La famille des biomolécules est composée de quatre classes principales : les glucides, les protéines, les lipides et les acides. Ces derniers sont également divisés en deux groupes, en l’occurrence : les acides aminés et les acides nucléiques. Tous les organismes vivants ont besoin de ces molécules biologiques pour fonctionner correctement. Elles interviennent dans différentes fonctions métaboliques.

La description de la famille des biomolécules

La famille des biomolécules se divise en deux sortes. Ces composants ont une variété de rôles, de dimensions et de formes.

D’une part, ces molécules peuvent constituer le corps même. Néanmoins, ce dernier contient généralement des combinaisons formées par des éléments principaux. D’autre part, certains composés sont produits par l’organisme.

La nature chimique des molécules biologiques varie ensuite selon qu’il s’agisse de composants inorganiques ou organiques. Oxydables, elles contiennent généralement les bioéléments suivants : carbone, oxygène, azote, soufre, hydrogène et phosphore.

Les biomolécules inorganiques ou minérales

Une biomolécule inorganique ne contient pas de carbone dans sa structure. Toutefois, quelques exceptions subsistent, tel est le cas du monoxyde de carbone (C0) et du dioxyde de carbone (CO₂)_. Ces molécules se retrouvent aussi bien dans des matières inertes que dans les organismes vivants. Elles jouent un rôle considérable dans le maintien de l’équilibre acido-basique ou encore dans d’autres processus vitaux comme la transmission nerveuse.

Les biomolécules inorganiques sont constituées de plusieurs éléments chimiques. En ce sens, leur structure n’est pas formée par des monomères liés en chaînes. Ces composés ont également un statut de corps dit « inerte ».

Les molécules biologiques inorganiques les plus courantes sont les macroéléments, les oligo-éléments, les gaz de type H₂ et O₂ ou encore les sels inorganiques, c’est-à-dire sans liaisons CH.

Les macroéléments représentent environ 1 % de la masse corporelle. Les plus communs sont le calcium, le potassium, le phosphore, le magnésium ainsi que le sodium. Les sels inorganiques sont répartis en deux types, à savoir les cations et les anions. L’ammonium figure parmi les cations et le bicarbonate compte parmi les anions. Les micronutriments regroupent le fer, le zinc, l’iode et le cuivre, entre autres oligoéléments.

L’eau constitue l’une des biomolécules minérales les plus abondantes, composant jusqu’à 70 % du poids corporel. Elle peut être présente dans le compartiment intracellulaire ou extracellulaire. Les fonctions biologiques de l’eau sont multiples comme le maintien de la température corporelle ou le transport des substances dans le corps. Cette biomolécule inorganique joue également un rôle dans les réactions d’hydrolyse des atomes liés par des liaisons chimiques.

Les biomolécules organiques

Les biomolécules organiques contiennent du carbone et éventuellement des éléments métalliques dans leurs combinaisons. Ainsi, leur structure est à base de carbone, et ces molécules biologiques sont issues de processus métaboliques ou de réactions chimiques.

En principe, les molécules biologiques organiques présentent des combinaisons de carbone, d’oxygène et d’hydrogène. Elles peuvent aussi contenir des bioéléments primaires et secondaires. Par exemple, leur structure peut montrer une association avec du phosphore, du soufre ou de l’azote.

Les molécules biologiques organiques les plus communes sont les macronutriments : glucides, lipides, protéines et acides nucléiques. Les micronutriments comme les vitamines font aussi partie des biomolécules organiques courantes. 

Les glucides sont répartis en trois groupes distincts, à savoir :

• les monomères : galactose, ribose, glucose, etc. ;
• les dimères : lactose, maltose, saccharose, etc. ;
• les polymères : amidon, glycogène, cellulose, etc.

Les protides existent aussi dans une structure de monomères et de polymères. Les acides aminés indispensables sont fournis par les aliments.

Quant aux lipides, ils sont hydrophobes, c’est-à-dire insolubles dans l’eau. Ils sont également formés par des substances hétérogènes.

Les biomolécules organiques sous forme de lipides sont déclinées en :

• acides gras : saturés ou insaturés ;
• triglycérides ;
• phospholipides ;
• cholestérol.

Enfin, les acides nucléiques sont l’ADN et l’ARN, tandis que les vitamines peuvent être hydrosolubles ou liposolubles. La vitamine C et les vitamines B1 à B12 sont hydrosolubles, c’est-à-dire solubles dans l’eau. Les vitamines liposolubles sont solubles dans les graisses où elles sont stockées. Il s’agit notamment des vitamines A, D, E et K.

La distinction entre les bioéléments et les biomolécules

Les bioéléments sont les composants des biomolécules. Il s’agit des éléments retrouvés dans les organismes vivants.

Les bioéléments primaires sont :

• le carbone ;
• l’hydrogène ;
• l’oxygène ;
• le soufre ;
• l’azote ;
• le phosphore.

Les oligoéléments sont à faible quantité, mais participent dans le bon fonctionnement de l’organisme vivant. Ils représentent environ 0,1 % des bioéléments retrouvés dans un être vivant. Le cuivre, le fer, le chrome, l’iode, le zinc ainsi que le bore sont les plus répandus.

Les bioéléments secondaires sont :

• le sodium ;
• le calcium ;
• le magnésium ;
• le fluor ;
• le chlore.

Les biomolécules interviennent au niveau des cellules. Elles participent largement à la naissance et au développement cellulaire.

