Biochimie - Définition et Explications

Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

Introduction

Représentation tridimensionnelle de la neuraminidase. Les coordonnées des atomes ont été obtenues par Diffractométrie de rayons X sur un cristal de la protéine.

La biochimie est la discipline scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) qui étudie les réactions chimiques ayant lieu au sein des cellules.

Le terme a été créé en 1903 par Carl Neuberg d'après la racine grecque Βιοχημεία (biochēmeia) On distingue plusieurs grandes subdivisions de cette discipline : l'énergétique, production d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) par la cellule ; l'enzymologie ou étude des catalyseurs (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) biologiques ; le métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques...), divisé en anabolisme, réactions de synthèse des molécules et catabolisme, réactions de dégradation des molécules. Ces grands groupes se subdivisent ensuite en des domaines de plus en plus spécialisés. Par exemple, l'enzymologie moderne tâche de relier la structure tridimensionnelle d'une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) avec sa fonction. La biochimie, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) comme la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...), détaille aussi les raisons de la réactivité des molécules.

Les principales catégories de molécules étudiées en biochimie sont les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques. Ces molécules sont constituées principalement de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...), d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) et d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...). Ces classes de molécules représentent les éléments fondamentaux de l'édification et du fonctionnement de la cellule, divisées en deux groupes, les macroéléments, et les microéléments (aussi appelés oligoéléments), c'est-à-dire l'or, le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...), le zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...) existant à l'état de trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le...) dans notre organisme.

L'un des buts ultimes de la biochimie est d'intégrer les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) obtenues à l'échelle moléculaire à un niveau de complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par...) supérieur, celui de la cellule. Il existe toutefois deux divisions entre la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) et la cellule : la première est abordée par la chimie supramoléculaire, qui étudie les assemblages de macromolécules (comme le ribosome ou les interactions enzymatiques au sein d'une voie métabolique) et les propriétés émergentes ; la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) s'occupe de la biochimie des organites, comme la mitochondrie (Une mitochondrie (du grec mitos, fil et chondros, grain) est un organite à l'intérieur...) ou le chloroplaste (Les chloroplastes sont des organites présents dans le cytoplasme des cellules eucaryotes...), entités supramoléculaires existant à l'intérieur des cellules complexes.

Émergence de la biochimie

Justus von Liebig
Louis Pasteur (Louis Pasteur, né à Dole (Jura) le 27 décembre 1822 et mort à...)
Melvin Calvin

L'idée que l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de la "matière vivante" provienne de réactions chimiques est relativement ancienne (Réaumur, Spallanzani, etc.). La synthèse de l'urée (L'urée ou carbamide (DCI) est un composé organique de formule chimique CO(NH2)2. C'est...), réalisée en 1828 par le chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la...) allemand Friedrich Wöhler, en sera une des confirmations les plus décisives réalisées au XIXe siècle. Avant cette date, on considérait que la substance présente dans les organismes présentait des particularités propres au vivant (théorie du vitalisme ou des humeurs héritée des Grecs anciens Aristote (Aristote (en grec ancien...), Gallien ou Hippocrate).

Un autre Allemand, Justus von Liebig sera le promoteur d'une nouvelle science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...), la biochimie, qui sera un domaine d'illustration pour plusieurs de ses compatriotes jusqu'à la seconde guerre mondiale. Parmi les plus célèbres on retiendra Hermann Emil Fischer (Hermann Emil Fischer (9 octobre 1852 - 15 juillet 1919) est un chimiste...) (la célèbre projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de...) de Fischer des glucides), Eduard Buchner (biochimie de la fermentation) et Richard Willstätter (mécanisme des réactions enzymatiques).

Dès lors l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) de la cellule connaît un nouvel essor mais on s'intéressera plus particulièrement à ses constituants chimiques et à la façon dont ils réagissent entre eux afin de réaliser un métabolisme au niveau cellulaire. Après les travaux de Louis Pasteur, la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) va se porter dans les substances intervenant dans les fermentations et les digestions (les ferments solubles). Antoine Béchamp (Pierre Jacques Antoine Béchamp, né le 15 octobre 1816 à Bassing (Moselle)...) les nommera en 1864 "zymases" mais on préfèrera utiliser le nom d'enzymes introduit dès 1878 par Wilhelm Kühne.

