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Flashcards in Questions chapitre 3 Deck (22)
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1

Vous purifiez une enzyme et vous aimeriez savoir si elle est composée d’une seule chaîne
polypeptidique ou de plusieurs chaînes tenues ensemble par des liaisons secondaires.
Comment pourriez-vous distinguer entre ces possibilités?

Les interactions faibles sont brisées par la chaleur, l’addition de détergent et/ou la présence de
sels. Si la taille de la protéine varie en fonction de l’un ou l’autre de ces traitements, c’est que la
protéine est composée de plusieurs polypeptides.

2

Énumérez trois aspects géométriques qui distinguent les atomes liés par des liaisons
covalentes de ceux liés par des liaisons faibles. Comment ces différences entrent en jeu
quand lorsqu’on considère l’interaction entre deux macromolécules?

o Le nombre de liens (valence) covalents est limité et dépend de la nature de l’atome
o L’orientation des liens covalents (angle de liaison) dépend de la nature des atomes
o Les atomes reliés par des double ou triple liens ne peuvent pas bouger librement autour du lien
(degré de rotation)
Les liens de van der Waals, par exemple, ne sont pas limités par la valence, l’angle de liaison ou
le degré de rotation.

3

Décrivez comment les liaisons fortes et faibles interviennent dans le processus de
réplication de l’ADN, expliquez chaque type de lien avec au moins deux exemples.

o Les liaisons fortes permettent l’addition de nucléotides successifs dans la formation du
polynucléotide
o On doit fournir de l’énergie pour briser des liens covalents, ce qui rend les molécules d’ADN
stables
o Les liaisons faibles assurent l’interaction de l’ADN-polymérase avec le brin matrice
o L’appariement, par liaison hydrogène, des bases A à T et C à G assure que l’ADN est répliqué
fidèlement

4

Laquelle des réactions suivantes implique la plus grande perte d’énergie libre: l’hybridation
de deux séquences de 100 bases d’ADN simple brin pour former une double hélice, la
liaison d’une enzyme à son substrat ou la formation du complexe anticorps / antigène.
Expliquez votre réponse.

L’hybridation de deux séquences d’ADN simple brin (liens hydrogènes, liens hydrophobes,
liaisons de van der Waal et liens ioniques). L’ADN est plus stable que le complexe immun
(liaisons de van der Waals uniquement) ou le complexe enzyme-substrat (sinon il n’y aurait pas
de catalyse)

5

Qu’arrive-t-il au niveau de l’énergie libre au cours d’une réaction spontanée? Quand
l’énergie libre est perdue durant une réaction, que devient-elle? Qu’arrive-t-il quand un
groupe d’atomes atteint le niveau d’énergie le plus bas?

Toute réaction spontanée est accompagnée d’une perte d’énergie libre (par définition). L’énergie
est convertie en chaleur et en augmentation d’entropie. Lorsque qu’un groupe d’atomes
(molécule) est à son niveau d’énergie libre le plus bas ça implique que les liens qui maintiennent
ces atomes sont très forts et que la molécule est extrêmement stable.

6

Décrivez et comparez les trois principaux types de liaisons faibles qui sont présents dans
les systèmes biologiques.

Liaisons hydrogène (impliquent des groupements polaires avec des charges partielles ou totales
[si charges totales= liens ioniques], plus énergétiques que les liens de van der Waals, sont
spatialement restreintes, O peut faire 2 contacts et H un seul).
Liaisons de van der Waals (sont les moins énergétiques, ne dépendent pas de l’orientation ni de la
polarité des molécules)
Liaisons hydrophobes : liens de van der Waals avec des moléculaires non- polaires dans un
solvant polaire

7

Décrivez l’importance de la distance pour les interactions de van der Waals? Qu’est- ce qui
arrive au niveau de l’énergie libre pendant une réaction de Van der Waals. Comment ces
contraintes influencent-elles la forme des molécules qui utilisent ces interactions pour
établir des liaisons spécifiques avec d’autres molécules?

L’énergie de liaison est inversement proportionnelle à la sixième puissance de la distance

8

Quelle quantité d’énergie est associée à chaque type de liaison;

a. Liaison covalente : 50 à 110 kcal/mole
b. Pont hydrogène : : 2 à 7 kcal/mole
c. Liaison ionique : 5 kcal/mole
d. Liaison de Van der Waals : : 1 kcal/mole
e. Moyenne de l’énergie thermale des molécules à température pièce: 0,6
kcal/mole

9

Comparez le niveau d’énergie des liaisons faibles avec l’énergie thermique moyenne des
molécules à température pièce. Qu’est-ce que cela implique pour la stabilité des liens
faibles dans la cellule.

Liaisons faibles = entre 1 et 7 kcal/mole
Énergie thermique moyenne = 0,6 kcal/mole
Il faut plusieurs liaisons faibles pour stabiliser les macromolécules à température pièce et les
interactions entre macromolécules sont transitoires.

10

Décrivez la configuration de l’eau à l’état liquide, en précisant la contribution des liens
hydrogène dans les interactions entre les molécules. Quelles propriétés de l’eau lui
permettent d’interagir avec elle-même de façon si régulière?

