Biologie · 12e SE

Leçon 7 sur 23

Les constituants organiques de la matière vivante (suite et fin)

Je sais décrire les acides nucléiques et les vitamines, et faire le bilan des constituants organiques de la matière vivante et de leurs tests d'identification.

1 h
5 exercices corrigés
2 schémas
QCM de 5 questions

À la fin de la leçon, tu sauras :

Décrire la composition d'un nucléotide et comparer l'ADN et l'ARN
Classer les vitamines (hydrosolubles, liposolubles) et relier une carence à une maladie
Faire le bilan des quatre grandes familles de molécules organiques et de leurs tests
Analyser les résultats d'une série de tests sur un aliment

Avant de commencer : Les leçons sur les glucides (ribose, désoxyribose), les lipides et les protides.

1Je découvre

À la fin du chapitre, le professeur de 12e SE du lycée de Faranah organise une séance de révision originale. Sur la table, il aligne une assiette de riz, un morceau de poisson séché, une calebasse d'huile de palme rouge, des citrons, des feuilles de patate douce et un fruit de baobab (« pain de singe »).

« Nous avons étudié les glucides, les lipides et les protides, dit-il. Mais il manque encore deux familles de molécules organiques. La première se trouve dans le noyau de toutes vos cellules et porte les caractères que vous tenez de vos parents. La seconde est présente en toute petite quantité dans les aliments, et pourtant son absence rend malade. Autrefois, des marins mouraient du scorbut en mer ; aujourd'hui encore, dans nos régions, des enfants perdent la vue la nuit par manque de l'une d'elles. »

Alpha lève la main : « Et comment savoir ce que contient chaque aliment de cette table ? »

Quels sont les autres constituants organiques de la matière vivante, et comment faire le bilan de tous les constituants étudiés ?

2Je comprends

1. Les acides nucléiques

Les acides nucléiques sont de très grosses molécules (macromolécules) découvertes d'abord dans le noyau des cellules, d'où leur nom. Ils contiennent les éléments C, H, O, N et P (phosphore). On en distingue deux : l'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique).

L'unité de base : le nucléotide. Un acide nucléique est un enchaînement (polymère) de nucléotides. Chaque nucléotide est formé de trois éléments :

un acide phosphorique (groupement phosphate) ;
un pentose (ose à 5 carbones, vu dans la leçon sur les glucides) : le désoxyribose (C₅H₁₀O₄) dans l'ADN, le ribose (C₅H₁₀O₅) dans l'ARN ;
une base azotée : adénine (A), guanine (G), cytosine (C), et thymine (T) dans l'ADN ou uracile (U) dans l'ARN.

1Base azotée (A, G, C, T ou U) + pentose : nucléoside
2Nucléoside + acide phosphorique : nucléotide
3Nucléotides liés en chaîne par des liaisons phosphate-sucre : acide nucléique

De la base azotée à l'acide nucléique.

Comparaison ADN et ARN :

Caractère	ADN	ARN
Pentose	désoxyribose	ribose
Bases	A, G, C, T	A, G, C, U
Nombre de brins	deux brins enroulés (double hélice)	un seul brin
Localisation	surtout dans le noyau (un peu dans mitochondries et chloroplastes)	noyau et surtout cytoplasme (ribosomes)
Rôle	porte l'information génétique	intervient dans la fabrication des protéines

Comme pour les protéines, c'est l'ordre des nucléotides (la séquence des bases) qui porte l'information. L'ADN contient les « instructions » qui fixent la séquence des acides aminés de chaque protéine. Tu étudieras la structure en double hélice et la synthèse des protéines en détail en Terminale.

Mise en évidence. Le vert de méthyle acétique colore l'ADN en vert : c'est pourquoi il colore le noyau des cellules d'épiderme d'oignon. La pyronine colore l'ARN en rose (nucléole et cytoplasme). Le mélange des deux colorants permet de localiser l'ADN et l'ARN dans une même cellule.

2. Les vitamines

Les vitamines sont des substances organiques indispensables en très petites quantités (quelques milligrammes, voire microgrammes, par jour) au bon fonctionnement de l'organisme. Le corps humain ne sait pas les fabriquer, ou pas en quantité suffisante : elles doivent être apportées par l'alimentation. Elles ne fournissent pas d'énergie et ne servent pas à construire le corps, mais elles permettent à de nombreuses réactions de se dérouler (beaucoup aident les enzymes).

Une alimentation privée d'une vitamine entraîne une maladie de carence (avitaminose).

