Biochimie et Technologies d'Analyse

Module 1
Biochimie structurale

1. L'eau, solvant principal des biomolécules
1.1. Les caractères physiques et chimiques de l'eau
On dégagera les corrélations entre les rôles et les caractéristiques physiques et chimiques de l'eau (propriétés de solvant, polarité, ionisation).
1.2. L'activité de l'eau (aw) On donnera une définition de l’aw.
On montrera, à l’aide d’exemples, l’influence de l’eau sur la conservation et la stabilité d'un produit. On présentera les méthodes de mesure de la teneur en eau et de l’aw.
1.3. Les électrolytes En liaison avec le cours de sciences physiques et chimiques.
1.4. Les solutions tampons

2. Les structures moléculaires de base et les structures simples
2.1. Les acides aminés
2.1.1. Structure et configuration
2.1.2. Classification On donnera leur classification en fonction de la nature du radical.
2.1.3. Propriétés physiques et chimiques, applications aux technologies d’analyse

2.2. Les glucides simples
2.2.1. Les oses et leurs dérivés
- Structure, configuration, isoméries
- Différents types d'oses et dérivés d'oses
- Propriétés physiques et chimiques, applications aux technologies d'analyse

On décrira les propriétés physiques et chimiques permettant de comprendre les principes des méthodes d'analyse d'actualité.
2.2.2 Les osides simples
- Liaison osidique
- Classification : holosides et hétérosides
- Structure et propriétés des principaux osides simples, applications aux technologies d'analyse
Les propriétés des osides simples présentant un intérêt analytique ou industriel seront soulignées.
On présentera les principales méthodes d'analyse des osides simples.
2.3. Les nucléotides
2.3.1. Structure des nucléotides : pentoses, bases azotées, nucléosides monophosphates, di et tri-phosphates
2.3.2. Propriétés physiques et chimiques des bases azotées et des nucléotides, applications aux technologies d’analyse
2.4. Les lipides
2.4.1. Les molécules constitutives des lipides simples
- Définition et classification des lipides
On évoquera la classification en lipides simples ou homolipides, en lipides complexes ou hétérolipides.
- Constituants des lipides .
Acides gras naturels : structure etconfiguration, classification, principaux représentants, propriétés physiques et chimiques
. Alcools : glycérol, alcools gras
2.4.2. Les homolipides Les homolipides seront abordés sur le plan de leur définition et de leurs caractéristiques structurales.
- Les glycérides : structure et propriétés, applications aux technologies d'analyse
On privilégiera l'étude des propriétés physiques et chimiques des glycérides ayant un intérêt analytique ou industriel d'actualité.
- Les cérides
2.4.3. Les hétérolipides On donnera leur structure générale.
- Les glycérophospholipides : acides phosphatidiques, lécithines
- Les sphingolipides : sphingomyélines, glycolipides
La structure bipolaire des lécithines et des sphingolipides sera mise en évidence.
On soulignera l'intérêt des lécithines dans l'industrie alimentaire.
2.4.4. Les autres substances à caractère lipidique
- Les lipides isopréniques : caroténoïdes, stérols, stéroïdes
- Les icosanoïdes
2.4.5. Les méthodes de préparation et d'analyse

3. Les structures macromoléculaires
3.1. Les différentes forces mises en jeu : hydrophilie, hydrophobie, radicaux apolaires et polaires
On donnera des exemples de molécules ou ions hydrophiles, hydrophobes et amphiphiles, de radicaux polaires et apolaires.
3.2. Les peptides et les protéines
3.2.1. Liaison peptidique : structure, propriétés
On précisera les caractéristiques géométriques de la liaison peptidique.
On donnera le principe de la réaction du biuret.
3.2.2. Peptides d'intérêt biologique
On donnera des exemples de structure de peptides d'intérêt biologique : peptides hormonaux, neuropeptides, peptides antibiotiques.
3.2.3. Conformation spatiale des peptides et des protéines

3.2.4. Propriétés physiques et chimiques des protéines, applications aux technologies d'analyse
On décrira les principales propriétés des protéines ayant un intérêt en fabrication ou en analyse.
3.2.5. Classification des protéines : holoprotéines, hétéroprotéines
On définira holoprotéine et hétéroprotéine.
On montrera à l'aide d'exemples la diversité des hétéroprotéines.
3.3. Les polyholosides (glucides complexes)
3.3.1. Les polyholosides homogènes : amidon, glycogène, cellulose
On évoquera la notion de fibres alimentaires.
3.3.2. Les polyholosides hétérogènes : carraghénates, alginates, gommes
3.3.3. Structure et propriétés des principaux polyholosides, applications aux technologies d'analyse
Les propriétés des polyholosides présentant un intérêt analytique ou industriel seront soulignées.
3.3.4. Les glycoconjugués
3.4. Les acides nucléiques
3.4.1. L’ADN
- Structure et répartition On indiquera les caractéristiques structurales (structures primaire et tridimensionnelle) de l'ADN.
- Séquençage
- Propriétés physiques et chimiques, dénaturation et hybridation
- Méthodes d'extraction et de préparation
3.4.2. Les ARN
- Structure, classification, répartition On indiquera les caractéristiques structurales les plus importantes des ARN.
- Propriétés physiques et chimiques