Quadruple liaison hydrogène

11

Expliquez comment l’eau influence la formation de liens secondaires dans les molécules
en milieu aqueux.

Groupements polaires à l’extérieur de la molécule, groupements non-polaires sont à l’intérieur
(ex. protéines et ADN)

12

Pourquoi est-il avantageux pour la cellule d’utiliser des macromolécules dont la structure
est déterminée par plusieurs liaisons faibles plutôt que par des liaisons fortes uniquement?

Ça permet aux macromolécules d’adopter des structures différentes en fonction de
l’environnement.

13

Expliquez pourquoi les molécules composées de liens covalents faibles sont de meilleures
sources d’énergie que des molécules composées de liens covalents forts?

Liens covalents faibles = davantage d’énergie libre

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Pourquoi le glucose est-il une excellente source d’énergie alors que le dioxyde de carbone
ne l’est pas? Le glucose pourrait-il être utilisé comme source de carbone primaire durant
la photosynthèse?

Glucose = liaisons covalentes faibles
Le glucose n’est pas utilisé durant la photosynthèse parce que l’énergie fournie par la lumière
favorise la FORMATION de glucose

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Quelle est l’énergie moyenne d’activation d’une transformation moléculaire en absence
d’enzyme? Comment ce niveau d’énergie peut-il être comparé à l’énergie libérée par les
liaisons brisées lors de la transformation?

Entre 20 et 30 kcal/mole, l’énergie libérée par le bris des liaisons pour former d’autres liens =
énergie d’activation + ΔG de la réaction

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Décrivez le rôle des enzymes dans les réactions chimiques, en regard notamment de
l’énergie d’activation, de la vitesse de réaction et du ΔG de la réaction?
Approximativement quelle proportion des réarrangements moléculaires dans la cellule
dépend des enzymes et quelle est la proportion qui survient spontanément?

Les enzymes abaissent les niveaux d’activation de façon significative et accélère la formation de
l’état activé. Elles ne modifient pas l’équilibre de la réaction et ne changent rien au ΔG de la
réaction. Virtuellement tous les réarrangements moléculaires qui surviennent dans la cellule sont
catalysés par des enzymes.

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Est-ce que toutes les étapes d’une voie métabolique impliquent un ΔG négatif? Expliquez
votre réponse.

Non, certaines étapes ont un ΔG légèrement positif, mais se produisent parce qu’elles sont suivies
d’étapes associées à un ΔG fortement négatif.

18

Quel pourcentage de l’énergie libre d’une voie métabolique typique est perdu en chaleur
ou en entropie? Est-ce que cette perte peut être utile pour la réaction ou est-ce simplement
une conséquence inévitable de l’inefficacité des processus biochimiques? Expliquez votre
réponse.

Environ 60% de la dégradation du glucose est convertie en chaleur ou en entropie. Cette forme
d’énergie ne peut pas être utilisée pour favoriser la formation de liens covalents dans une voie de
biosynthèse. Par contre, elle est la force motrice qui favorise la réaction (i.e. ΔG négatif).

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Vous isolez une molécule cellulaire qui semble être produite par une réaction de synthèse
impliquant un ΔG légèrement positif. Décrivez au moins deux explications possibles qui
font que la molécule est formée, en dépit du désavantage apparent de la réaction de
synthèse au niveau énergétique. Expliquez comment vous pourriez vérifier
expérimentalement ces possibilités.

Soit l’étape qui suit est associée à un ΔG fortement négatif (ex. hydrolyse du pyrophosphate), ou
le précurseur biosynthétique est activé par une réaction de couplage (groupe de transfert)

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Les polypeptides et les polynucléotides sont instables et ils sont hydrolysés spontanément
en solution aqueuse. Décrivez la signification physiologique de ces réactions et comment
la cellule s’assure que les protéines et les acides nucléiques sont tout de même maintenus
dans leur état polymérisé?

Pour briser des liens covalents, même faibles, il faut passer la barrière de l’énergie d’activation.
En l’absence d’enzyme, le taux d’atteinte de l’état activé est très lent. Dans une cellule les
protéines et polypeptides ne se dégradent donc pas spontanément, mais requiert la présence
d’enzymes spécifiques. De plus, plusieurs réactions de biosynthèse, dont les polynucléotides, sont
favorisées par l’hydrolyse de pyrophosphate.

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Donnez deux exemples de réactions impliquant un groupe de transfert. Décrivez comment
le transfert influence l’énergie impliquée dans ces réactions.

La synthèse des protéines et la synthèse de l’ADN. Dans chacun des cas l’énergie libre de l’ATP
sert à former des précurseurs activés.

22

Expliquez pourquoi l’ATP au lieu de l’ADP est préférée comme source d’énergie pour
favoriser plusieurs réactions de synthèse biochimique. Donnez au moins deux exemples.

L’hydrolyse de l’ATP en AMP fournit du pyrophosphate (PPi) qui est rapidement hydrolysé ce
qui rend la réaction pratiquement irréversible. L’aminoacylation des acides aminés et la synthèse
des acides nucléiques utilisent l’ATP.