On les classe selon leur solubilité :

Groupe	Vitamines	Sources en Guinée (exemples)	Carence
Liposolubles (solubles dans les graisses)	A	huile de palme rouge, mangue, papaye, carotte, feuilles vertes, foie	troubles de la vision, cécité nocturne
	D	poisson gras, œuf ; fabriquée dans la peau exposée au soleil	rachitisme (os mous et déformés chez l'enfant)
	E et K	huiles, feuilles vertes	K : troubles de la coagulation du sang
Hydrosolubles (solubles dans l'eau)	B1	enveloppe des céréales (riz non poli, fonio), arachide	béribéri (troubles nerveux et cardiaques)
	PP (B3)	viande, poisson, arachide	pellagre (peau, digestion)
	C	citron, orange, goyave, fruit du baobab, fruits et légumes frais	scorbut (gencives qui saignent, fatigue)

Quelques conséquences pratiques :

la vitamine C est détruite par une cuisson longue : il faut consommer des fruits crus ;
les vitamines hydrosolubles passent dans l'eau de cuisson ; les vitamines A et D, liposolubles, sont mieux absorbées avec un peu de matière grasse ;
le riz trop poli (décortiqué et blanchi) perd son enveloppe riche en vitamine B1 : une alimentation faite presque uniquement de riz blanc peut provoquer le béribéri.

Exemple

Un élève a des gencives qui saignent et se sent très fatigué. Il mange surtout du riz blanc avec de la sauce longuement cuite, et presque jamais de fruits. Quelle carence peut-on soupçonner et que conseiller ?

Les gencives qui saignent et la fatigue sont des signes du scorbut, maladie de carence en vitamine C.

Son alimentation manque de fruits frais, et la cuisson longue des sauces détruit la vitamine C.

Conseil : consommer chaque jour des fruits frais crus (orange, citron, goyave, mangue, jus de pain de singe) et, bien sûr, consulter un agent de santé.

3. Bilan : les constituants de la matière vivante

La matière vivante contient des constituants minéraux (eau, sels minéraux, étudiés dans la leçon suivante) et des constituants organiques, qui contiennent toujours du carbone et sont fabriqués par les êtres vivants.

Famille	Éléments	Unités de base	Exemples	Rôle principal
Glucides	C, H, O	oses (glucose)	amidon, saccharose, glycogène	énergie, réserve, soutien (cellulose)
Lipides	C, H, O (P)	glycérol + acides gras	triglycérides, phospholipides	énergie, réserve, membranes
Protides	C, H, O, N (S)	acides aminés	albumine, hémoglobine, enzymes	construction, enzymes, défense, transport
Acides nucléiques	C, H, O, N, P	nucléotides	ADN, ARN	information génétique, synthèse des protéines
Vitamines	variables	—	A, B1, C, D	bon fonctionnement (aident les enzymes)

Les trois premières familles et les acides nucléiques sont des polymères : de grosses molécules formées par l'union de petites unités, avec perte d'eau. Leur hydrolyse libère ces unités. C'est exactement ce que fera la digestion (fin de ce chapitre).

Test d'identification

Eau iodée
Liqueur de Fehling à chaud
Tache sur papier, Soudan III
Biuret
Xanthoprotéique
Vert de méthyle acétique

Résultat positif

bleu-noir : amidon
précipité rouge brique : sucre réducteur
tache translucide, rouge orangé : lipides
violet : protéines
jaune puis orangé : protéines
vert : ADN

Tableau récapitulatif des tests d'identification des constituants organiques.

Méthode

Pour analyser un aliment à l'aide des tests d'identification :

Je prépare l'aliment (broyé dans un peu d'eau, puis filtré si besoin).
Je réalise chaque test sur une portion séparée, avec un tube témoin (eau distillée).
Je note chaque résultat : positif ou négatif, avec la couleur observée.
J'en déduis les constituants présents, puis je conclus sur le type d'aliment.
Je rappelle qu'un test négatif ne prouve pas une absence totale : la quantité peut être trop faible pour être détectée.

Exemple

On broie de la graine d'arachide dans de l'eau. Résultats : eau iodée légèrement bleue ; Fehling négatif ; tache translucide nette sur le papier ; biuret violet. Quels constituants contient l'arachide ?

Eau iodée légèrement bleue : un peu d'amidon.

Fehling négatif : pas de sucre réducteur détectable.

Tache translucide : beaucoup de lipides (l'arachide est une graine oléagineuse).

Biuret violet : des protéines.

Conclusion : l'arachide est riche en lipides et en protéines, et contient un peu d'amidon.

3Je retiens

Je retiens

Acides nucléiques : polymères de nucléotides ; nucléotide = acide phosphorique + pentose + base azotée ; éléments C, H, O, N, P.

ADN : désoxyribose, bases A, T, G, C, double brin, surtout dans le noyau, porte l'information génétique.

ARN : ribose, bases A, U, G, C, simple brin, noyau et cytoplasme, sert à fabriquer les protéines.

Vitamines : indispensables en très petites quantités, apportées par l'alimentation, sans valeur énergétique.

