⚛️ Organisation atomique et moléculaire du vivant
La composition atomique du vivant
Les éléments chimiques sont l'ensemble des atomes ou d'autres entités qui présente un nombre
Manquer de vitamines peut être létale : exemple du Scorbut pour la vitamine C.
Ces éléments sont souvent à l'état dissout et ionisé. Mais ils peuvent également être sous état complexés, par exemple pour le fer.
Rappels chimie : atomes et molécules
Atomes et ions monoatomiques
Tableau Periodique
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H | He | ||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
Lanthanoïdes
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu |
Actinoïdes
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
- Les Gaz Parfaits qui possèdent des chouches complètes d'éléctrons,
- Les éléctro-positifs, tout à gauche, possède une dernière couche avec uniquement un éléctron.
- Les Métaux
- Les éléctro-négatifs
Notion de molécules
Les ions sont divisés en deux catégories : les cation (positifs) et les anion (négatifs). Ils sont censé être monoatomiques.
Les chats c'est cool. Donc les cations sont positifs. Les oignons font pleurer. Donc c'est négatif 😃
Les molécules sont les agencement de plusieurs atomes. Ils peuvent être liés de manière différentes :
- Liaisons covalentes où des électrons sont partagés entre plusieurs atomes. Elle peuvent être simple ou doubles. La répartition des electrons rendent les molécules polaires (une charge partielle est sur un/des atomes qui la compose, tel que l'Eau voir poly). Alors, les molécules vont s'orientés dans certains sens en fonction de leurs polarités et créer des liaisons faibles.Dans l'autre cas, elle est apolaire et ces interactions avec les autres molécules sont limités.
- Liaisons faibles que la prof a complètement oublié.
Les chimistes parlent également d'ions polyatomiques quand les charges ne sont pas réparties que sur un seul atome.
Certaines molécules sont acides, et il existe des acides forts (comme
Il existe également des polymères, composés de petites molécules appelés monomères et qui sont répétés suivant un pattern. On l'écrit entre crochets, avec un indice n pour la répétition. Exemple :
Les polymères peuvent êtres plus ou moins grands. On peut partir des dizaines de monomères au centaines de milers.
Le terme de macromolécules est utilisés dans le monde anglo-saxon pour les polymères de très grandes taille. En France, on utilise ce terme uniquement pour les polymère dont le poids moléculaire est supérieur à 10 000 daltons.
La composition moléculaire du vivant
L’eau, molécule indispensable à la vie
La constitution du vivant est principalement fondé sur le milieu aqueux réactionnel. Toutes les réactions sont donc optimisés pour ne perdre qu'un minimum d'eau. Certaines matières contiennent plus ou moins d'eau, comme la laitue à 80%. Il faut maintenir cette quantité d'eau.
Sur ce schéma, on voit la polarité de la molécule
Il s'en suit que l'eau est un solvant du vivant. L'eau est capable de dissoudre les molécules polaires.
Propriétés physiques biologiquement importantes
Les composés hydrophiles peuvent êtres dissolues dans l'eau, car capables de faire des relations hydrogènes avec l'eau, contrairement aux composés hydrophobes. Il y a également les molécules amphiphiles, à la fois hydrophiles et hydrophobes, à la fois polaires et apolaires. Un exemple est les phospholipides.
Quelques propriétés importantes
| Nom de la propriété | Définition | Conséquences biologiques |
|---|---|---|
| Tension superfcielle | Force développée à l'interieur eau-air | |
| Forte chaleur de vaporisation | ||
| Chaleur spécifique élevée |
Propriétés chimiques biologiquement importantes
L'eau a un PH neutre, permettant dont son utilisation dans nos organismes.
Il va falloir distinguer hydratation et hydrolyse. L'hydrolyse est l'inverse de la [condensation](#Notion de molécules), elle sépare les monomères.
