Les chimistes utilisent un système d'abréviations pour représenter les éléments: les symboles chimiques. Par exemple, le symbole chimique du carbone est C, celui de l'hydrogène, H. On peut donner la composition d'un composé chimique grâce à une écriture télégraphique, la formule chimique. C'est une combinaison de symboles chimiques et de nombres dans une disposition conventionnelle, permettant de qualifier les atomes et de quantifier leurs proportions relatives dans chacune des molécules d'un composé chimique. Le symbole chimique de l'hydrogène est H et celui de l'oxygène est O. Or l'eau contient habituellement deux fois plus d'hydrogène que d'oxygène; la molécule d’eau contient alors deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène (H20).

Une équation chimique montre comment des substances chimiques réagissent entre elles pour former des produits. Par exemple, 2H2 + 02- 2H20. Le sens de la flèche indique le sens préférentiel de la réaction. Dans cette dernière, l'eau est formée de deux gaz: l'hydrogène et l'oxygène. Les chimistes subdivisent traditionnellement la science chimique en deux réalités: la chimie organique et la chimie inorganique. Les substances inorganiques (ou minérales) sont relativement simples: le sel, la rouille, l'eau ou l'amiante. Les composés organiques, d'un autre côté, peuvent être beaucoup plus complexes que les substances inorganiques les plus compliquées; ils contiennent tous des atomes de carbone.

Les principaux composés organiques

Les lipides : Il y a plusieurs sortes de lipides, les principaux groupes étant les glycérides, les phospholipides et les stéroïdes. Les premières sont probablement les plus familières. Les glycérides représentent une série de composés chimiques contenant du glycérol (mieux connu sous le nom de glycérine) lié chimiquement à un, deux ou trois acides gras. Ils peuvent être semblables ou dissemblables, en général à cause des liaisons carbone-carbone. On dit qu'un acide gras est insaturé lorsqu'il contient des liaisons doubles entre les carbones (C = C). Dans le cas contraire, l'acide gras est saturé s'il contient autant d'atomes d'hydrogène qu'il est possible d'en mettre sur la chaîne: il est saturé en hydrogène.

Les phospholipides sont aussi des lipides. ils sont aussi formés de glycérol, ce dernier étant lié à une base qui contient du phosphore et souvent de l'azote (deux éléments généralement absents des lipides). Le glycérol est aussi lié à un ou deux acides gras. Les deux extrémités d'une molécule de phospholipide sont physiquement et chimiquement différentes. La base tend à s'associer avec l'eau alors que l'autre bout tend à être expulsé de l'eau. Le premier bout est hydrophile (qui aime l'eau), le second, hydrophobe (qui déteste l'eau). La polarité de ces molécules est responsable de la configuration qu'elles adoptent dans l'eau: les bouts hydrophobes se rapprochent alors que les bouts hydrophiles font face à l'eau. L'une des façons d'atteindre cette configuration est la formation de deux rangées de molécules, la double couche lipidique.

Les protéines : On retrouve des protéines un peu partout: à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule et dans la membrane cellulaire. Elles peuvent se subdiviser en protéines structurales et en enzymes. Les premières, comme le collagène des fibres conjonctives ou la kératine de la peau et des ongles, participent à la structure physique de l'organisme alors que les enzymes sont des catalyseurs biologiques de première importance. Quelques autres protéines, comme l'hémoglobine du sang ou les protéines contractiles des muscles, n'appartiennent ni à l'une ni à l'autre de ces catégories.

Les protéines sont formées de quelques dizaines à plusieurs centaines d'acides aminés liés les uns aux autres. Un acide aminé ressemble à un acide gras très court contenant un groupement aminé (NH2), parfois deux. On retrouve environ vingt acides aminés différents dans les organismes vivants; La liaison chimique de deux acides aminés (par exemple entre la glycine et l'alanine) forme un dipeptide. Cette réaction amène la formation d'une molécule d'eau; les réactions de cette sorte sont des réactions de déshydratation.

Ainsi, des centaines d'acides aminés peuvent être liés les uns aux autres et donner de longs polypeptides. Ces derniers peuvent, à leur tour, s'associer à d'autres polypeptides et prendre la configuration caractéristique d'une protéine complète et fonctionnelle.

Les conditions enzymatiques optimales L'activité enzymatique est aussi influencée par d^'autres agents, soit la force ionique, la température ou l'acidité de la solution. En général, les enzymes ont une activité maximale lorsqu'elles sont dans des conditions optimales. Ces dernières sont définies par des valeurs précises de plusieurs paramètres du milieu: par exemple, l'élévation de la température augmente l'activité d^'une enzyme jusqu^'au point où celle-ci est dénaturée (perd irréversiblement sa conformation spécifique) par la chaleur; c'est le processus que subit le blanc d'oeuf lorsqu'il cuit. A partir de là, l'activité enzymatique diminue brusquement.

LES GLUCIDES

L'amidon, les sucres, la cellulose, le glycogène et quelques composés moins connus comme les mucopolysaccharides sont des glucides; ils forment la réserve énergétique de la majorité des cellules. L'utilisation d'un sucre simple à six carbones, le glucose par exemple, permet l’étude de l'architecture de base des glucides.

Les sucres simples La molécule de glucose contient 6 atomes de carbone, 12 d'hydrogène et 6 d'oxygène: C6H12O6 selon l'écriture conventionnelle en chimie. Ces proportions (une molécule d'eau par atome de carbone, dans le glucose) trompèrent les chimistes qui crurent que tous les glucides étaient formés d'une combinaison de carbone et d'eau, d'où le nom d'«hydrates de carbone». Le terme est resté en anglais (carbohydrates) malgré la grande diversité de composition de ces molécules. En français on utilise le terme glucide beaucoup plus général et plus approprié pour représenter cette classe de produits chimiques.

La famille des sucres à six carbones sont des hexoses. Quelques sucres à cinq carbones, les pentoses, ont aussi une importance biologique, comme un ou deux sucres à sept carbones. Ces sucres simples sont tous des monosaccharides, littéralement, un sucre unique.

Les disaccharides et les polysaccharides Il est possible de réunir des monosaccharides en longues chaînes, à peu près comme les acides aminés dans les protéines, par des réactions de déshydratation (enlèvement d'une molécule d'eau). La dégradation de longues chaînes de glucides par la digestion représente le processus inverse, soit l'addition d'eau qui reforme des molécules individualisées des sucres simples: c'est l'hydrolyse. La réunion de deux hexoses forme un disaccharide. Le sucre de table, le sucrose, en est un exemple. Une chaîne de quelques unités est un oligosaccharide, alors qu'une longue chaîne, comme l'amidon ou la cellulose, est un polysaccharide. Les nombreux oligosaccharides et polysaccharides diffèrent les uns des autres par les hexoses qui les composent, la longueur de leurs chaînes, le genre de ramifications qu'ils possèdent ou encore par le type de liaisons reliant leurs unités.

Malgré la grande diversité de glucides ,les cellules de l’organisme ne peuvent utiliser que peu de sucres simples. Le plus important au menu cellulaire est le glucose. Les sucres complexes sont en général réduits en monosaccharides par la digestion avant même d’être absorbés vers le courant sanguin par la muqueuse intestinale. Alors seulement sont-ils distribués aux cellules par l’appareil circulatoire. Les cellules des muscles, du foie,et certains globules blancs, peuvent faire des réserves de glucose en vue d’une utilisation future ou d’une éventuelle libération dans le sang lorsqu’il est requis par l’organisme. Cet entreposage se fait grâce à la reconstitution cellulaire de chaînes de glucose, le glycogène