Liposolubles : A, D, E, K ; hydrosolubles : B, C.

Carences : A → cécité nocturne ; B1 → béribéri ; C → scorbut ; D → rachitisme ; PP → pellagre.

Glucides, lipides, protides et acides nucléiques sont des polymères que l'hydrolyse (et la digestion) décompose en petites unités.

4Erreurs fréquentes

Confondre les sucres de l'ADN et de l'ARN : désoxyribose dans l'ADN, ribose dans l'ARN ; et la thymine est remplacée par l'uracile dans l'ARN.
Croire que les vitamines donnent de l'énergie : elles n'en fournissent pas ; elles permettent le bon déroulement des réactions.
Penser que plus on prend de vitamines, mieux on se porte : un excès de vitamines A ou D, qui s'accumulent dans les graisses, peut être toxique. Il faut suivre les conseils d'un agent de santé.
Conclure « absence » après un test négatif : le constituant peut être présent en quantité trop faible pour être détecté.

5Je m’exerce

1Exercice 1

(Questions de cours)

a) Quels sont les trois constituants d'un nucléotide ?

b) Cite deux différences entre l'ADN et l'ARN.

c) Qu'est-ce qu'une vitamine ? Cite deux vitamines liposolubles et deux vitamines hydrosolubles.

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a) Un acide phosphorique, un pentose (ribose ou désoxyribose) et une base azotée.

b) L'ADN contient du désoxyribose et la thymine, l'ARN du ribose et l'uracile ; l'ADN est double brin, l'ARN simple brin ; l'ADN est surtout dans le noyau, l'ARN surtout dans le cytoplasme (deux différences suffisent).

c) Une vitamine est une substance organique indispensable en très petite quantité, que l'organisme ne fabrique pas (ou pas assez) et qui doit être apportée par l'alimentation. Liposolubles : A et D (ou E, K). Hydrosolubles : C et B1 (ou PP).

2Exercice 2

Relie chaque carence à la maladie correspondante : vitamine A, vitamine B1, vitamine C, vitamine D / scorbut, rachitisme, béribéri, cécité nocturne.

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Vitamine A → cécité nocturne ; vitamine B1 → béribéri ; vitamine C → scorbut ; vitamine D → rachitisme.

3Exercice 3

Recopie et complète le tableau.

Molécule	Famille	Unité de base obtenue par hydrolyse
Amidon
Albumine
Triglycéride
ADN

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Molécule	Famille	Unité de base obtenue par hydrolyse
Amidon	glucide (polyholoside)	glucose
Albumine	protide (protéine)	acides aminés
Triglycéride	lipide	glycérol et acides gras
ADN	acide nucléique	nucléotides

4Exercice 4

Explique pourquoi :

a) on conseille de manger des fruits crus plutôt que cuits pour l'apport en vitamine C ;

b) les enfants exposés régulièrement au soleil souffrent rarement de rachitisme ;

c) une alimentation composée presque uniquement de riz très blanc peut provoquer le béribéri.

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a) La vitamine C est détruite par la chaleur et passe dans l'eau de cuisson : un fruit cru en conserve toute la quantité.

b) La peau fabrique de la vitamine D sous l'action des rayons du soleil ; ces enfants en produisent donc assez pour fixer le calcium dans leurs os.

c) La vitamine B1 se trouve surtout dans l'enveloppe du grain de riz, retirée lors du polissage ; sans autre source de B1, une carence apparaît.

5Exercice 5

(Type examen) Un laboratoire teste trois aliments broyés : le lait de vache, la farine de fonio et le jus de citron.

Test	Lait	Farine de fonio	Jus de citron
Eau iodée	jaune	bleu-noir	jaune
Fehling à chaud	rouge brique	négatif	rouge brique
Tache sur papier	translucide	non translucide	non translucide
Biuret	violet	légèrement violet	négatif

a) Pour chaque aliment, indique les constituants organiques mis en évidence.

b) Le lait contient du lactose. Explique le résultat du test de Fehling.

c) Quel constituant, non détecté par ces tests, fait du jus de citron un aliment protecteur ? Quelle maladie prévient-il ?

d) Lequel de ces aliments est le plus complet ? Justifie.

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a) Lait : sucre réducteur, lipides, protéines. Farine de fonio : beaucoup d'amidon, un peu de protéines. Jus de citron : sucres réducteurs.

b) Le lactose (glucose + galactose) est un diholoside réducteur : il réduit la liqueur de Fehling à chaud et donne le précipité rouge brique.

c) La vitamine C (acide ascorbique), qui prévient le scorbut.

d) Le lait, car il contient à la fois des glucides, des lipides et des protéines (il contient aussi eau, sels minéraux et vitamines). C'est l'aliment unique du jeune mammifère pendant ses premières semaines.

Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.