Abrégé de biochimie appliquée - 2e édition

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L’ouvrage est un outil clair destiné à un public varié possédant des connaissances de base de biochimie générale. Il fait le lien vers les matériaux d’origine biologique, les technologies de transformation « bio » et bon nombre d’applications industrielles : on débute avec les substances pour aboutir aux applications. Cette nouvelle édition est très enrichie par rapport à la précédente qui a rencontré un vif succès, par exemple avec les métabolites des microalgues et des Cyanobactéries, l’hémoglobine, les produits laitiers, la gélatine, les antibiotiques, les extrêmozymes, les cultures cellulaires... Un glossaire et un index complètent le livre. Le lecteur, non seulement connaîtra un sujet, un produit, mais aussi pourra acquérir une technique.
Le site web compagnon en libre accès propose de nombreux compléments d’information, des exercices corrigés permettant l’autoévaluation, un lexique français-anglais, une webographie, des tableaux de données… Le pap-ebook permet une grande variété d’utilisations.
L’ouvrage, sans équivalent en langue française, est destiné aux étudiants des IUT, BTS, CPGE, licences pro, licences et masters de biologie et de sciences en lien avec le vivant. Les enseignants, chercheurs, professionnels de l’industrie et des bureaux d’études utiliseront cet outil qui leur est adapté.
Publié le : jeudi 30 juin 2016
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Licence : Tous droits réservés
EAN13 : 9782759819089
Nombre de pages : 578
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CO L L E C T I O NGR E N O B L ESC I E N C E S DIRIGÉE PAR JEAN BORNAREL
ABRÉGÉ DE BIOCHIMIE APPLIQUÉE
Nouvelle édition
 Abderrazak MAROUFetGérard TREMBLIN
ABRÉGÉDEBIOCHIMIEAPPLIQUÉENouvee édîtîon
Grenoble Scîences
Grenoble Sciencesest un centre de conseî, expertîse et abeîsatîon de ’enseîgnement supérîeur rançaîs. ï expertîse es projets scîentîiques des auteurs dans une démarche à pusîeurs nîveaux (réérés anonymes, comîté de ecture înteractî) quî permet a abeîsa-tîon des meîeurs projets après eur optîmîsatîon. Les ouvrages abeîsés dans une coec-tîon de Grenobe Scîences ou portant a mentîonSélectîonné par Grenoble Scîences(Selec-ted by Grenoble Scîences) correspondent à : des projets caîrement déinîs sans contraînte de mode ou de programme, des quaîtés scîentîiques et pédagogîques certîiées par e mode de séectîon (réérés anonymes puîs comîté de ecture înteractî dont es membres sont cîtés au début de ’ouvrage, une quaîté de réaîsatîon assurée par e centre technîque de Grenobe Scîences. Dîrecteur scîentîique de Grenoble Scîences JeanBORNAREL, proesseur émérîte à ’Unîversîté Joseph Fourîer, Grenobe 1 Pour mîeux connatre Grenobe Scîences : https://grenoble-scîences.uj-grenoble.r Pour contacter Grenobe Scîences : Té : (33) 4 76 51 46 95, e-maî :grenoble.scîences@uj-grenoble.r
Lîvres et pap-ebooks Grenobe Scîences abeîse des îvres papîer (en angue rançaîse et en angue angaîse) maîs égaement des ouvrages utîîsant d’autres supports. Dans ce contexte, sîtuons e concept depap-ebook. Ceuî-cî se compose de deux ééments :  unlivre papierquî demeure ’objet centra avec toutes es quaîtés que ’on connat au îvre papîer,  unsite web compagnonquî propose : des ééments permettant de comber es acunes du ecteur quî ne possèderaît pas es prérequîs nécessaîres à une utîîsatîon optîmae de ’ouvrage, des exercîces pour s’entraner, des compéments pour approondîr un thème, trouver des îens sur înternet… Le îvre du pap-ebook est autosuIsant et certaîns ecteurs n’utîîseront pas e sîte web compagnon. D’autres ’utîîseront et ce, chacun à sa manîère. Un îvre quî aît partîe d’un pap-ebook porte en premîère de couverture un ogo caractérîstîque et e ecteur trouvera e sîte compagnon du présent îvre à ’adresse înternet suîvante : https://grenoble-scîences.uj-grenoble.r/pap-ebooks/abrege-marou-tremblîn
Grenobe Scîences bénéicîe du soutîen duMinistère de l’Enseignement supérieur et de la Rechercheet de aRégion RhôneAlpes. Grenobe Scîences est rattaché à ’Université Joseph Fourier de Grenoble.
