distingue trois groupes, selon leur importance :
4a tomes abondants, 7 atomes moyennement ou
peu abondants, environ 15 atomes «traces», dont
une dizaine sont universels et indispensables à la
vie ;les deux premières catégories représentent à
elles seules 99 % de la masse totale ;
–la matière vivante sélectionne de façon considérable certains éléments du milieu :N(170 fois),
C (100 fois), H (10 fois), S et P (6 fois), de sorte
que la composition chimique globale des êtres
vivants est qualitativement différente de celle du
monde minéral ;
–l’oxygène est l’élément le plus représenté dans
les deux mondes, car il est un constituant de
l’eau ;il est le plus lourd de ceux abondants chez
les êtres vivants et le plus léger de ceux abondants dans la croûte terrestre ;
–en dehors de l’oxygène, le monde vivant est
caractérisé par le carbone (monde des molécules
organiques) alors que le monde minéral est
caractérisé par le silicium (monde des silicates).
Il faut remarquer que les quatre éléments les
plus abondants chez les êtres vivants :C , H, O, N,
sont capables de réaliser des liaisons covalentes en
mettant en œuvre :1é lectron (H), 2é lectrons (O),
3électrons (N) et 4électrons (C) pour saturer leurs
orbitales périphériques (à 2 ou 8p ositions). Ces
éléments sont les plus légers qui soient capables
de réaliser des liaisons covalentes (les trois derniers pouvant réaliser des liaisons simples, doubles
ou triples) ;a vec ces quatre atomes, les êtres
vivants élaborent une grande diversité de biomolécules, depuis des molécules simples et de petite
taille jusqu’à des macromolécules ayant une organisation très sophistiquée.
Le carbone a ainsi un rôle central en chimie
organique car il peut, étant situé à mi-chemin entre
les atomes électropositifs et électronégatifs, se
combiner aisément avec O ou N, aussi bien qu’avec
H (on parle alors de forme réduite). De plus, il se lie
à lui-même pour donner des chaînes linéaires ou
ramifiées, des cycles ou des structures tridimensionnelles. L’unique forme minérale de C directement accessible aux êtres vivants est le CO 2 gazeux
de l’atmosphère ou dissous dans l’eau, que seuls
les Végétaux verts et quelques bactéries photosynthétiques sont capables d’extraire de la biosphère.
Outre ces atomes majeurs, deux autres, moins
abondants, entrent aussi dans la constitution de
certaines molécules organiques :Set P (dans les
protéines et les acides nucléiques). Tous les autres
éléments existent sous forme ionique, dissous
dans les liquides intra- ou intercellulaires, où ils
ont des fonctions capitales (cations :Na
+
, K
+
, Ca
2+
;
anions :C l
–
, NO 3
–
, PO 4
3–
, etc.), sous forme de sels
insolubles ou de complexes avec des macromolécules (en général des protéines).
1.2. Organisation macro- et microscopique
Les êtres vivants les plus accessibles à l’observation directe (dite macroscopique) sont caractérisés par une morphologie et une organisation
générale très diverses et souvent complexes ;
celles-ci ont servi depuis longtemps à classer les
millions d’espèces vivantes et à poser les premiers
jalons de la théorie de l’évolution. C’est aussi cette
morphologie caractéristique qui permet aux
paléontologues de reconnaître, par analogie, dans
des formations entièrement minéralisées la présence d’organismes fossilisés et incorporés au
monde inanimé ;s ’accompagnant de symétries
(par rapport à un axe ou un plan), elle constitue
donc dans un premier temps un bon critère
d’identification. Il peut y avoir cependant des difficultés avec certains cas particuliers d’êtres
vivants contractant des liens étroits avec le milieu
minéral (Lichens incrustants, par exemple) ou bien
eux-mêmes fortement minéralisés (Algues calcaires). Cette diversité, qui frappe d’abord l’observateur, cache malgré tout une profonde unité de
structure et de composition des êtres vivants.
C’est au niveau de l’organisation interne que
cette complexité se manifeste le plus, et ce, jusqu’à
l’échelle des cellules, qui représentent les plus
petites unités de vie. L’utilisation du microscope et
les techniques de la cytologie sont alors indispensables pour en réaliser l’analyse (voir chapitre 2) ;
un organisme animal supérieur contient plus de
200 types cellulaires différents !L ’existence de
structures emboîtées :o rganes, tissus, cellules,
organites, édifices supramoléculaires, apparaissent
fondamentalement caractéristiques du monde
vivant et le différencient des constructions minérales simples que sont les cristaux. La variété et la
complexité des roches que les géologues identifient dans le monde minéral sont moins grandes
que celles des structures observées chez les organismes vivants, à tous les niveaux d’organisation.
