La biologie est la science de la vie
L’atome
L’atome est le plus petit élément chimique qui constitue la matière. Il est formé d’un noyau, autour duquel gravitent des électrons formant un nuage électronique.
3 différentes particules forment l’atome :
- Le proton : de charge positive
- Le neutron : de charge neutre
- L’électron: de charge négative
→ Neutrons + protons = nucléons
💡 L’électron est la particule qui a donné son nom à l’électronique. Particule qui en se “baladant” matérialise l’électricité.
| Atome | Ion | Isotope | |
|---|---|---|---|
| Charge électrique | Neutre | Positif (cations) OU négatif (anions) | Neutre |
| Commentaires | Protons et électrons s’annulent | Variation d’électrons | Variation de neutrons qui fait évoluer sa masse |
💉 Au niveau infirmier, on ne travaille qu’avec les IONS (pas les atomes).
Composé de l’atome
L’atome est le système le plus élémentaire. Ci-dessous, voici les 5 atomes les plus importants dans le corps humain :
| Nom de l’Atome | Symbole | Pourcentage Approximatif de Présence dans le Corps Humain |
|---|---|---|
| Oxygène | O | Environ 65 % |
| Carbone | C | Environ 18 % |
| Hydrogène | H | Environ 10 % |
| Azote | N | Environ 3 % |
| Calcium | Ca | Environ 1,5 % |
Identification de l’atome
A correspond au nombre de masse. C’est à dire au nombre de nucléons (protons + neutrons) présents dans l’atome.
Z correspond au nombre atomique. C’est à dire au nombre de protons.
Tous les atomes existants sont classés dans le tableau périodique des éléments.
Ils sont ordonnés par numéro atomique croissant, de 1 à 118.
Exemple de l’oxygène
L’oxygène est constitué de 8 électrons, 8 protons et 8 neutrons.
Dans l’écriture courante, on symbolise l’ oxygène par :
- 16 est le nombre de masse soit 8 protons + 8 neutrons (16 nucléons).
- 8 est le numéro atomique Z = nombre de protons = nombre d’électron.
Distribution des électrons
Source : Vidéo de Paul Olivier ci-dessous
Les électrons circulent à l’intérieur de zones appelées couches électroniques. Les couches les plus près du noyau doivent être complètement remplies avant de passer aux couches suivantes. La dernière couche électronique (composées des 2 derniers cercles et appelées couche de valence) ne peut jamais avoir plus de 8 électrons.
Les couches se remplissent suivant un ordre précis :
Sous-couche 1 (s) > Sous-couche 2 (s) > Sous-couche 2 (p) > Sous-couche 3 (s) > Sous-couche 3 (p)
💡 Chaque sous-couche s ne peut contenir que 2 électrons maximum. Chaque sous-couche p ne peut contenir que 6 électrons maximum.
Exemple avec l’atome de carbone
L’atome de Carbone possède 6 electrons qui se répartissent de cette manière :
Sous-couche 1 (s) : 2 > Sous-couche 2 (s) : 2 > Sous-couche 2 (p) : 2
La sous-couche 2 n’étant pas remplie à son maximum, la couche 3 n’est pas représentée.
Voici une vidéo qui explique le principe de la distribution des élections :
💡 C’est sur la couche de valence que les échanges chimiques se font avec d’autres atomes. Les échanges se font plus facilement quand la couche de valence n’est pas complète. Exemple avec l’atome de souffre, la couche de valence (dernière couche) comporte 2 + 4 électrons donc 6 électrons, la couche n’est pas complète et plus sujette à échanger des électrons avec d’autres atomes.
Les ions
Un ion est l’état chimique d’un atome (ou molécule) électriquement chargé ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.
- Une perte d’électron(s) → charge globale positive : on parle d’un cation
- Un gain d’électron(s) → charge globale négative : on parle d’un anion
Exemple du Chlorure de sodium
Le Chlorure de Sodium est le rapprochement des atomes de Chlore (Cl) et de Sodium (Na). Les couches de valence du Sodium comporte 1 electron alors que celles du Chlore comportent 7 electrons.
La différence dans les propriétés électroniques des deux atomes et la recherche de configurations électroniques plus stables conduit l’atome de sodium à donner un électron à l’atome de chlore. Cela crée des ions chargés en opposition (Na+ et Cl-) qui s’attirent électrostatiquement et forment le composé ionique solide que nous appelons sel de table.
💡 Le noyau d’un ion simple est identique à celui de l’atome correspondant ; seul le nuage électronique est différent (le nombre d’électrons est différent).
Les isotopes
Les isotopes (les sosies) d’un même élément sont des atomes qui ont le même nombre de protons (et d’électrons) mais un nombre de neutrons différents.
On peut les noter de 2 façons différentes : sodium 23 ou 23Na (23 positionné en haut)
💡 Si l’atome est trop “lourd”, il devient instable, il se désintègre en émettant un rayonnement, on dit alors que c’est un élément radioactif. Certains isotopes, comme l’iode 123, sont très utiles pour l’imagerie médicale **(**appelé radio-isotope).
Constitution du corps humain
💡 Moyen mnémotechnique (marrant) pour se rappeler de l’ensemble des éléments du corps humain, à prendre ou à laisser : ”MelanCHON ne préfère-t-il pas le PC, ou le PS, ou bien se brancher sur la FM pour écouter la ZICmu de la FF”
Quatre atomes forment environs 96% de la masse du corps : Carbone, Hydrogène, Oxygène et Azote (C, H, O, N).
Ils forment l’eau, les gaz et la matière organique.
