Les éléments chimiques
Biologie fondamentale
10 min
🎯 Objectif
À la fin de cette leçon, vous serez capable de :
- Définir un élément chimique.
- Comprendre la signification des symboles chimiques.
- Identifier les principaux éléments chimiques présents dans le corps humain.
- Différencier éléments majeurs, éléments mineurs et oligoéléments.
- Expliquer l’importance biologique des différents éléments chimiques.
- Comprendre pourquoi quelques éléments seulement permettent la construction de tout le corps humain.
Toute matière est constituée d’éléments chimiques.
Les océans, les montagnes, l’atmosphère, les plantes et les êtres humains sont tous construits à partir d’un nombre limité d’éléments présents dans la nature.
Cependant, les êtres vivants n’utilisent qu’une petite partie des éléments disponibles sur Terre.
Le corps humain contient environ 26 éléments chimiques différents, mais quelques-uns seulement représentent l’immense majorité de sa masse.
Ces éléments constituent les briques fondamentales à partir desquelles seront construits :
les molécules ;
les cellules ;
les tissus ;
les organes ;
l’organisme entier.
Savez-vous que plus de 96 % de votre corps est constitué de seulement quatre éléments chimiques ?
I. Qu’est-ce qu’un élément chimique ?
Définition
Substance pure constituée d’un seul type d’atome possédant le même nombre de protons.
Un élément chimique correspond à un ensemble d’atomes possédant le même nombre de protons dans leur noyau.
Ainsi :
tous les atomes d’oxygène possèdent 8 protons ;
tous les atomes de carbone possèdent 6 protons ;
tous les atomes de sodium possèdent 11 protons.
C’est ce nombre de protons qui définit l’identité de l’élément.
Pourquoi les éléments chimiques sont-ils importants ?
Les éléments chimiques sont les briques de construction de toute matière.
Ils permettent la fabrication :
de l’eau ;
des protéines ;
des lipides ;
des glucides ;
de l’ADN ;
des hormones ;
des enzymes.
Sans éléments chimiques, aucune molécule biologique ne pourrait exister.
II. Les symboles chimiques
Pour simplifier l’écriture scientifique, chaque élément chimique possède un symbole universel.
Définition
Abréviation internationale représentant un élément chimique.
Les symboles sont généralement composés :
d’une lettre majuscule ;
parfois suivie d’une lettre minuscule.
Exemples :
| Élément | Symbole |
|---|---|
| Hydrogène | H |
| Oxygène | O |
| Carbone | C |
| Azote | N |
| Sodium | Na |
| Potassium | K |
| Calcium | Ca |
| Fer | Fe |
| Chlore | Cl |
| Magnésium | Mg |
Pourquoi certains symboles ne ressemblent-ils pas au nom français ?
De nombreux symboles proviennent du latin.
| Nom | Symbole | Origine |
|---|---|---|
| Sodium | Na | Natrium |
| Potassium | K | Kalium |
| Fer | Fe | Ferrum |
| Cuivre | Cu | Cuprum |
| Argent | Ag | Argentum |
| Or | Au | Aurum |
Lorsque tu lis une prise de sang :
Na⁺
K⁺
Ca²⁺
Cl⁻
Tu ne lis pas simplement des lettres.
Tu observes directement certains des éléments chimiques indispensables au fonctionnement de l’organisme.
III. Les éléments chimiques du corps humain
Plus de cent éléments chimiques existent dans la nature.
Pourtant, le corps humain n’en utilise qu’environ vingt-six.
Ces éléments ne sont pas présents en quantité équivalente.
Certains représentent une part considérable de notre masse corporelle tandis que d’autres ne sont présents qu’à l’état de traces.
Pour cette raison, on distingue :
les éléments majeurs ;
les éléments mineurs ;
les oligoéléments.
IV. Les éléments majeurs
Définition
Éléments chimiques représentant la plus grande partie de la masse corporelle.
Les éléments majeurs représentent environ 96 % de la masse corporelle totale.
Ils sont :
| Élément | Symbole | Pourcentage approximatif |
|---|---|---|
| Oxygène | O | 65 % |
| Carbone | C | 18,5 % |
| Hydrogène | H | 9,5 % |
| Azote | N | 3,2 % |
A. L’oxygène
L’oxygène est l’élément le plus abondant du corps humain.
Pourquoi ?
Parce qu’il est présent :
dans l’eau ;
dans les glucides ;
dans les lipides ;
dans les protéines ;
dans les acides nucléiques.
L’eau représente à elle seule environ 60 % de la masse corporelle.
