Physiologie : 1ère Année

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Physiologie : 1ère Année

-Structure de la matière.

-La cellule.

-La condition physique.

-La structure du muscle.

-La contraction musculaire.

-L'énergie de la contraction musculaire.

-Les vaisseaux.

-Le sang.

-Le coeur.

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STRUCTURE DE LA MATIERE

1.Composition de la matière
a.Les éléments chimiques
Tout ce qui nous entoure est constitué de 109 éléments chimiques dont 92 à l’état naturel. Ils sont désignés par un symbole, généralement la première lettre du nom en français ou en Latin (ex : Carbone C, Oxygène O, Hydrogène H, Sodium Na natrium, Potassium K kalium).
Au niveau de l’organisme humain on retrouve 26 de ces éléments avec 3 grandes catégories :
1^ière catégorie, élément présent en grande quantité C, H, O, N (azote) soit 96% de la masse corporelle.
2^ièmecatégorie, élément présent en quantité plus faible mais tout de même notable soit 3,9% de la masse corporelle avec le calcium(Ca), phosphore (P), potassium(K), soufre(S), sodium(Na), chlore(Cl), magnésium(Mg).
3^ièmecatégorie, élément présent en quantité très faible soit 0,1% de la masse corporelle. Il s’agit des oligo-éléments qui ont un rôle très important.
b.Structure de l’atome
Ces 109 éléments ont une structure commune avec une partie centrale qui est le noyau et des électrons qui s’agitent constamment autour.
Electrons Noyau(Neutrons et Protons)
(charge électrique négative)
Dans le noyau, il y a 2 particules des neutrons (charge électrique nulle) et des protons (charge électrique positive). Il y a toujours autant de neutrons que d’électrons. L’atome a toujours une charge électrique neutre. La différence entre les différents éléments est définie par le nombre de particules aussi bien au niveau du noyau que sur celles qui transitent autour de celui-ci.
Représentation planétaire (schéma) Représentation orbitale
La première couche est toujours saturée à 2 électrons, la deuxième à 8 électrons ainsi que les suivantes.
Atome : Hydrogène, 1 électron en périphérie
Carbone, 2 électrons au niveau de la 1^ère couche(saturée)
Sodium, 2 électrons(1^ère couche, saturée), 8 électrons(2^ème couche, saturée), 1 électron sur la 3^ème couche.
2.Combinaison d’éléments
Les éléments chimiques ne se retrouvent jamais seuls. Ils seront associés à d’autres éléments du même type ou d’un type diffèrent pour constituer des molécules.
a.Les liaisons chimiques
Ce qui va conditionner des liaisons chimiques, c’est le fait que les éléments chimiques vont pouvoir soit donner soit recevoir soit échanger un ou plusieurs éléments.
1.Liaisons ioniques
Le sodium qui possède un électron sur la 3^ième couche à la faculté de pouvoir donner cet électron. Il y a déséquilibre entre le nombre de proton du noyau et le nombre d’électron. Le sodium (Na+ qui est un ion positif ou cation) présente une charge électrique positive.
Le chlore présente 7 électrons sur la 3^ième couche, il peut donc accepter un électron pour compléter sa couche, de la même manière, il y a déséquilibre entre le nombre d’un proton du noyau et le nombre d’électron. Le Chlorure est devenu l’ion Cl- qui est un anion et qui possède une charge électrique négative.
Na⁺ (positif) et Cl^-(négatif) s’attirent, s’unissent pour constituer la molécule de chlorure de sodium (NaCl).
2.Liaisons covalentes
Les liaisons covalentes font le partage d’un ou de plusieurs électrons. Les 2 atomes d’hydrogènes partagent leur électron et constituent ainsi une liaison qui est dite covalente (molécule d’hydrogène H₂), on parle de liaison covalente simple. Pour l’oxygène qui partage 2 électrons ont parle de liaison covalente double et pour l’azote qui partage 3 électrons on parle de liaison covalente triple. On peut également constituer des liaisons covalentes avec des électrons diffèrent. Le carbone qui possède 4 électrons dans sa 2^ième couche va échanger un électron avec 4 atomes d’hydrogène, ce qui constitué la molécule de CH₄ (méthane) par l’intermédiaire de 4 liaisons covalentes simples. L’atome d’oxygène avec 6 électrons périphériques va échanger un électron avec 2 atomes d’hydrogène ce qui constitue la molécule d’eau H₂O.
b.réactions chimiques
Dans une réaction chimique il faut qu’il y ait équilibre (même nombre d’élément entre la partie de gauche et de droite de la formule)
*Réactions chimiques d’anabolismes
A + B à AB
*Réactions de type catabolique
AB à A + B
*Réactions de substitution
AB + CD à AC + BD
*Réactions réversibles
A + B à AB
Ex : HCl +NaOH à NaCl + H₂O eau
Ac.chlorhydrique Chlorure de sodium
Soude caustique
ATP (adénosine triphosphate) monnaie énergétique de l’organisme
ATPà ADP (adénosine diphosphate)
+Pi (groupement phosphate +E)
3.COMPOSES CHIMIQUES
On sépare composés organiques et composés inorganiques. Les composés organiques contiennent du carbone.
a.Composés inorganiques
1.Eau (H₂O)