Les 4% restants sont composés de sels minéraux. Les sels minéraux sont des substances provenant de roches et apportés par l’alimentation. Ils se présentent sous forme ionique (anions ou cations) : Ca2+ pour le calcium, Cl– pour le chlore…Ce sont des substances indispensables à l’organisme.
On divise les sels minéraux en deux catégories :
- Les macroéléments : présents en quantité dans l’organisme (Sodium, Potassium, Calcium, Phosphore, Chlore, Magnésium et Soufre) → ~ 3,9% de la masse du corps.
- Les oligoéléments : éléments minéraux nécessaires à la vie d’un organisme, mais en quantités très faibles (Fer, Iode, Cuivre, Fluor, Zinc…) → ~ 0,1% de la masse du corps.
💡 Le terme “oligoéléments” vient du grec ancien “oligos” qui signifie “peu” ou “petit”.
La molécule
Plusieurs atomes peuvent établir des liaisons chimiques entre eux. En partageant leurs électrons, les atomes vont se lier pour créer des combinaisons stables d’atomes : les molécules. Une molécule est électriquement neutre.
| Nom de la Molécule | Formule Chimique | Composition en Atomes |
|---|---|---|
| Eau | H2O | 2 atomes d’hydrogène (H), 1 atome d’oxygène (O) |
| Dioxyde de Carbone | CO2 | 1 atome de carbone (C), 2 atomes d’oxygène (O) |
| Méthane | CH4 | 1 atome de carbone (C), 4 atomes d’hydrogène (H) |
| Éthanol | C2H5OH | 2 atomes de carbone (C), 6 atomes d’hydrogène (H), 1 atome d’oxygène (O) |
| Glucose | C6H12O6 | 6 atomes de carbone (C), 12 atomes d’hydrogène (H), 6 atomes d’oxygène (O) |
| Adénosine Triphosphate (ATP) | C10H16N5O13P3 | 10 atomes de carbone (C), 16 atomes d’hydrogène (H), 5 atomes d’azote (N), 13 atomes d’oxygène (O), 3 atomes de phosphore (P) |
| Acide Chlorhydrique | HCl | 1 atome d’hydrogène (H), 1 atome de chlore (Cl) |
| Ammoniac | NH3 | 1 atome d’azote (N), 3 atomes d’hydrogène (H) |
| Dioxygène | O2 | 2 atomes d’oxygène (O) |
| Azote | N2 | 2 atomes d’azote (N) |
| Chlorure de Sodium | NaCl | 1 atome de sodium (Na), 1 atome de chlore (Cl) |
💉 NaCl = Chlorure de sodium est le plus important car on le voit beaucoup dans le métier d’infirmier.
En fonction de la quantité d’énergie qu’il faut fournir pour éloigner les atomes l’un de l’autre, on distingue :
- Des liaisons fortes (les liaisons intramoléculaire) dont la rupture fournit beaucoup d’énergie
- La liaison ionique
- La liaison covalente
- Les liaisons faibles (les liaisons intermoléculaire) qui fournissent peu d’énergie
- La liaison hydrogène
Liaisons covalentes
Une liaison covalente est la mise en commun de paires d’électrons de valence. Les molécules sont constituées de minimum deux atomes ou plus, unis par covalence.
Liaisons covalentes non polaire
Les liaisons covalentes sont dites “non polaires” lorsque le partage des électrons y est égal, c’est-à-dire que chaque électron passe autant de temps dans le voisinage d’un atome que dans celui de l’autre.
Liaisons covalentes polaire
Une liaison covalente entre des atomes d’électronégativité différente est une liaison covalente polaire.
Dans la molécule polaire on a une zone électropositive et une autre zone électronégative.
Liaisons hydrogène
On appelle liaison hydrogène cette attraction non covalente entre un hydrogène (partiellement électropositif) et un atome électronégatif.
💡 Quand une réaction chimique se produit, la rupture de liaisons libère de l’énergie, tandis que la formation de nouvelles liaisons exige de l’énergie.
Cellule
💡 Le cytosol est la fraction semi-liquide du cytoplasme qui baigne les organites cellulaires. Le cytoplasme lui, est l’ensemble constitué du cytosol + organites. Il occupe l’espace situé entre le noyau et la membrane plasmique.
Les cellules n’ont, à la base, aucune fonction et viennent d’une même cellule mère. Les cellules s’adaptent à leur environnement et à leur localisation. Toutes nos cellules se reproduisent constamment.
🔴 Dans le cas d’un cancer, les cellules se transforment et deviennent anormales et prolifèrent de façon excessive.
💡 Durée de vie d’un globule rouge = 4 mois (120 jours)
📌 Résumé : Cette fiche de révision condense les principaux éléments de la chimie en biologie. Tout d’abord, elle débute en exposant l’atome comme la pierre angulaire de la matière vivante, avec ses composants fondamentaux : protons, neutrons et électrons. À partir de là, elle explore les ramifications de la chimie, en introduisant les ions qui résultent de pertes ou de gains d’électrons, ainsi que les isotopes, ces variations atomiques intrigantes. En poursuivant, elle se penche sur les éléments majeurs du corps humain, soulignant le rôle crucial de C, H, O, N et Ca. Les molécules, formées par des liaisons covalentes ou des liaisons hydrogène, sont ensuite explorées en tant que fondements de la matière vivante. Finalement, la fiche se termine en abordant la cellule en tant qu’unité de base de la vie, en mettant en lumière sa capacité d’adaptation et son processus de reproduction, éléments fondamentaux de la biologie
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