La biochimie est la science qui étudie la chimie de la cellule et des êtres vivants (animaux et végétaux). Cette science est récente, elle s’est essentiellement développée au XXe siècle, à partir de deux sciences beaucoup plus anciennes : la chimie organique et la physiologie.
La chimie organique qui a permis la connaissance des constituants de tissus organiques, des cellules et des dérivés cellulaires. Les premiers travaux sur la composition des tissus animaux et végétaux sont dus au Suédois Scheele (1742-1786). La chimie du carbone est pour sa plus grande partie la chimie des êtres vivants. La connaissance de la structure des constituants de la cellule est le préalable indispensable à la connaissance de leur devenir et de leur rôle biologique.
La physiologie qui étudie les fonctions des organes, des tissus, des cellules. Certaines de ces fonctions ont un arrière-plan chimique évident : la respiration (les problèmes chimiques de la respiration ont été posés pour la première fois en 1780 par Lavoisier), la digestion, les régulations hormonales… Elle a permis d’étudier la transformation et le rôle assumé par chaque constituant cellulaire et les molécules biologiques.
La biochimie se différencie de la chimie organique par un certain nombre de caractères particuliers de la réaction chimique dans la cellule. Elle se différencie de la physiologie par sa méthodologie.
La biochimie a pour rôle :
– D’étudier la composition des constituants organiques ;
– De définir leurs fonctions au niveau cellulaire et alimentaire ;
– D’étudier les transformations.
La biochimie est donc la science qui étudie les réactions biochimiques ou chimiques de la cellule et de l’organisme vivant.
Nous devons d’abord essayer de caractériser les réactions biochimiques par rapport aux réactions chimiques réalisées au laboratoire en absence de tout constituant cellulaire.
1) Les réactions biochimiques se produisent chez les animaux supérieurs aux environs de 37°, dans un milieu neutre, tout en étant généralement rapides, alors que les réactions chimiques ne peuvent souvent être réalisées qu’à haute température, dans la cellule de catalyseur solubles, les enzymes, qui sont très spécifiques (chaque enzyme ne peut activer qu’un petit nombre de réactions différentes.). Il y a dans chaque cellule active plusieurs centaines d’enzymes. Les catalyseurs utilisés en chimie sont en général beaucoup moins spécifiques, ils peuvent agir sur un grand nombre de composés différents.
2) L’importance des macromolécules. Un grand nombre de constituants cellulaires sont des macromolécules, de poids moléculaire élevé, formé de la polymérisation de petites unités identiques ou voisines. Les plus importantes de ces macromolécules sont les protéines et les acides nucléiques. Les enzymes eux même étant des protéines. Ces composés sont d’une
complexité extrême et la chimie organique est encore très désarmée devant l’étude des réactions que peuvent subir ces composés.
3) Les réactions biochimiques dans la cellule sont multiples. Un même composé peut être modifié de nombreuses manières différentes selon les conditions physico-chimiques et physiologiques de la cellule. Ceci est dû à ce que plusieurs enzymes peuvent agir sur un même composé, activant chacun une réaction différente.
4) Les régulations. La multiplicité des réactions que peut subir un même composé rend indispensable l’existence de mécanismes de régulation. La régulation permet de coordonner de nombreuses réactions qui se produisent simultanément dans la cellule et elle permet à la cellule de s’adapter aux variations physico-chimiques et physiologiques. Cette régulation et cette programmation sont réalisées à plusieurs niveaux :