Or chaque molécule d’eau contient un atome d’oxygène.
B. Le carbone
Le carbone constitue la charpente fondamentale des molécules organiques.
Pratiquement toutes les molécules du vivant contiennent du carbone.
On le retrouve dans :
le glucose ;
les acides gras ;
les protéines ;
l’ADN ;
l’ATP.
C. L’hydrogène
L’hydrogène participe :
à la composition de l’eau ;
aux réactions énergétiques ;
à l’équilibre acido-basique.
Il intervient également dans la production d’ATP.
D. L’azote
L’azote est un constituant majeur :
des protéines ;
des enzymes ;
de l’ADN ;
de l’ARN.
Sans azote, la synthèse des protéines serait impossible.
V. Les éléments mineurs
Définition
Éléments chimiques présents en quantité modérée mais indispensables au fonctionnement normal de l’organisme.
Ils représentent environ 3 à 4 % de la masse corporelle.
Bien qu’ils soient beaucoup moins abondants que les éléments majeurs, ils restent essentiels à la vie.
Les principaux éléments mineurs
| Élément | Symbole |
|---|---|
| Calcium | Ca |
| Phosphore | P |
| Potassium | K |
| Soufre | S |
| Sodium | Na |
| Chlore | Cl |
| Magnésium | Mg |
| Fer | Fe |
A. Le calcium
Le calcium est l’élément minéral le plus abondant du corps humain.
Environ 99 % du calcium est stocké dans :
les os ;
les dents.
Le reste participe :
à la contraction musculaire ;
à la coagulation sanguine ;
à la transmission nerveuse.
B. Le phosphore
Le phosphore intervient dans :
l’ATP ;
l’ADN ;
les membranes cellulaires ;
les os.
C. Le sodium et le potassium
Ces deux éléments sont essentiels :
à l’influx nerveux ;
à la contraction musculaire ;
à l’équilibre hydrique.
Ils jouent un rôle majeur dans le fonctionnement des neurones.
D. Le fer
Le fer est indispensable à la fabrication de l’hémoglobine.
L’hémoglobine transporte l’oxygène dans le sang.
Une carence en fer peut provoquer :
fatigue ;
pâleur ;
anémie.
VI. Les oligoéléments
Définition
Éléments chimiques présents à l’état de traces mais indispensables au fonctionnement de l’organisme.
Les oligoéléments représentent moins de 0,01 % de la masse corporelle.
Leur quantité est extrêmement faible.
Pourtant, leur absence peut provoquer des troubles graves.
Principaux oligoéléments
| Élément | Symbole |
|---|---|
| Zinc | Zn |
| Cuivre | Cu |
| Iode | I |
| Sélénium | Se |
| Chrome | Cr |
| Manganèse | Mn |
| Cobalt | Co |
| Fluor | F |
A. L’iode
L’iode est indispensable à la production :
de T3 ;
de T4.
Ces hormones sont fabriquées par la thyroïde.
Une carence peut provoquer :
hypothyroïdie ;
goitre ;
retard du développement.
B. Le zinc
Le zinc participe :
à l’immunité ;
à la cicatrisation ;
à l’activité enzymatique.
C. Le sélénium
Le sélénium participe aux mécanismes antioxydants.
Il aide à protéger les cellules contre les radicaux libres.
VII. Pourquoi le corps humain utilise-t-il si peu d’éléments ?
La vie s’est développée à partir des éléments les plus disponibles sur Terre.
Les quatre éléments majeurs :
- oxygène ;
- carbone ;
- hydrogène ;
- azote ;
présentent des propriétés chimiques particulièrement adaptées à la construction du vivant.
Le carbone est notamment capable de former un très grand nombre de liaisons chimiques stables.
C’est cette propriété qui explique la richesse extraordinaire des molécules biologiques.
- Un élément chimique est constitué d’un seul type d’atome.
- Le nombre de protons définit l’identité d’un élément.
- Chaque élément possède un symbole chimique universel.
- Le corps humain contient environ 26 éléments chimiques.
- Quatre éléments représentent environ 96 % de la masse corporelle : oxygène, carbone, hydrogène et azote.
- Les éléments mineurs sont moins abondants mais indispensables.
- Les oligoéléments sont présents à l’état de traces mais restent essentiels.
- Le carbone constitue la base des molécules organiques.
- Le calcium, le sodium, le potassium et le fer jouent des rôles physiologiques majeurs.
- La complexité du vivant repose sur l’association de quelques éléments chimiques fondamentaux.