ISBN 9782759817765 © EDP Scîences, 2015
ABRÉGÉ DE BIOCHIMIE APPLIQUÉENouvee édîtîon
AbderrazakMAROUFGérardTREMBLIN
17, avenue du Hoggar Parc d’Actîvîté de Courtabœu - BP 112 91944 Les Uîs Cedex A - France
Abrégé de bîochîmîe applîquée - nouvelle édîtîon Cet ouvrage, abeîsé par Grenobe Scîences, est un des tîtres du secteur Scîences de a Vîe de a Coectîon Grenobe Scîences d’EDP Scîences, quî regroupe des projets orîgînaux et de quaîté. Cette coectîon est dîrîgée par JeanBORNAREL, proesseur émérîte à ’Unîver-sîté Joseph Fourîer, Grenobe 1. Comîté de lecture : AntoîneDELON,Proesseur à ’Unîversîté Joseph Fourîer, Grenobe 1 GuyHERVÉ,Dîrecteur de recherche émérîte au CNRS, Parîs FrançoîseMOREL,Proesseur à a acuté de médecîne de ’Unîversîté Joseph Fourîer, Grenobe 1 PhîîppeNORMAND,Dîrecteur de recherche au CNRS, Lyon JeanPELMONT,Proesseur honoraîre à ’Unîversîté Joseph Fourîer, Grenobe 1 PauetteVIGNAIS,Dîrecteur de recherche honoraîre au CNRS, Grenobe Cet ouvrage a été suîvî par LauraCAPOLOpour a partîe scîentîique et par SyvîeBORDAGE& Anne-LaurePASSAVANTdu centre technîque Grenobe Scîences pour sa réaîsatîon pratîque re (igures et mîse en page de a 1 édîtîon : ArîaneMANDRAYet VaérîeSZCZUPAL). L’îustra-tîon de couverture est ’œuvre d’AîceGIRAUD, d’après des ééments ournîs par es auteurs.
Autres ouvrages labellîsés sur des thèmes proches(chez le même édîteur) Gossaîre de bîochîmîe envîronnementae(J.Pelmont)t .ÏNFOUP UFDIOJRVF Ë MVTBHF EFT bîoogîstes et des bîochîmîstes(A. Marouf & G. Tremblin)t #JPTQIÒSF FU DIJNJF(R.Luft)t #BDUÏ-rîes et envîronnement(J.Pelmont)t 3FTQJSBUJPO FU QIPUPTZOUIÒTF(C. Lance)t #JPEÏHSBEBUJPOT et métaboîsmes(J.Pelmont)t 4DJFODF FYQÏSJNFOUBMF FU DPOOBJTTBODF EV WJWBOU(P. Vignais)t )JTUPJSF EF MB TDJFODF EFT QSPUÏJOFT(J. Yon-Kahn) t -B CJPMPHJF EFT PSJHJOFT Ë OPT KPVST (P. Vignais) t $JOÏUJRVF FO[ZNBUJRVF(A. Cornish-Bowden, M. Jamin & V. Saks)&O[ZNFT t (J. Pel-mont)t &O[ZNPMPHJF NPMÏDVMBJSF FU DFMMVMBJSF UPNFT  FU (J. Yon-Kahn & G. Hervé)t ²MÏNFOUT de bîoogîe à ’usage d’autres dîscîpînes(P. Tracqui & J. Demongeot)t 3FODPOUSF EF MB TDJFODF et de ’art(J. Yon-Kahn)t $IJNJF MF NJOJNVN Ë TBWPJS(J. Le Coarer)t %F MBUPNF Ë MB SÏBDUJPO chîmîque(R. Barlet et al.)t $IJNJF PSHBOPNÏUBMMJRVF FU DBUBMZTF(D. Astruc)t .ÏUIPEFT FU UFDI-nîques de a chîmîe organîque(D. Astruc, en collaboration avec l’Institut Universitaire de France)t &MFDUSPDIJNJF DPODFQUT GPOEBNFOUBVY JMMVTUSÏT(C. Lefrou, P. Fabry & J.