Thème 2 : Biologie moléculaire Flashcards
Évaluation externe (Biology SL guide)
Le métabolisme
Le métabolisme est un réseau de toutes les réactions catalysées par des enzymes dans un système (par exemple, une cellule ou un organisme). Les voies métaboliques peuvent être constituées de chaînes ou de cycles, et peuvent être anaboliques et cataboliques.
Anabolisme
Synthèse de molécules complexes à partir de molécules plus simples, par exemple la formation de macromolécules à partir de monomères par des réactions de condensation.
L’anabolisme est associé à des réactions de condensation, qui consistent en l’élimination d’une molécule d’eau chaque fois qu’un monomère est ajouté à une chaîne polymère ou à un autre monomère.
Exemple : acides aminés → polypeptide + eau.
Catabolisme
La dégradation de molécules complexes en molécules plus simples, par exemple l’hydrolyse de macromolécules en monomères.
Le catabolisme est associé à l’hydrolyse, qui consiste en l’ajout de molécules d’eau pour dégrader un polymère.
Exemple : dipeptide + eau → 2 acides aminés.
L’urée : molécule endogène ou composé toxique produit artificiellement ?
L’urée est une molécule organique représentée chimiquement par H₂N-CO-NH₂.
Au début des années 1800, les chercheurs ont réussi pour la première fois à synthétiser de l’urée artificielle en utilisant de** l’isocyanate d’argent et du chlorure d’ammonium**. De nos jours, elle est utilisée comme engrais libérant de l’azote, ainsi que dans l’industrie automobile et à des fins médicales.
L’eau
Une molécule polaire qui se compose de 2 atomes d’hydrogène liés par des liaisons covalentes à un atome d’oxygène. Le principe de liaison covalente consiste en un partage d’électrons entre les atomes. C’est cette liaison qui confère à l’eau sa caractéristique la plus importante pour les organismes vivants : sa polarité. Cette polarité se manifeste car l’eau possède un pôle légèrement chargé positivement où se trouvent les atomes d’hydrogène, et un pôle légèrement chargé négativement où se trouve l’atome d’oxygène.
Polaire et Non-polaire
Une molécule polaire est une molécule qui présente une répartition inégale des charges à travers la molécule. Par exemple, une extrémité est plus négative tandis qu’une autre est plus positive.
Une molécule non polaire est une molécule qui présente une répartition uniforme des charges à travers la molécule, de sorte qu’aucun pôle positif ou négatif n’est formé.
Les propiétées de l’eau
En raison de la polarité des molécules d’eau, la petite charge négative sur l’atome d’oxygène a la capacité d’attirer les atomes d’hydrogène légèrement chargés positivement des autres molécules d’hydrogène avoisinantes. Cette attraction conduit à la formation de liaisons hydrogène entre les molécules et peut expliquer plusieurs propriétés de cette molécule, notamment ses propriétés thermiques, cohésives, adhésives et solvantes.
Les liaisons hydrogènes
Il est important de se rappeler qu’en eau, des liaisons covalentes se forment entre un hydrogène et un oxygène de la même molécule, tandis que des liaisons hydrogène se trouvent entre un hydrogène d’une molécule et un oxygène d’une autre molécule.
Propriétés thermiques de l’eau
Capacité thermique spécifique élevée : de grandes quantités d’énergie sont nécessaires pour augmenter la température de l’eau. Les liaisons hydrogène sont considérées comme les plus fortes parmi les liaisons faibles car elles restreignent les mouvements, ce qui signifie qu’il faut beaucoup d’énergie pour les rompre (100 °C).
Haute chaleur latente de vaporisation : les liaisons hydrogène entre les molécules d’eau à l’état liquide rendent très difficile l’évasion de molécules individuelles sous forme de vapeur. Lorsque l’eau se vaporise, il se produit une libération importante d’énergie, provoquant un effet de refroidissement sur la surface sur laquelle l’eau reposait auparavant. Le concept de transpiration comme effet de refroidissement en est une démonstration : toute l’énergie utilisée pour rompre les liaisons hydrogène est libérée, refroidissant la peau
Haute chaleur latente de fusion : l’eau à 0 °C doit perdre beaucoup d’énergie avant de former des cristaux de glace. L’eau se dilate en gelant et donc la glace peut flotter à la surface.
Les propriétés cohésives de l’eau
Les molécules d’eau peuvent se coller les unes aux autres par la formation de liaisons hydrogène entre l’hydrogène d’une molécule d’eau et l’oxygène d’une autre molécule d’eau. Cela peut expliquer la formation de gouttelettes d’eau, pourquoi certains organismes peuvent “marcher sur l’eau”, etc.
La cohésion veut dire que les molécules restent ensemble quand l’eau coule. La cohésion conduit également à une tension superficielle élevée. Un exemple : la capacité des insectes à marcher sur l’eau liquide sans couler.
Les propritées adhésives de l’eau
L’adhésivité est une mesure de la capacité de l’eau à attirer d’autres types de molécules. L’eau adhère aux molécules capables de former des liaisons hydrogène avec elle.
L’eau peut adhérer aux surfaces chargées par la formation de liaisons hydrogène en raison de sa polarité.
L’adhésion et la cohésion conduisent à une action capillaire , qui se voit lorsque l’eau monte dans un tube de verre étroit ou dans les tiges des plantes.
Comment est-ce que la sueur refroidit ton corp?
Lorsque tu transpires, l’eau se retrouve à la surface de ta peau, elle peut alors capter l’énergie thermique (chaleur) dégagée par ton corps et briser les liaisons hydrogène; ceci permet à l’eau de s’évaporer. L’eau doit absorber beaucoup d’énergie pour briser les liaisons hydrogène et passer d’un état liquide à un état gazeux; ainsi la chaleur de ton corps se dégage à l’aide de l’eau qui s’évapore, et alors ton corps est refroidi!