Module 2
Enzymologie

1. Caractéristiques générales des enzymes et de la catalyse enzymatique
1.1. Structure des enzymes, notion de coenzyme
1.2. Spécificité de la réaction enzymatique
1.2.1. Centre actif On envisagera la notion de centre actif au sens large : fixation du substrat et site catalytique, site de fixation du coenzyme sur l'apoenzyme, sites de régulation.
1.2.2. Site de fixation
1.2.3. Site catalytique
1.3. Classification des enzymes
1.4. Isoenzymes, complexes multienzymatiques

2. Cinétiques enzymatiques michaeliennes
2.1. Vitesse de réaction
2.2. Cinétiques dans le cas d'un seul substrat et d'un seul produit
2.2.1. Modèle de Michaelis et Menten On démontrera l'équation de Michaelis dans le cas d'une réaction à un seul substrat et à un seul produit. On explicitera ses représentations graphiques.
2.2.2. Détermination des paramètres cinétiques
2.3. Facteurs influençant la réaction enzymatique
2.3.1. Facteurs physico-chimiques : pH, température, force ionique
2.3.2. Effecteurs chimiques : inhibition compétitive, inhibition non compétitive, inhibition incompétitive, inhibition mixte, inhibition par excès de substrat, activation

3. Cinétiques enzymatiques non michaeliennes
3.1. Cinétiques à deux substrats On présentera les conditions permettant de ramener ces cinétiques à un modèle michaelien.
3.2. Cinétiques allostériques
3.2.1. Structure des enzymes allostériques
3.2.2. Modèles de fonctionnement allostérique

4. Structure et mode d'action des principaux coenzymes

5. Régulation de l’activité enzymatique

6. Méthodes d'étude de la réaction enzymatique, applications aux technologies d'analyse

7. L'activité enzymatique : détermination, expression

8. Applications de l'enzymologie en analyse et en production
8.1. Techniques utilisées Les principes des techniques seront étudiés en liaison avec les activités technologiques en analyse biochimique.
8.1.1. Immobilisation des enzymes On indiquera les méthodes d'immobilisation et les propriétés des enzymes immobilisées.
8.1.2. Techniques immunoenzymatiques
8.1.3. Électrodes à enzymes
8.2. Applications analytiques Ces applications feront l'objet de manipulations au laboratoire.
8.2.1. Dosage enzymatique de métabolites
8.2.2. Détermination d'activités enzymatiques

Voir paragraphe 7 de ce module.
8.3. Applications industrielles
- Dans les industries alimentaires
- Dans les industries pharmaceutiques

Module 3
Bioénergétique

1. Variation d'enthalpie d'une réaction

2. Réactions exergoniques et endergoniques

3. Cas des réactions d'oxydo-réduction

4. Couplage énergétique, composés riches en énergie

5. Formation d'ATP dans les mitochondries, les hloroplastes et les bactéries
5.1. Phosphorylation oxydative mitochondriale Le fonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale sera exposé en envisageant la nature, le rôle et la localisation membranaire des constituants.
On montrera l’obtention d’un gradient protomoteur au niveau des complexes et le rôle de l’ATP synthase.
5.2. Photophosphorylation et photosynthèse
5.3. Phosphorylation oxydative bactérienne

Module 4
Biochimie métabolique

1. Métabolisme des glucides
1.1. Glycolyse La glycolyse sera détaillée.
1.2. Devenir du pyruvate en anaérobiose : fermentations lactique et éthanolique, autres fermentations d'intérêt industriel
Les fermentations lactique et éthanolique seront détaillées.
1.3. Devenir du pyruvate en aérobiose La décarboxylation oxydative du pyruvate sera détaillée.
1.4 Régulation de la glycolyse, effet Pasteur
1.5. Autres voies du métabolisme glucidique
- Voies des pentoses phosphates
- Interconversions des oses
- Glycogénolyse
- Glycogénogénèse

2. Cycle de Krebs
2.1. Différentes étapes On détaillera les différentes étapes du cycle de Krebs.
2.2. Bilan énergétique

3. Métabolisme des lipides
3.1. Catabolisme des acides gras : activation,
transport, β-oxydation

3.2. Présentation des autres voies métaboliques La présentation des autres voies restera sommaire.
- Oxydation des acides gras insaturés On mentionnera le rancissement des aliments lié à l'oxydation des acides gras insaturés.
- Biosynthèse des acides gras On se limitera à un schéma général de la biosynthèse des acides gras, en relation avec les produits oléagineux.
La localisation membranaire des acyltransférases sera présentée.
- Biosynthèse et dégradation des triglycérides, biosynthèse des glycérophospholipides

4. Métabolisme des composés azotés
4.1. Activité protéolytique On détaillera les processus d'altération des aliments.
4.2. Réactions de décarboxylation, de désamination et de transamination des acides aminés