Le poids total d’eau chez l’individu moyen constitue à peu prés 70% de la masse corporelle en eau (environ 50 l d’eau pour un individu de 70 Kg)
Rôles : Capacité de dissolution, il intervient dans le transport de nombreux éléments.
Il intervient également dans de nombreuses réactions chimiques (hydrolyse).
Il intervient également dans la régulation de la température corporelle.
2.Acides, Bases et sels
Lorsque l’acide est en dissolution dans l’eau, il va libérer au moins un ion H⁺(ion hydrogène) et un autre ion négatif. Lorsque la base est en dissolution dans l’eau, elle va libérer au moins un ion OH^- (ion hydroxyle) et un ion positif. Lorsque le sel est en dissolution dans l’eau, il va libérer au moins un ion positif qui ne peut être l’ion hydrogène et un ion négatif qui ne peut pas être l’ion hydroxyle.
Ex : HCl à H⁺ +Cl^-
KOH à K⁺ +OH^-
Hydroxyde de potassium
KCl à K⁺ + Cl^-
Chlorure de potassium
Acide et base peuvent réagir entre elles.
H⁺ + Cl^- + Na⁺ +OH^- à Na⁺ +Cl^-+H₂O
Ac.chlorhydrique -Soude caustique -Chlorure de sodium
ACIDE - BASE - SEL
3.Equilibre Acido Basique (le pH)
Le pH permet de déterminer la quantité d’ion H+ contenu dans une solution, le pH est exprimé en mole par L. En multipliant la valeur d’une molécule par le nombre d’avogadro (10²³), on obtient la mesure de l’ordre du gramme pour la mole. Exemple : une mole H₂O pèse 18g car un atome d’hydrogène pèse 1g et un atome d’oxygène pèse 16g soit 18g pour la mole d’H2O. Le pH se retrouve sur l’échelle graduée de 0 à 14. Le pH 7 est neutre et il y a autant d’ion H+ que d’ion OH-. Le pH<7 est acide et il y a plus d’ion H⁺ que d’ion OH^-. Le pH>7 est alcaline (basique) et il y a moins d’ion H+ que d’ion OH-.
Mécanisme des systèmes tampons. Il y a une accumulation des ions H- (ex : sang). Par l’intermédiaire de l’ion bicarbonate (HCO₃^-).
H⁺ +HCO₃^- à H₂CO₃ à H₂O +CO₂
Ion bicarbonate- Ac.faible - Ac.carbonique
b.Les composés organiques
IL y a 3 grandes catégories de composés organiques (glucide, lipide, protéine).
1.Les glucides
Les glucides sont des structures essentiellement énergétiques. On y retrouve essentiellement 3 composants, 3 éléments chimiques : Carbone, Hydrogène, Oxygène. Il existe différente catégorie, les monosaccharides (ils contiennent au maximum 7 atomes de Carbone), les disaccharides (union de 2 monosaccharides), les polysaccharides (union de nombreux monosaccharides). Le glucose a pour formule C₆H₁₂O₆ (6 atomes de Carbone, 12 atomes d’hydrogène et 6 atomes d’oxygène). Les polysaccharides sont des molécules complexes résultant de l’union de nombreux monosaccharides (ex : glycogéne, forme de stockage du glucose au niveau du foie).
2.Les lipides
Les lipides sont des composés organiques que l’on retrouve en quantité importante (18 à 25% de la masse corporelle). Ils sont également composés des 3 éléments carbone, hydrogène, oxygène. Les triglycérides sont des graisses utilisées dans le fonctionnement énergétique, mais également comme isolants et protecteurs des tissus (masse adipeuse). Ils sont composés de 2 éléments principaux d’un glycérol et de 3 acides gras. On distingue différents acides gras : Les saturés (graisse animale), il n ‘y a pas de double liaison.- Les insaturés (graisse végétale), il y a une double liaison au niveau de l’atome de carbone. Les phospholipides sont des carburants énergétiques, c’est un composant de base de la membrane cellulaire. Ils sont composés d’un groupement glycérol qui peut contracter 3 liaisons (2 vont être occupées par les acides gras appelés les queues et 1 liaison occupée par un groupement phosphate appelés la tête).
3.Les protéines
Les protéines représentent 10 à 30% de la masse corporelle totale. Elles ont des rôles extrêmement variés, mais elles participent à la structure de l’organisme. Elles se composent des 3 éléments C, H, O et également de l’azote (N). On trouve une structure commune à la base pour toutes les protéines, il s’agit des acides aminés (20). La spécificité d’une protéine se fait par le nombre d’acide aminé qu’elle va contenir mais également le type des acides aminés et leur position. Un acide aminé est toujours constitué de 3 composants, un groupement amine (NH₂), un groupement radical (R) et un groupement acide (COOH).
Pour constituer la protéine, les acides vont s’unir, le groupement acide d’un acide aminé avec le groupement aminé du suivant.
Amine - R - Acide Amine - R - Acide ---------
Liaison peptidique , Dipeptide , Polypeptide
Il existe différentes protéines : structurales, régulatrices, contractiles, immunitaires, de transport, catalytiques.
Un exemple de protéine (catalytique), l’enzyme. Il a pour rôle d’accélérer les réactions chimiques de l’organisme (1 million de fois). A la fin de son cycle de travail l’enzyme est inchangé c’est à dire qu’il n’y a pas eu de modification de sa structure. Ils ont une appellation qui se termine par " ase "
ATP à ADP + Pi + NRJ
ATPase (enzyme)