Les Molécules du Vivant - Diapositive de Cours PDF

Chapitre 3: Les molécules du vivant Jean-François Giroux (modifié d’ Annie-Claude Angers) Le carbone Obj. 3.1: Décrire les propriétés particulières du carbone (diapos # 3-4). → L’eau = milieu universel de la vie sur Terre → Le carbone = élément fondamental de la plupart des substances...

Chapitre 3: Les molécules du vivant Jean-François Giroux (modifié d’ Annie-Claude Angers) Le carbone Obj. 3.1: Décrire les propriétés particulières du carbone (diapos # 3-4). → L’eau = milieu universel de la vie sur Terre → Le carbone = élément fondamental de la plupart des substances chimiques qui composent les vivants  Grâce à ses propriétés (configuration électronique), il peut former des molécules simples, volumineuses, complexes et variées. 2 Campbell, p. 61 à Liaisons avec le carbone → Le carbone fait très facilement une grande variété de liaisons covalentes (4). → Le carbone agit ainsi en tant que squelette très stable, en tant que point d’intersection à partir duquel une molécule peut se ramifier dans 4 directions. Il fait aussi très facilement des liaisons stables avec lui-même. 3 Les molécules de la vie Obj. 3.2: Nommer les 4 groupes de molécules organiques (carbonées) retrouvées chez les vivants (diapo # 4). → Il existe 4 groupes de molécules carbonées retrouvées chez les vivants  Glucides (sucres ou hydrates de carbone)  Protéines Macromolécules et Polymères  Acides nucléiques  Lipides → On les appelle molécules organiques  Elles contiennent du carbone et de l’hydrogène 4 Structure des polymères Obj. 3.3: Décrire la structure des polymères (diapo # 5). → Les macromolécules appartenant aux glucides, aux protéines et aux acides nucléiques sont des polymères synthétisés à partir de monomères.  Monomère : chaque petites unités structurales formant un polymère.  Polymère : molécule constituée d’un grand nombre d’unités structurales identiques ou semblables rattachées par des liaisons covalentes. 5 Synthèse des polymères Obj. 3.4: Décrire la synthèse et la dégradation des polymères (diapos # 6-7). *Consom me de Anabolism l’énergie! e 6 Dégradation des polymères *Libère de l’énergie! Catabolis me 7 Les glucides Obj. 3.5 : Décrire la composition et la fonction des glucides, puis énumérer les principaux types de glucides (diapos 8 à 12). → Synonymes : sucres → Constitués de carbone, d’hydrogène et d’oxygène dans un rapport précis: (CH 2O)n → Fonction primaire: source d’énergie à court terme rapidement disponible → 2 types:  Glucides simples Monosaccharides (1 seule molécule de sucres) Disaccharides (glucides doubles = 2 monosaccharides unis par une liaison glycosidique)  Sucres dits complexes Polysaccharides (plusieurs molécules de monosaccharides unis par des liaisons 8 glycosidiques) Les monosaccharides 9 Les disaccharides → Dissacharides = union de 2 monosaccharides par déshydratation → Le corps ne peut absorber que des monosaccharides  Des enzymes digestives (Sucre desont malt) nécessaires pour digérer les sucres plus complexes  Intolérance au lactose: le corps ne fabrique pas la lactase, l’enzyme qui dégrade le lactose 10 Les polysaccharides → Union, par déshydratation et liaisons glycosidiques, d’un grand nombre de monosaccharides (spécifiquement le glucose): ~ 4000 unités  Polysaccharide de réserve Végétal: Amidon Animal: Glycogène  Polysaccharide structural Végétal: Cellulose (paroi cellulaire) Amidon Cellulose Animal: Chitine (exosquelette des Arthropodes) 11 Les polysaccharides 12 Exercice → Complétez le tableau suivant : Réseau de concepts des glucides → À l’aide du tableau de la diapositive précédente, élaborez votre réseau de concepts et apportez-le en classe. Les lipides Obj. 3.6 : Énumérer et décrire la composition des types de lipides. Pour chacun de ces types, décrire ses caractéristiques principales, ses rôles et en donner des exemples (diapos # 15 à 22). → Les lipides ne sont techniquement pas des polymères et ne sont pas assez gros pour être des macromolécules. → Molécules hydrophobes (ne se mélangent pas avec l’eau) plus ou moins complexes. → Forment un groupe hétérogène, dont les éléments varient par leur structure et leur fonction. 3 familles : 1. Triglycérides 2. Phospholipides 3. Stéroïdes 15 1. Triglycérides (graisses) →..Structure :  Composé de 2 types de molécules: Glycérol → Alcool à trois atomes de carbone, qui portent chacun un groupement hydroxyle. Acide gras → Longue chaîne carbonée *La molécule est hydrophobe!  Triglycéride = 3 acides gras + 1 glycérol  Chaque acide gras forme 16 une liaison ester avec le Triglycérides (graisses) → Rôle:  Emmagasiner l’énergie (Procurent plus d’énergie par gramme que toute autre molécule biologique)  Amortisseur pour protéger les organes  Isolation thermique (tissus adipeux sous- cutané) 17 Les acides gras saturés et insaturés → Acide gras: longue chaîne d’atomes de carbone et d’hydrogène (16-18 C en moyenne) 2 formes:  Saturé: Pas de liaisons doubles entre des atomes du squelette carboné Un maximum d’atomes d’hydrogène est lié à l’acide gras (Saturé en hydrogène)  Insaturé: Une ou plusieurs liaison doubles 1 atome d’hydrogène en moins sur chaque carbone (Non saturé en hydrogène)  Monoinsaturé: une seule liaison double 18  Polyinsaturé: deux ou plusieurs liaisons doubles Triglycérides saturés et insaturés 19 2. Les phospholipides → Structure :  Composé de 3 types de molécules : un glycérol deux acides gras un groupement phosphate  Les acides gras et le glycérol donnent une qualité hydrophobe à la molécule, alors que le groupement phosphate lui donne une qualité hydrophile → Rôle:  constituant majeur des membranes 20 Structure des phospholipides 21  3. Les stéroïdes * Classés parmi les lipides seulement en raison de leur faible affinité pour l’eau. → Structure et rôle :  Squelette carboné formé de 4 cycles accolés.  Différents stéroïdes se distinguent par les groupements fonctionnels particuliers attachés à l’ensemble des cycles. Cholestérol → 1 type de stéroïde, molécule essentielle aux animaux  Synthétisé dans le foie  Provient de l’alimentation → Précurseur d’autres stéroïdes, comme les hormones sexuelles  Œstrogène  Progestérone  Testostérone  Etc. 22 Exercice → Complétez le tableau suivant : Réseau de concepts des lipides → À l’aide du tableau de la diapositive précédente, élaborez votre réseau de concepts et apportez-le en classe. Les protéines Obj. 3.7 : Décrire la composition et la structure des protéines (diapos # 25 à 34). → Presque toutes les fonctions dynamiques des êtres vivants dépendent des protéines. → 50% de la masse sèche de la plupart des cellules. → L’être humain possède des dizaines de milliers de protéines différentes. → Protéine = molécule biologique fonctionnelle constituée d’un ou plusieurs polypeptides.  Polypeptides = polymère d’une unité structurale (monomère) appelée acide aminé.  On retrouve 20 sortes d’acides aminés chez les vivants, qui forment des milliers de protéines différentes. 25  Ces unités ont une structure commune. Les acides aminés 26 Liaison polypeptidique → L’union de deux acides aminés ou plus se fait grâce à une réaction de déshydratation. → La liaison entre deux monomères se nomme liaison peptidique. → Chaque polypeptide a une séquence unique en acides aminés. 27 Niveaux d’organisation structurale des protéines Niveaux d’organisation structurale des protéines → Structure primaire :  chaîne linéaire d’acides aminés qui sont attachées les uns aux autres à la manière de… Perles dans un collier Wagons de train Ordre des lettres dans un texte → La structure primaire dicte les structures secondaires et tertiaires. 29 Campbell : p.88-89 Niveaux d’organisation structurale des protéines → Structure secondaire :  Interaction entre les structures répétitives.  Certaines chaînes latérales d’acides aminés (répétitives) forment des motifs bien précis entre eux, grâce aux liaisons hydrogène Hélice alpha Feuillet plissé bêta 30 Niveaux d’organisation structurale des protéines → Structure tertiaire:  Interactions entre les chaînes latérales d’acides amines différents.  Types de liaisons: Hydrogène (chaînes latérales polaires) Ioniques (chaînes latérales charges + et -) Interactions hydrophobes (chaînes latérales non polaires) Pont disulfure (liaisons entre 2 cystéines) 31 Niveaux d’organisation structurale des protéines → Structure quaternaire :  Deux ou plusieurs chaînes polypeptidiques peuvent s’assembler de façon à former une macromolécule fonctionnelle. Les chaînes sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène.  Chaque chaîne polypeptidique constitue une sous-unité. 32 L’ordre des acides aminés → L’ordre des acides aminés détermine la nature d’une protéine particulière (comme l’ordre des lettres détermine la nature d’un mot) (train). En changeant la séquence en acide amines (substitution d’un seul acide aminé par un autre), on peut changer la nature de la protéine (FAIRE  FOIRE) Ex:  Hémoglobine: a 574 a.a. (répartis sur 4 chaînes)  Mutation d’un seul a.a. de l’hémoglobine = drépanocytose 33 L’ordre des acides aminés 34 Dénaturation des protéines Obj. 3.8: Décrire la dénaturation des protéines et les causes possibles (diapo # 35). → Les liaisons hydrogène étant des liaisons faibles, il est assez facile de dénaturer une protéine.  Elle peut se dérouler et perdre sa forme originelle.  Devient biologiquement inactive. La structure d’une protéine dépend donc de plusieurs facteurs, dont :  pH du milieu  concentration en sels  température ... 35 Fonctions des protéines Obj. 3.9: Expliquer les principales fonctions des protéines, puis donner un exemple pour chacune d’elle (diapos # 36-37). 36 Fonctions des protéines 37 Exercice → Complétez le tableau suivant : Réseau de concepts des protéines → À l’aide du tableau de la diapositive précédente, élaborez votre réseau de concepts et apportez-le en classe. Structure des acides nucléiques Obj. 3.10: Décrire la composition des acides nucléiques (diapos # 40-41). → Les acides nucléiques sont des polymères composés de sous-unités (monomères) appelées nucléotides  On retrouve 5 sortes de nucléotides  Comme pour les protéines, ces unités ont une formule chimique semblable entre ells  Deux nucléotides s’assemblent par des liaisons phosphodiester. 40 Structure des acides nucléiques 41 Types d’acides nucléiques Obj. 3.11: Nommer les 2 types d’acides nucléiques et décrire leur structure diapos #42 à 44). → Les 2 types d’acides nucléiques A. Acide désoxyribonucléique (ADN) Matériel génétique que les parents lèguent à leur progéniture. B. Acide ribonucléique (ARN) Interagit dans les mécanismes de la synthèse des protéines (ARNm, ARNt, ARNr) 42 A. Acide désoxyribonucléique (ADN) → L’ADN est composé de 2 longues chaînes de nucléotides, positionnées face à face et maintenues ensemble par des liaisons hydrogène → Les bases azotées s’assemblent toujours avec le même partenaire:  Adénine – Thymine  Cytosine – Guanine Ces paires s’arrangent en spirale de façon à former une double hélice. 43 B. Acide ribonucléique (ARN) → L’ARN est composé d’une seule chaîne de nucléotides, qui peut se replier grâce à des liaisons hydrogène, ou non. ARN messager → Comme pour l’ADN, les bases azotées s’assemblent toujours avec le même partenaire (avec une petite difference de base)  Adénine – Uracile (car pas de thymine)  Cytosine – Guanine 44 Fonctions des acides nucléiques Obj. 3.12: Résumer les principales fonctions des acides nucléiques A. ADN: c’est(diapo # 45). le matériel génétique des cellules.  Notre bagage héréditaire est donc composé d’acides nucléiques.  La séquence d’ADN qui compose nos gènes code pour la séquence de toutes les protéines de notre corps... B. ARN → ARN messager :  Transporte l’information des gènes du noyau au cytoplasme pour donner la recette de production de protéines. → ARN ribosomique :  S’associe à des protéines pour former les ribosomes. → ARN de transfert : 45  Transporte les acides aminés vers les ribosomes pour la Exercice → Complétez le tableau suivant : Exercice Réseau de concepts des acides nucléiques → À l’aide du tableau de la diapositive précédente, élaborez votre réseau de concepts et apportez-le en classe. Exercice – Synthèse des molécules du vivant 49