Les autres composants attirant l'attention sont des molécules "albuminoïdes" nommées protéines depuis 1838. Celles-ci sont considérées comme des agrégats de petites molécules à l'origine de l'état colloïdal du hyaloplasme de la cellule. Selon Friedrich Engels elles sont la manifestation même de la vie (La vie est le nom donné :) (Dialectique de la nature, 1835); cela suscite dès lors une attitude vitaliste qui en France sera défendue par Émile Duclaux. Cependant, dès 1920, une autre interprétation s'impose avec la mise en évidence de la nature moléculaire des protéines par Hermann Staudinger. Ce nouveau statut est accompagné de caractéristiques structurales qui conduisent à de nouvelles interprétations fonctionnelles, certaines protéines pouvant être des enzymes, comme Victor Henri l'avait pressenti dès 1903.

Otto Warburg met en place la chimie cellulaire et met le microrespiromètre à la disposition des chercheurs. Cet appareil va aider le Hongrois Albert Szent-Györgyi (Albert Szent-Györgyi de Nagyrápolt (16 septembre 1893 à Budapest –...) puis l'Allemand Hans Adolf Krebs à élucider le mécanisme de la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet...) cellulaire. Il est démontré alors que le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) carbonique produit à cette occasion est le résultat d'une série de réactions biochimiques effectuées à l'aide d'enzymes spécifiques, le Cycle de Krebs. On établit aussi que toutes les cellules tirent leur énergie d'une même molécule, l'adénosine (L'adénosine est un nucléoside formé lorsque l'adénine est attachée à un noyau ribose (sous...) triphosphate ou ATP, découverte en 1929 par Karl Lohmann.

Au début des années 1940, Albert Claude (Albert Claude, né à Longlier le 23 août 1899 et mort le...) montre que la synthèse de l'ATP se déroule au niveau de la membrane interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) des mitochondries. Dans le même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), le britannique Peter Mitchell explique le mécanisme de cette réaction, qui s'accompagne de formation d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...).

L'étude des thylakoïdes dans les chloroplastes des végétaux chlorophylliens permet de comprendre progressivement le mécanisme de la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et...). En 1932, Robert Emerson reconnaît une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) lumineuse et une phase obscure et en 1937 Archibald Vivian Hill démontre que la production d'oxygène caractéristique de la photosynthèse résulte de la photolyse (décomposition chimique par la lumière) de l'eau. Enfin à partir de 1947, Melvin Calvin décrit la fabrication des substances carbonées à partir du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) absorbé, c'est le Cycle de Calvin.

En 1951, Erwin Chargaff montre que la molécule d'ADN, connue depuis 1869, est essentiellement présente au niveau des chromosomes. On remarque aussi qu'il y a autant d'adénine (L'adénine est un composé essentiel au vivant. On retrouve cette molécule partout...) que de thymine, de guanine que de cytosine. Le jeune James Dewey Watson (James Dewey Watson (né le 6 avril 1928) est un généticien et biochimiste...) et Francis Harry Compton Crick vont publier la structure en double hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme...) de l'ADN dans la revue Nature le 25 avril 1953. Ils se basent sur les images en diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est...) des rayons X obtenues par Maurice Wilkins et Rosalind Elsie Franklin.

Toutes ces découvertes sont le prélude à une meilleure compréhension moléculaire de la vie et à de nombreuses autres avancées médicales et biologiques.

Apparition des techniques de biochimie

C'est en 1929 que Theodor Svedberg (Le svedberg, de symbole S, est une unité de mesure du taux de sédimentation. Elle fut nommée...) à l'idée de soumettre le matériel cellulaire à une centrifugation poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) (ultracentrifugation) afin d'isoler les différents constituants des cellules. En 1906, le botaniste Mikhaïl Tswett met au point (Graphie) la chromatographie, technique permettant de séparer les biomolécules. La technique d'électrophorèse a été développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) en 1930 par Arne Wilhelm Tiselius, elle permet la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) des biomolécules chargées sous l'effet d'un champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...). Le biochimiste britannique Frederick Sanger (Frederick Sanger (13 août 1918 à Rendcombe, Grande-Bretagne) est un biochimiste...) développa en 1955 une nouvelle méthode pour analyser la structure moléculaire des protéines (séquence d'acides aminés) et montra qu'une molécule d'insuline (L'insuline (du latin insula, île) est une hormone peptidique sécrétée par les...) contenait deux chaînes peptidiques, reliées ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) par deux ponts disulfure.

Page générée en 0.551 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique