La Chimie du Vivant et l'ADN : Fondements Essentiels

La Nature Chimique du Vivant

Les Éléments Chimiques Essentiels du Vivant

Un élément chimique se définit comme une catégorie d'atomes partageant le même nombre de protons dans leur noyau (même numéro atomique). Il a été recensé 92 éléments chimiques naturels dans l'univers. Les êtres vivants partagent avec le monde minéral les mêmes éléments chimiques disponibles sur Terre, mais dans des proportions différentes :

• Dans les roches, les éléments les plus représentés sont l'oxygène (O), le fer (Fe), le silicium (Si), et le magnésium (Mg), ainsi que l'aluminium (Al), le calcium (Ca), le potassium (K), le sodium (Na).
• Dans la biosphère, on distingue 4 éléments majeurs : l'oxygène (O), le carbone (C), l'hydrogène (H) et l'azote (N), auxquels s'ajoutent le calcium (Ca), le phosphore (P) et le soufre (S).

Les Molécules Essentielles du Vivant

Les éléments chimiques dans la matière vivante s'organisent pour former des molécules plus ou moins complexes. On distingue deux grandes catégories de molécules présentes chez tous les êtres vivants : les molécules minérales (eau et sels minéraux) et les molécules organiques.

L'eau (molécule minérale) est la molécule prépondérante dans la constitution des êtres vivants (70 à 75% de leur masse). Une molécule organique est constituée de carbone et d'hydrogène, auxquelles s'ajoutent d'autres éléments comme l'oxygène et l'azote, ou encore le soufre et le phosphore. Elles possèdent donc un squelette carboné. Les molécules organiques sont essentiellement produites par les êtres vivants.

On peut distinguer quatre grandes catégories de molécules organiques chez les êtres vivants :

• Les glucides (saccharose, glucose) : constitués essentiellement de C, H et O. Le nombre d'atomes de C et O est égal ou presque.
• Les lipides : constitués essentiellement de C, H et O, mais contiennent beaucoup moins d'O que les glucides. Les lipides sont insolubles dans l'eau.
• Les protides : constitués essentiellement de C, H, O et N. Ce sont des chaînes d'acides aminés.
• Les acides nucléiques : constitués essentiellement de C, H, O, N et P. Ce sont des chaînes de nucléotides.

En résumé, les êtres vivants se caractérisent par leur matière carbonée et leur richesse en eau. Cette unité de constitution chimique des êtres vivants constitue un indice de leur parenté.

L'Information Génétique et l'ADN

L'ADN : Le Matériel Génétique Universel

L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une longue molécule qui constitue les chromosomes des cellules chez tous les êtres vivants. L'ADN a une structure identique : elle est constituée de deux brins ou chaînes enroulées en hélice. On parle de double hélice. Chacun de ces brins est un assemblage d'éléments appelés nucléotides. L'ADN est un polymère de nucléotides.

Chaque nucléotide est constitué de :

• Un sucre : le désoxyribose
• Un acide phosphorique
• Une base azotée

Il existe 4 bases azotées différentes : l'adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G). Les bases azotées des deux brins de l'ADN sont complémentaires deux à deux : l'adénine est complémentaire de la thymine, la cytosine est complémentaire de la guanine. Si l'on connaît la séquence de nucléotides d'un brin, on peut en déduire l'autre. Par exemple, si un brin a la séquence : A T C C G C T A, le brin complémentaire aura la séquence : T A G G C G A T. L'ADN est donc une molécule en double hélice constituée de deux chaînes complémentaires de nucléotides.