques qui sont facilement solubles dans un solvant non polaire (par exemple l’éther) mais pas dans un solvant polaire (par exemple l’eau). Leurs principales fonctions biologiques concernent le stockage de l’énergie, le composant structurel de la membrane cellulaire et la signalisation cellulaire. Dans les membranes biologiques, le composant lipidique a une tête hydrophile qui peut être un glycolipide, un phospholipide ou un stérol (par exemple le cholestérol) et une queue hydrophobe.

Types de biomolécules

Les autres biomolécules sont les métabolites et les produits naturels. Un métabolite désigne toute substance produite par le métabolisme ou par un processus métabolique. Des exemples de métabolites sont des alcools, des acides aminés, des antioxydants, des nucléotides, des acides organiques, des vitamines, des polyos, des alcaloïdes, des terpénoïdes, etc. Les produits naturels comprennent les matériaux d’origine biologique, les matériaux biosourcés et les fluides corporels.

Recherche

La biologie moléculaire et la biochimie sont deux sous-domaines de la biologie qui étudient les biomolécules et leurs réactions. La biologie moléculaire, en particulier, étudie la structure et l’activité des macromolécules essentielles à la vie (et notamment avec leur rôle génétique). C’est l’étude de la biologie au niveau moléculaire, comme les propriétés chimiques de l’ADN. La biochimie est l’étude de la structure et de la fonction des composants cellulaires, tels que les protéines, les glucides, les lipides, les acides nucléiques et autres biomolécules, ainsi que de leurs fonctions et transformations au cours des processus de la vie.

Supplémentaire

Etymologie

• Grec ancien βίος (bíos, signifiant « vie »)
• Français molécule, du nouveau latin molecula (« une molécule »)

Synonyme

Terme dérivé

• biomoléculaire (adjectif, de, se rapportant à, relatif à, ou caractérisant une biomolécule)

Lecture complémentaire

Voir aussi

• acide nucléique
• protéine
• glucide
• lipide
• molécule

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