Des structures biologiques microscopiques ont été
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
3
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
4a tomes abondants, 7 atomes moyennement ou
peu abondants, environ 15 atomes «traces», dont
une dizaine sont universels et indispensables à la
vie ;les deux premières catégories représentent à
elles seules 99 % de la masse totale ;
–la matière vivante sélectionne de façon considérable certains éléments du milieu :N(170 fois),
C (100 fois), H (10 fois), S et P (6 fois), de sorte
que la composition chimique globale des êtres
vivants est qualitativement différente de celle du
monde minéral ;
–l’oxygène est l’élément le plus représenté dans
les deux mondes, car il est un constituant de
l’eau ;il est le plus lourd de ceux abondants chez
les êtres vivants et le plus léger de ceux abondants dans la croûte terrestre ;
–en dehors de l’oxygène, le monde vivant est
caractérisé par le carbone (monde des molécules
organiques) alors que le monde minéral est
caractérisé par le silicium (monde des silicates).
Il faut remarquer que les quatre éléments les
plus abondants chez les êtres vivants :C , H, O, N,
sont capables de réaliser des liaisons covalentes en
mettant en œuvre :1é lectron (H), 2é lectrons (O),
3électrons (N) et 4électrons (C) pour saturer leurs
orbitales périphériques (à 2 ou 8p ositions). Ces
éléments sont les plus légers qui soient capables
de réaliser des liaisons covalentes (les trois derniers pouvant réaliser des liaisons simples, doubles
ou triples) ;a vec ces quatre atomes, les êtres
vivants élaborent une grande diversité de biomolécules, depuis des molécules simples et de petite
taille jusqu’à des macromolécules ayant une organisation très sophistiquée.
Le carbone a ainsi un rôle central en chimie
organique car il peut, étant situé à mi-chemin entre
les atomes électropositifs et électronégatifs, se
combiner aisément avec O ou N, aussi bien qu’avec
H (on parle alors de forme réduite). De plus, il se lie
à lui-même pour donner des chaînes linéaires ou
ramifiées, des cycles ou des structures tridimensionnelles. L’unique forme minérale de C directement accessible aux êtres vivants est le CO 2 gazeux
de l’atmosphère ou dissous dans l’eau, que seuls
les Végétaux verts et quelques bactéries photosynthétiques sont capables d’extraire de la biosphère.
Outre ces atomes majeurs, deux autres, moins
abondants, entrent aussi dans la constitution de
certaines molécules organiques :Set P (dans les
protéines et les acides nucléiques). Tous les autres
éléments existent sous forme ionique, dissous
dans les liquides intra- ou intercellulaires, où ils
ont des fonctions capitales (cations :Na
+
, K
+
, Ca
2+
;
anions :C l
–
, NO 3
–
, PO 4
3–
, etc.), sous forme de sels
insolubles ou de complexes avec des macromolécules (en général des protéines).
1.2. Organisation macro- et microscopique
Les êtres vivants les plus accessibles à l’observation directe (dite macroscopique) sont caractérisés par une morphologie et une organisation
générale très diverses et souvent complexes ;
celles-ci ont servi depuis longtemps à classer les
millions d’espèces vivantes et à poser les premiers
jalons de la théorie de l’évolution. C’est aussi cette
morphologie caractéristique qui permet aux
paléontologues de reconnaître, par analogie, dans
des formations entièrement minéralisées la présence d’organismes fossilisés et incorporés au
monde inanimé ;s ’accompagnant de symétries
(par rapport à un axe ou un plan), elle constitue
donc dans un premier temps un bon critère
d’identification. Il peut y avoir cependant des difficultés avec certains cas particuliers d’êtres
vivants contractant des liens étroits avec le milieu
minéral (Lichens incrustants, par exemple) ou bien
eux-mêmes fortement minéralisés (Algues calcaires). Cette diversité, qui frappe d’abord l’observateur, cache malgré tout une profonde unité de
structure et de composition des êtres vivants.
C’est au niveau de l’organisation interne que
cette complexité se manifeste le plus, et ce, jusqu’à
l’échelle des cellules, qui représentent les plus
petites unités de vie. L’utilisation du microscope et
les techniques de la cytologie sont alors indispensables pour en réaliser l’analyse (voir chapitre 2) ;
un organisme animal supérieur contient plus de
200 types cellulaires différents !L ’existence de
structures emboîtées :o rganes, tissus, cellules,
organites, édifices supramoléculaires, apparaissent
fondamentalement caractéristiques du monde
vivant et le différencient des constructions minérales simples que sont les cristaux. La variété et la
complexité des roches que les géologues identifient dans le monde minéral sont moins grandes
que celles des structures observées chez les organismes vivants, à tous les niveaux d’organisation.
Des structures biologiques microscopiques ont été
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
3
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.