Les propriétés solvantes de l’eau
L’eau est un excellent solvant pour d’autres molécules polaires qui attirent les pôles chargés des molécules d’eau (par exemple, les molécules inorganiques avec des charges positives ou négatives, les molécules organiques polaires, les enzymes, etc.). L’eau peut former des liaisons autour d’autres composés polaires, tels que le NaCl, les séparant. Les composés et les molécules qui se dissolvent dans l’eau sont appelés hydrophiles. L’eau peut également former des liaisons hydrogène autour de molécules dont les éléments sont étroitement liés, agissant ainsi comme un milieu de transport idéal pour les molécules polaires (comme le glucose dans le sang).
Hydrophiles et hydrophobes
Hydrophile (« qui aime l’eau ») : les molécules qui peuvent se dissoudre facilement dans l’eau et s’associer librement avec elle en formant des liaisons intramoléculaires. Cela inclut les molécules polaires et les composés ioniques.
Hydrophobe (« qui déteste l’eau ») : les molécules qui ne peuvent pas s’associer avec les molécules d’eau ou se dissoudre facilement en elle. Cela inclut les molécules larges et non polaires. Ces molécules ont tendance à être insolubles dans l’eau.
Le transport du glucose, du cholestérol, des graisses et de l’oxygène dans le sang.
- Le glucose et les acides aminés sont polaires, donc ils peuvent être librement transportés et dissous dans le sang.
- Le cholestérol et les graisses sont non polaires, donc ils sont transportés dans de petites gouttelettes appelées lipoprotéines, où ces molécules non polaires sont recouvertes de phospholipides et de protéines, qui sont à leur tour polaires.
-** L’oxygène est non polaire**, et bien que certaines molécules puissent se dissoudre dans l’eau, elles ne sont pas suffisantes pour fournir l’ensemble du corps, par conséquent, la plupart de l’oxygène est transporté dans le sang lié à l’hémoglobine.
Le méthane
Le méthane, contrairement à l’eau, a quatre hydrogènes liés à son atome centralle carbone. Cela fait que le méthane a une distribution uniforme des charges à travers la molécule, ou une structure de Lewis tétraédrique par rapport à la structure coudée de l’eau, le rendant non polaire. Cette non-polarité confère au méthane des propriétés très différentes de celles précédemment discutées pour l’eau, et celles-ci peuvent démontrer le rôle vital de la polarité de l’eau.
**Les glucides **
Les glucides sont des molécules organiques composées d’atomes d’hydrogène, d’oxygène et de carbone.
Les monosaccharides sont les monomères des glucides et constituent donc les unités de base des glucides plus complexes.
Monomère est l’unité de base. Dimère est un composé formé par la liaison de deux monomères. Polymère est deux ou plusieurs monomères répétés d’une classe de composés liés ensemble, formant une molécule plus complexe.
Fonctions des lipides
- Stockage d’énergie à long terme.
- Isolation thermique.
- Flottabilité.
- Absorption des chocs.
Les principaux monomères des lipides sont les acides gras : de longues chaînes d’hydrocarbures avec un groupe carboxyle à l’extrémité.
Les acides gras peuvent être : Saturé ou Monoinsaturé
Saturés : tous les atomes de carbone de la chaîne d’acides gras sont liés par des liaisons covalentes simples, de sorte que le nombre d’atomes d’hydrogène liés à chaque carbone ne peut pas être augmenté.
Monoinsaturés : il y a une double liaison entre deux atomes de carbone dans la chaîne d’acides gras. Polyinsaturés : il y a plus d’une double liaison entre les carbones dans la chaîne d’acides gras.
Les acides gras insaturés Trans et Cis
Trans insaturés : les atomes d’hydrogène sont liés au carbone sur des côtés opposés de la double liaison.
Cis insaturés : les atomes d’hydrogène sont liés au carbone sur le même côté de la double liaison.
**Les trois principales classes de lipides **
Les phospholipides, les stéroïdes (cholestérol et hormones) et les triglycérides (stockage d’énergie à long terme).
Les lipides et les glucides conviennent tous deux au stockage d’énergie.
Glucides :
- Plus facilement digestibles que les lipides, bons pour le stockage d’énergie qui doit être libéré plus rapidement.
- Solubles dans l’eau → plus faciles à transporter dans le sang.
Lipides :
- Peuvent stocker plus d’énergie par gramme que les glucides → meilleurs pour le stockage d’énergie à long terme. - Non solubles dans l’eau, également plus difficiles à décomposer et à transporter dans le corps (accumulation de graisses à forte teneur en énergie).
Problèmes de santé associés aux acides gras trans et saturés
Les acides gras trans ont été interdits dans plusieurs pays du monde, car il existe une corrélation positive entre un régime riche en acides gras trans et les maladies coronariennes.
Les graisses saturées ont également été associées de manière positive (bien que plus faiblement que les acides gras trans) à l’incidence des maladies coronariennes.
Cependant, de nombreuses populations étudiées ne correspondent pas à ces conclusions, donc les preuves doivent être soigneusement évaluées avant d’interdire des produits et de mettre en place des campagnes anti-acides gras trans ou saturés.
L’indice de masse corporelle (IMC)
En raison de la variation naturelle de taille entre les adultes, peser quelqu’un ne fournit pas un indicateur clair de la masse corporelle. L’indice de masse corporelle est un outil de dépistage pour identifier les problèmes de poids éventuels.
IMC = masse en kg / (taille en m)²
Un nomogramme peut également être utilisé pour calculer l’IMC. En traçant une ligne qui relie les lignes de taille et de poids, la mesure de l’IMC est indiquée par l’échelle au milieu.