-C. Poignet)t &MFDUSP-chîmîe des soîdes. Exercîces corrîgés avec rappe de cours(A. Hammou & S. Georges)t &MFDUSP-chîmîe des soîdes(C. Déportes et al.)t 5IFSNPEZOBNJRVF DIJNJRVF(M. Ali Oturan & M. Robert)t 3BEJPQIBSNBDFVUJRVFT(sous la direction de M. Comet & M. Vidal)$IFNPHÏOPNJRVF t (sous la direction de E. Maréchal, S. Roy & L. Lafanechère)t #JPÏOFSHÏUJRVF(B. Guerin)t &OFSHJF FU FOWJ-ronnement, es rîsques et es enjeux d’une crîse annoncée(B. Durand)t -ÏOFSHJF EF EFNBJO (Groupe Energie de la Société Française de Physique, sous la direction de J.-L. Bobin, E. Huffer & H. Nife-necker)t 1IZTJRVF FU CJPMPHJF(B. Jacrot)t -BJS FU MFBV "MJ[ÏT DZDMPOFT (VMG 4USFBN UTVOBNJT et tant d’autres curîosîtés naturees(R. Moreau)t -B QMPOHÏF TPVTNBSJOF(P. Foster)t .JOJNVN Competence în Scîentîic Engîsh(J. Upjonh et al.)
Et d’autres tîtres sur e sîte înternet : https://grenoble-scîences.uj-grenoble.r
PRÉFACEDELAPREMIÈREÉDITION
Une bîochîmîe appîquée a exîsté sur un mode empîrîque depuîs a nuît des temps, car î s’agîssaît de conserver des ressources aîmentaîres sous orme ermentée, ou encore de tîrer de a nature des substances jugées utîes : médîcaments, drogues dîverses, ibres et matîères coorantes. Dans un passé pus récent, a nécessîté d’améîorer es procé-dés et eurs appîcatîons n’a aît que stîmuer e déveoppement de a chîmîe bîoogîque moderne. ï est întéressant par exempe de constater que es premîères connaîssances sur e métaboîsme ceuaîre ont proité des eforts pour mîeux connatre a ermentatîon de a evure au cours de a abrîcatîon de a bîère.
ï s’est étabî en moîns de deux sîèces un îmmense va-et-vîent entre es anayses à carac-tère ondamenta et es recherches appîquées, es unes proitant des autres. Les connaîs-sances sur e onctîonnement des êtres vîvants se sont accrues à un rythme exponentîe. Ees ont tîré proit du perectîonnement des méthodes d’extractîon, d’anayse et de purî-icatîon des produîts natures, jusqu’à ’exposîon actuee de a bîoogîe moécuaîre et de a génomîque. On assîste paraèement à une vaste dîversîicatîon des procédés quî concerne ’agrîcuture, a médecîne, a scîence des matérîaux et de açon générae tous es secteurs d’actîvîté întéressés par es ressources du monde vîvant. Les avancées des connaîssances en bîochîmîe ondamentae ont înspîré a découverte de nouveaux procé-dés dont beaucoup partîcîpent à ’essor économîque. ïnversement es aboratoîres béné-icîent souvent des subsîdes de ’îndustrîe. À cea s’ajoute ’apport essentîe des méthodes physîques et d’une înstrumentatîon perectîonnée : crîstaographîe, résonance magné-tîque nucéaîre et spectroscopîes varîées pour n’en évoquer que queques-unes.
