Module 1 - La Biochimie (PDF)

1 Chapitre 1 Les molécules de la vie 1.1 La chimie dans les systèmes vivants Un atome est la plus petite unité de matière qui participe aux réactions chimiques. La couche de valence est la couche périphérique ou dernier niveau d’énergie...

1 Chapitre 1 Les molécules de la vie 1.1 La chimie dans les systèmes vivants Un atome est la plus petite unité de matière qui participe aux réactions chimiques. La couche de valence est la couche périphérique ou dernier niveau d’énergie d’un atome dans son état d’énergie le plus bas. Une molécule est un ensemble électriquement neutre d’atomes, liés entre eux par des liaisons covalentes* ou par des liaisons ioniques*. L’électronégativité est la mesure des capacités relatives des atomes à attirer les électrons. Les liaisons covalentes non polaires sont formées lorsque les électrons dans une liaison sont répartis également entre les deux atomes. Une liaison est dite covalente polaire quand la différence d’électronégativité entre les atomes n’est pas nulle (les électrons ne sont pas répartis également entre les deux atomes). On utilise les diagrammes de Lewis et les formules structurelles comme des moyens simplifiés pour montrer quels électrons sont mis en commun. Un composé inorganique représente des substances qui ne contiennent pas de carbone. Les composés organiques sont des substances formées de molécules qui contiennent du carbone (C) et de l’hydrogène (H). Plusieurs molécules organiques contiennent d’autres éléments : p. ex. : l’oxygène, l’azote, le phosphore et le soufre. Les liaisons hydrogènes se produisent entre des molécules qui contiennent des atomes d’hydrogène ayant des liaisons covalentes avec des atomes d’un élément beaucoup plus électronégatif. Une liaison hydrogène consiste en une force qui s’exerce entre des molécules. Ce n’est pas une liaison chimique dans une molécule. C’est pourquoi ce type de liaison est plus faible que les liaisons chimiques. 2 Interactions entre les molécules En plus des forces qui agissent à l’intérieur des molécules - force intramoléculaire, il y a aussi des forces qui agissent entre les molécules – force intermoléculaire. Ces forces sont plus faibles et peuvent donc être rompues plus facilement si l’apport en énergie est suffisant. - liaisons hydrogènes - interactions hydrophobes -liaisons hydrogènes : liaisons formées par l’attraction de la région légèrement positive avec la région légèrement négative. Cette liaison est plus faible que les liaisons ioniques et les liaisons covalentes. -interactions hydrophobes : des molécules non-polaires telles- que l’huile ne forment pas des liaisons hydrogènes. Lorsque les molécules non- polaires interagissent avec des molécules polaires, ils ont tendances de se regrouper ensemble. On retrouve aussi des molécules ayant une région hydrophobe et une région hydrophile – à venir… la membrane cellulaire. Les propriétés de l’eau – 1. Elle reste liquide à des températures où la plupart des substances formées de petites molécules sont à l’état gazeux (p. ex. : à la température ambiante) 2. Elle dissout la plupart des substances qui jouent un rôle dans les processus vitaux : p. ex. l’oxygène, le dioxyde de carbone, le glucose, les acides aminés et le chlorure de sodium. 3. Elle change de température progressivement quant on la chauffe ou qu’on la refroidit; ainsi, elle protège les cellules contre un changement trop rapide de température, et fournit un milieu propice aux réactions cellulaires. 4. Elle est la seule substance pure qui augment en volume quant elle passe de l’état liquide à l’état solide; autrement dit, la glace flotte dans l’eau. 3  Groupements fonctionnels Consiste d’un atome ou d’un groupe d’atomes sur une molécule lui conférant des propriétés chimiques et physiques. (p.14) Groupement Nom du Formules Exemple structurel Propriétés Retrouvés dans fonctionnel composé glucides, protéines, hydroxyle alcools polaire acides nucléiques et les lipides aldéhydes glucides et les carbonyle polaire acides nucléiques cétones acides polaire et protéines et carboxyle carboxyliq acidique lipides ues protéines et polaire et amine amines acides alcalin nucléiques légèrement sulfhydryle thiols protéines polaire phosphate polaire et acides phosphate s chargée nucléiques organiques négativement Feuille d’exercice sur les groupements fonctionnels 4 Les représentations des molécules La formule moléculaire donne le nombre et type d’atomes dans une molécule, mais pas l’arrangement ou la disposition des atomes. Par exemple, la formule C6H12O6 peut représenter le glucose, le fructose ou le galactose. La formule structurelle démontre les liens entre les atomes, c.-à-d. l’arrangement des atomes. Par convention, on omet les C et les H, il est sous-entendu que les coins représentent les carbones, puis ces derniers forment 4 liaisons, alors nous pouvons déterminer où se trouvent les H. Les formules structurelles sont des dessins à deux dimensions. Il est à noter que la molécule possède une forme tridimensionnelle et que sa forme influe sur la réactivité et la fonction de la molécule. Modèle éclaté Modèle compact Ball-and-stick Model Space-filling Model 5 L’atome le plus important : le carbone -avec 4 é- de valence, le carbone peut former des liaisons covalentes avec quatre autres atomes; -ces autres atomes peuvent être H, O, N, P, S et le Cl; -forme des structures géométriques variées. Les isomères moléculaires On rencontre souvent plusieurs composés organiques qui ont la même formule moléculaire mais différentes structures. Ces composés sont appelés isomères. Le glucose, le fructose et le galactose ont tous la même formule moléculaire, C6H12O6. Cependant, ils n’ont pas la même structure moléculaire. Isomères structuraux : composé ayant les mêmes atomes liés différemment, p. ex. : le glucose et le fructose. Stéréo-isomères : composés dont les atomes sont liés de la même manière, mais disposés différemment dans l’espace. stéréo-isomère géométrique : peuvent avoir des propriétés physiques différentes (des points de fusion différents…) mais ils ont les mêmes propriétés chimiques (réagissent de la même façon lorsque exposés à l’air ou à l’eau…) (glucose et galactose) stéréo-isomère optique : les composés sont des images miroir l’un de l’autre et ne sont pas superposables. Ils ont généralement les mêmes propriétés physiques et chimiques. 6