Des fonctions structurelles

Les molécules biologiques maintiennent la structure des cellules, des tissus et des membranes. Les plus courantes dans ces fonctions structurelles sont principalement les protéines et les lipides. Ces derniers servent également de réserve d’énergie.

Des fonctions génétiques

Parmi la famille des biomolécules, les acides nucléiques assurent les fonctions génétiques. Il s’agit principalement de l’ADN et de l’ARN. Le premier est une réserve d’informations génétiques impliquée dans le fonctionnement des organismes vivants. Le second est connu pour sa participation à la synthèse des protéines. L’acide ribonucléique intervient également dans le fonctionnement des cellules. Par ailleurs, ces deux acides nucléiques sont complémentaires dans leurs rôles. Ils servent également à identifier une espèce ou un individu selon le génome qu’ils constituent.

Des fonctions catalytiques

Certaines biomolécules ont la capacité d’accélérer ou de ralentir des réactions chimiques. Il s’agit des enzymes qui assurent ainsi des fonctions catalytiques. Ces molécules biologiques interviennent à plusieurs niveaux dans les processus chimiques, et décomposent les autres molécules. Elles sont présentes chez les êtres vivants, que ce soit des végétaux, des animaux ou des humains. Parmi les enzymes les plus connues figurent la pepsine et l’amylase.

Des fonctions énergétiques

En terme de nutrition, un organisme vivant peut être autotrophe ou hétérotrophe. Un être autotrophe ne dépend pas d’un autre organisme pour se nourrir ou s’approvisionner en nutriments. Autrement dit, il synthétise lui-même les composés vitaux à sa survie.

Le métabolisme d’un organisme hétérotrophe a besoin d’un autre être vivant. Ce dernier lui fournit de la matière organique synthétisée. Les fonctions énergétiques sont assurées par les biomolécules telles que les lipides et les glucides. Par exemple, la décomposition du glucose s’effectue via un processus d’oxydation, et apporte de l’énergie à l’organisme.

Des fonctions de transport

Les biomolécules possèdent des fonctions de transport. Des liaisons spécifiques rendent ce processus possible. En effet, les substances et les nutriments ont besoin de circuler dans l’organisme pour atteindre les zones qui leur sont dédiées. L’eau compte parmi les molécules biologiques avec cette fonction.

La famille des biomolécules et la nutrition

L’alimentation apporte aux organismes vivants les nutriments et les substances de la famille des biomolécules dont leurs cellules ont besoin pour fonctionner correctement. Connaître la place et le rôle des biomolécules dans la nutrition s’avère ainsi indispensable.

Les glucides dans l’alimentation

Les glucides sont divisés en trois types. Les monosaccharides sont constitués d’un monomère unique. Les disaccharides sont composés de deux monomères. Les polysaccharides sont formés par plusieurs polymères. Le glucose est un exemple de monosaccharide. Le lactose est un disaccharide. L’amidon fait partie des polysaccharides les plus connus.

Ces types de glucides agissent sur trois fonctions principales. D’abord, ces biomolécules constituent la première réserve d’énergie dont l’organisme a besoin pour différents processus comme la respiration et la photosynthèse. Ensuite, les glucides transportent l’information génétique en étant les éléments de base des acides nucléiques, c’est-à-dire de l’ADN et de l’ARN. Enfin, ces macronutriments représentent aussi l’élément de base des plantes et des bactéries au niveau de leur paroi cellulaire.

Les aliments suivants contiennent une teneur notable en glucides :

• la pomme de terre ;
• les céréales : blé, avoine, riz ;
• les légumineuses : haricot sec, lentille ;
• la fève ;
• la banane ;
• la châtaigne ;
• le sucre de canne et celui de betterave ;
• le sirop industriel ;
• le miel ;
• la confiture ;
• etc.

Les lipides dans l’alimentation

Les lipides sont formés par la liaison chimique de plusieurs acides gras. Ils sont connus pour leur fonction dans la structure des membranes biologiques. Leur qualité hydrophobe et imperméable leur permet de jouer un rôle important dans le compartiment des cellules. Les graisses constituent une autre grande réserve d’énergie pour l’organisme. À titre indicatif, un gramme de graisse peut stocker le double de la quantité d’énergie d’un gramme d’amidon.

Les aliments riches en lipides sont nombreux.

• Les fruits gras : arachide, noix, amande, noisette, etc. 
• Les différentes sortes d’huiles : noix, arachide, tournesol, soja, olive, colza, etc. 
• Les produits laitiers : margarine, beurre, crème fraîche, etc. 

Les protéines dans l’alimentation

Les protéines peuvent être d’origine animale ou végétale. Elles interviennent dans le bon fonctionnement du système digestif, immunitaire et hormonal. Ces membres de la famille des biomolécules assurent ainsi des fonctions physiologiques. Ils sont incontournables dans la construction musculaire, la formation dentaire, l’élaboration des organes ou des nerfs.

Parmi les aliments riches en protéines d’origine animale figurent :

• les viandes ;
• les poissons ;
•  les produits laitiers ;
• les œufs.

Les aliments qui fournissent des protéines d’origine végétale sont, entre autres :

• les céréales : orge, riz, blé, pâte, avoine ;
• les légumes secs : graines germées, lentilles, haricots secs, fèves, pois chiches.

Le transport des nutriments apportés par l’alimentation et fournis par ces biomolécules est principalement assuré par le système circulatoire en général, et par le sang en particulier.