-PVWSBHF EF .. .BSPVG FU 5SFNCMJO PòSF VO QBOPSBNB Ë MB GPJT WBTUF FU EÏUBJMMÏ TVS pusîeurs grands secteurs de a bîochîmîe appîquée. L’expérîence des auteurs dans e domaîne scîentîique et ses appîcatîons eur a permîs de rassember de très nombreux exempes de procédés, dont certaîns ont une împortance capîtae dans ’îndustrîe ou dans e secteur bîomédîca. L’objectî étaît vaste et a nécessîté un travaî consîdérabe.On trouvera îcî une grande quantîté de poînts de repère, et pourquoî pas, des îdées detravaî. ï întéressera étudîants, chercheurs, technîcîens et îngénîeurs dans dîvers secteurs de recherche où es acteurs sont de pus en pus spécîaîsés et ont paroîs du ma à se projeter au-dehors de eur sphère étroîte. J’aî eu paîsîr à m’înstruîre en parcourant cet ouvrage, î en sera sans doute de même pour tous es ecteurs întéressés par e secteur appîqué, et je ne peux que conseîer de e découvrîr.
JeanPELMONT
AVANT-PROPOS
Ce îvre de bîochîmîe appîquée est une réédîtîon revue et augmentée du précédentouvrage paru en 2009, maîs cette oîs î est assocîé à un sîte WEB dédîé. Comme e précé-dent, î doît : permettre au ecteur d’acquérîr es connaîssances es pus récentes sur es substances et es moécues naturees expoîtées par ’homme ; aîre e îen entre a bîochîmîe des substances naturees et eurs appîcatîons dans des domaînes varîés comme ’agrîcuture, ’envîronnement, a productîon d’énergîe, ’aî-mentatîon anîmae et humaîne, a santé et de nombreux autres domaînes pus proches du monde îndustrîe (papeterîe, cosmétîque, agro-aîmentaîre, pharmacîe, chîmîe…). L’ouvrage est maîntenant dîvîsé en 6 partîes et en 19 chapîtres. Troîs nouveaux chapîtres ont été ajoutés : e premîer, portant sur a géatîne (chap. 12), compète a partîe ïïï sur es substances d’orîgîne anîmae, e deuxîème, sur es poymères mîcrobîens (chap. 15), abonde a partîe ïV sur a bîochîmîe des substances d’orîgîne mîcrobîenne et e troîsîème, sur es extrêmozymes (chap. 18), enrîchît a partîe V sur es appîcatîons de ’enzymoo-gîe. Le chapître 8, sur es métaboîtes des mîcroagues et des cyanobactérîes, a été com-pètement revu et mîs à jour. D’autres données récentes ont été ajoutées ou actuaîsées, comme a gycomîque dans e chapître 1, a séparatîon et ’îdentîicatîon des îpîdes dans e chapître 3, ’hémogobîne en bîochîmîe médîcae dans e chapître 9 et es cutures de ceues anîmaes dans e chapître 19. Pus gobaement, a premîère partîe est consacrée aux substances îssues du règne végéta (pantes terrestres). En efet, es pantes ournîssent un nombre consîdérabe de moécues comme es gucîdes, es protîdes, es corps gras, es pîgments, es arômes et une grande partîe des substances actîves des médîcaments. Cees-cî sont de nature à întéresser toutes sortes d’actîvîtés îndustrîees, pharmaceutîque, agro-aîmentaîre, cos-métîque… La pharmacopée tradîtîonnee a toujours expoîté es « vertus » des pantes médîcînaes, sans toujours en connatre es prîncîpes actîs. La pupart de ces bîomoé-cues sont maîntenant bîen îdentîiées et, par synthèse chîmîque, on est arrîvé à en aîre des « copîes », souvent améîorées. Aujourd’huî, es substances naturees sont prîvîé-gîées dans ’optîque d’une utîîsatîon raîsonnée et durabe des produîts de a bîosphère. Sî es troîs premîers chapîtres traîtent cassîquement des gucîdes, des protîdes et des îpîdes végétaux, dans es troîs chapîtres suîvants une attentîon partîcuîère est portée aux huîes essentîees, à a îgnîne et aux ectînes dont es appîcatîons sont de pus en pus nombreuses. La deuxîème partîe, dîvîsée en deux chapîtres traîte, d’une part, des poysaccharîdes des paroîs des agues et de eurs appîcatîons, domînées par e secteur de ’aîmentatîon