Quelques propriétés importantes
| Propriété métabolique | Mécanisme et réaction impliqués | Conséquences biologiques |
|---|---|---|
| L'eau est ionisable | L'eau est autour du ph neutre (7,38 à 7,42). | |
| L'eau est un réactif | ||
| L'eau est un produit de réaction | L'eau est produite lors de réactions de biosynthèses. |
Molécules organiques
Les glucides ne sont pas des sucres, mais un grand groupe qui contient les sucres.
Polyosides
| Monomères constitutifs | Polymérisation, liaisons et polymères correspondants | Niveaux Structuraux | Rôles Principaux |
|---|---|---|---|
| Oses | Ethrifications d'oses : formation de liaisons osidiques (éther) Osidique Homopolymères | ||
| ɑ-D glucose | Liaison ɑ&-4 et ɑ 1-6 (ramifications) Glycogène des cellules animales et champignons Amidon des cellules végétales | Hélices senestres Grains d'amidon Granules de glycogène | Réserve de Glucose |
β-D-glucose | Liaison β 1-4 macromolécule de cellulose | Chaîne de cellulose Association en microfibrilles | Microfibrilles de cellulose de la paroi des cellules végétales |
| Acide glucuronique Rhamnose β-D-glucose | Pectines Hémicelluloses | Matrice de la paroi pectocellulosique | |
| Ose aminé Acide uronique | Glycosaminoglycanes |
Acides Nucléiques
| Monomères constitutifs | Polymérisation, liaisons et polymères correspondants | Niveaux Structuraux | Rôles Principaux |
|---|---|---|---|
| Nucléotides | Phosphoestérification, formation de liaisons phosphoesters Hétéropolymères | Séquences de bases azotées | |
| Désoxyribonucléotides (4 majeurs) | ADN | Structure secondaire en double hélice, tertiaire en superhélices | Support de l'information génétique |
| Ribonucléotides (4 majeurs) | ARN | ARNt structure secondaire en trèfle et tertiaire en L | ARNm intermédiaire de l'expression de l'information génétiquen ARNt et ARNr traduction |
Protéines
| Monomères constitutifs | Polymérisation, liaisons et polymères correspondants | Niveaux Structuraux | Rôles Principaux |
|---|---|---|---|
| Acides aminés (20 majeurs) | Amidification, formation de liaisons peptidiques par les ribosomes Hétéropolymères | Séquences d'acides aminés Structure secondaire, tertiaire et quatenaire pour certaines protéines | Plein. Nans mais serieux c'est quoi ces tableux. |
Les Polyosides sont équivalents aux Glucides. Ce tableau nous permet de comprendre la diversité des glucides, qui ne sont plus dans le sucre pur.
Les différents groupes sont importants car ils possèdent chacun des propriétés qui influencent ensuite les polymères. Dans certain cas, la polarité est aussi influencé.
L’importance biologique des liaisons et les interactions entre atomes et molécules
Les liaisons covalents demande de l'énergie pour êtres créées, et donc les briser en demande aussi (l'énergie peut être de l'ATP ou des biocatalyseurs comme des enzymes). Les liaisons hydrogènes sont polarisés mais peuvent ne pas être chargés. Il existe des liaisons similaires entre les cations et les anions (liaisons ioniques). Il existe également les liaisons Van der Waals entre les gaz neutres et les molécules apolaires, et enfin, les liaisons hydrophobes qui résultent de l'orientation d'une molécule apolaire dans un milieu polaire (ex: la membrane plasmique).
La mésomérie est la répartition des électrons sur l'ensemble des atomes dans une molécule.
Les principales fonctions biologiques et leurs propriétés
Bilan
Les constituants du vivant sont organiques ou minéraux, présents en quantités plus ou moins importantes. L'eau en représente 70%. C'est un dipôle fluide, fruit de beaucoup de réactions Chaque molécule possède son propre groupe et ses propriétés. Enfin, ces réactions forment d'autres molécules avec d'autres propriétés. Toutes ces réactions sont liés au couches d’électrons.
Réduit: liaison simples partout. Checkup mistral