VIII
ABRÉGÉDEBIOCHIMIEAPPLIQUÉE
et de a santé, et d’autre part, des métaboîtes îssus des mîcroagues et des cyanobac-térîes. Les potentîaîtés d’utîîsatîon des végétaux ou des bîomoécues quî en sont extraîtes, purîiées et/ou modîiées par voîe enzymatîque et chîmîque, es ont « sor-tîr » du domaîne agro-aîmentaîre vers d’autres nouveaux secteurs îndustrîes comme a productîon de bîocarburants. Les méthodes d’étude (procédés d’extractîon, technîques de purîicatîon, de séparatîon et de dosage) sont égaement présentées. La vaorîsatîon des substances d’orîgîne anîmae est passée en revue dans a troîsîème partîe. ï s’agît notamment des dérîvés sanguîns, des sous-produîts de ’îndustrîe du aît et du romage (actosérum), des ovoproduîts. Les produîts îssus des mîcro-organîsmes, représentés prîncîpaement par es protéînes, es antîbîotîques sont abordés dans a quatrîème partîe. L’utîîsatîon des enzymes, secteur en peîn essor, aît ’objet de a partîe suîvante. En raîson de eurs rôes et de eurs appîcatîons technoogîques bîen caractérîsées, es enzymes ont ’objet d’études întensîves et eurs modaîtés d’actîon sont de mîeux en mîeux connues. Par aîeurs, ’obtentîon de produîts de quaîté optîmae suppose une bonne matrîse de ’actîon de ces enzymes par a connaîssance, non seuement de eur onctîonnement, maîs aussî de ’înluence de certaîns efecteurs physîco-chîmîques comme es condîtîons d’utîîsatîon (température, pH, présence d’înterérants…). Des procédés îndustrîes basés totaement ou partîeement sur es enzymes ont été mîs au poînt. Les enzymes sont devenues, de ce aît, des auxîîaîres technoogîques încontour-nabes. Les répercussîons sur es pans économîque et envîronnementa ne sont pus à démontrer. Le génîe génétîque, e génîe enzymatîque, e génîe métaboîque aîdant, î est actueement possîbe de produîre des souches de mîcro-organîsmes abrîquant des enzymes capabes d’opérer dans es condîtîons très spécîiques de ’envîronnement îndustrîe et/ou de synthétîser des métaboîtes orîgînaux. Dans cette cînquîème par-tîe es enzymes îmmobîîsées, eurs dîférentes appîcatîons dans a transormatîon des matérîaux bîoogîques et eur utîîsatîon de pus en pus réquente en bîo-anayse sont présentées. Les récents progrès dans e domaîne des capteurs enzymatîques sont aussî passés en revue de même que eurs utîîsatîons actuees. Enin, en raîson de eur expoîtatîon récente dans ’îndustrîe et des perspectîves écono-mîques împortantes, actuees et à venîr, es cutures de ceues végétaes et anîmaes, eurs contraîntes et eurs appîcatîons sont présentées dans a dernîère partîe. Etant donné es déveoppements très rapîdes et es înnovatîons technîques contînues dans e domaîne de a bîochîmîe appîquée, es réérences bîbîographîques devîennent rapîdement obsoètes. Nous avons d’abord essayé, dans a mesure du possîbe, d’înté-grer es réérences es pus actuees et es pus accessîbes pour es étudîants, es ec-teurs souhaîtant trouver pus d’înormatîons pourront consuter une webographîe sur e sîte dédîé. Le gossaîre reprenant es déinîtîons des prîncîpaux termes et concepts aîsant ’objet du îvre, argement abondé, reste pacé à a in de ’ouvrage papîer pour en acîîter a consutatîon ; comme précédemment es termes en gras présent dans ’ouvrage sont déinîs dans ce gossaîre. Un îndex des termes utîîsés et des espèces cîtées dans e texte compète e îvre.
AVANT-PROPOS
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X
Cet ouvrage, caractérîsé par un traîtement pus conséquent des métaboîtes du règne végéta, se démarque de a majorîté des ouvrages de bîochîmîe dîsponîbes actueement où très souvent e végéta est un peu e aîssé pour compte, avec paroîs un petît chapître sur a photosynthèse et a bîochîmîe spécîique du choropaste en négîgeant e métabo-îsme secondaîre (très împortant dans e règne végéta). Pour beaucoup, a bîochîmîe est essentîeement anîmae, voîre humaîne, et cet ouvrage devraît eur ouvrîr de nouveaux horîzons. Aînsî, c’est voontaîrement que nous mettons en avant a bîochîmîe du végéta et es nombreuses substances quî en sont extraîtes, pour certaînes produîtes et, dans tous es cas, abondamment et depuîs ongtemps utîîsées par ’homme.
Ce travaî vîent en compément de a bîochîmîe ondamentae traîtée dans d’autres ouvrages de a même coectîon et s’adresse prîncîpaement aux étudîants des cursus scîentîiques (scîences de a nature et du vîvant, écoes d’îngénîeurs…), aux étudîants des îcences et masters de bîoogîe, de bîochîmîe, de bîotechnoogîe, aux étudîants des ïUT et des BTS à orîentatîon bîoogîque et bîochîmîque, aux étudîants des nombreuses et nouvees îcences proessîonnees dont une partîe de a ormatîon porte sur es appîca-tîons de a bîoogîe et de a bîochîmîe, enin aux cadres et aux chercheurs des îndustrîes agro-aîmentaîres et des scîences pharmaceutîques.
La ormatîon de ces ecteurs potentîes étant très dîsparate, nous avons voontaîrement pacé au début de chaque chapître queques rappes des données généraes de bîo-chîmîe structurae et/ou métaboîque îndîspensabes pour comprendre a suîte du docu-ment (évîtant aînsî au ecteur e recours à un autre ouvrage pus généra de bîochîmîe). Touteoîs queques notîons de base en bîochîmîe structurae et métaboîque sont ma-gré tout nécessaîres, voîre îndîspensabes, pour aborder, sans peîne, certaînes partîes de cet ouvrage. Par contre, certaîns sujets traîtés sont souvent dîIcîes d’accès, partîcuîère-ment en angue rançaîse. De ce aît, nous espérons que cet ouvrage combera e manque dans ce domaîne.
MODEDEMPLOI
Le présent îvre est un abrégé. ï est conçu pour dîverses utîîsatîons par e ecteur. C’est un ouvrage qu’î aut cette oîs consuter en ayant à sa dîsposîtîon, soît un ordînateur, soît une tabette, voîre même un smartphone, connecté à ïnternet. En efet, esencarts sont maîntenant sur e sîte WEB dédîé, maîs des renvoîs sont pa-cés dans e texte pour sîgnaer ’exîstence de ces compéments d’înormatîon. Pusîeurs nouveaux encarts correspondant aux dîférents chapîtres ont été pacés sur e sîte dédîé : es tanîns, ’huîe d’oîve, une huîe aux mutîpes vertus, ’huîe d’argan, es oméga 3, a bîotechnoogîe des mîcroagues et son déveoppement, es prîncîpaes caractérîstîques des grands groupes taxonomîques de mîcroagues et de Cyanobactérîes, une hémogo-bîne extraîte de vers marîns, e sang artîicîe, es antîcoaguants du utur, e aît mater-ne, es exopoysaccharîdes des bactérîes actîques, ’hîstoîre de a géatîne, ’hîstoîre des enzymes, es parums, es compéments aîmentaîres. Les encarts précédemment présents dans ’ouvrage ont été transérés sur e sîte après mîse à jour orsque cea a été nécessaîre.
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