Biologie Cellulaire (101-SNE-RE) Semaine 1 - Introduction à la Chimie du Vivant PDF

Biologie Cellulaire (101-SNE-RE) Semaine 1 Introduction à la chimie de la vie N.Patenaude, Automne 2024 Plan du cours Thèmes unificateurs en biologie (rappel) Chapitre 1, Concept 1.1 L’organisation chimique de la vie Chapitre 2, concept 2.1 L’eau et la...

Biologie Cellulaire (101-SNE-RE) Semaine 1 Introduction à la chimie de la vie N.Patenaude, Automne 2024 Plan du cours Thèmes unificateurs en biologie (rappel) Chapitre 1, Concept 1.1 L’organisation chimique de la vie Chapitre 2, concept 2.1 L’eau et la vie Chapitre 3, concept 3.2 Le carbone Chapitre 4, concept 4.2, 4.3 1.1 Thèmes unifiant les concepts fondamentaux en biologie Thème 1 : De nouvelles propriétés émergent à chaque niveau de la hiérarchie de l’organisation biologique. Tissus Organes Système Organisme Population Cellules Communauté Organites La cellule, unité élémentaire de la structure et de Écosystème Molécules la fonction d’un organisme Atomes 1.1 Thèmes unifiant les concepts fondamentaux en biologie Thème 2 : Les processus du vivant reposent sur l’expression et la transmission de l’information génétique. Volet génétique après la semaine de relâche 1.1 Thèmes unifiant les concepts fondamentaux en biologie (rappel!) Thème 3 : Le transfert et la transformation d’énergie et de matière sont essentiels à la vie. Volet métabolisme cellulaire  1.1 Thèmes unifiant les concepts fondamentaux en biologie (rappel!) Thème 4 : Les interactions jouent un rôle important dans les systèmes biologiques, de la simple molécule à l’écosystème. Volet métabolisme cellulaire  2.1 La matière est constituée d’éléments chimiques purs ou combinés; les éléments combinés forment des composés. Sur 92 éléments chimiques naturels, 20- 25% sont essentiels. C, H, O, N constituent 96% de toute la biomasse. Oligoéléments : éléments en infime quantité, essentiels au fonctionnement du vivant. (eg Fe dans l’hémoglobine) Quel composé explique la présence d’un fort % d’oxygène? L’eau et la vie H2O : structure simple qui cache des propriétés extraordinaires qui rendent l’eau indispensable à la vie. Les électrons mis en commun dans les liaisons covalentes passent plus de temps aux environs de l’atome d’O que de l’H. L’eau est une molécule polaire. L’atome H d’une molécule d’eau subit l’attraction de l’atome d’O d’une autre molécule d’eau. -> liaison hydrogène entre les molécules. 3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie Propriété émergente #1 : La cohésion des molécules d’eau Les molécules d’eau s’attirent entre elles (cohésion) et adhèrent à d’autres surfaces (adhésion). Ces propriétés sont essentielles pour le transport de l’eau dans les plantes, par exemple. 3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie Propriété émergente #2 : La stabilisation de la température par l’eau L’eau peut absorber ou libérer une grande quantité de chaleur sans changer de température de manière significative. Cela aide à réguler la température des organismes et des environnements. 3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie Propriété émergente #3 : L’eau possède une masse volumique plus petite La glace flotte à la surface de l’eau liquide à l’état solide que liquide. Cette transformation est due à la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d’eau, qui s’organisent en une structure cristalline. Cette propriété est cruciale pour les écosystèmes aquatiques, car elle permet à la vie de survivre sous la couche de glace pendant les mois froids. 3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie Propriété émergente #4 : L’eau : le solvant fondamental de la vie L’eau est un solvant très polyvalent grâce à la polarité de ses molécules. L’eau dissout les nutriments, les minéraux et les gaz, facilitant leur transport et leur utilisation par les cellules. 3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie L’eau et la vie cellulaire L’eau est un réactif chimique important. Eg photosynthèse Le carbone : l’élément fondamental des êtres vivants Lipide Glucide Acide nucléique Qu’ont en commun ces molécules? Protéine 4.2 Les atomes de carbone peuvent former une grande variété de molécules en se liant à quatre autres atomes Molécules organiques Molécules à base de carbone Unies par liaisons covalentes Les composés organiques petits ou gigantesques et servir de molécules structurantes pour le vivant. 4.2 Les atomes de carbone peuvent former une grande variété de molécules en se liant à quatre autres atomes La présence d’un lien double engendre une molécule très différente en 3D. 4.2 Les atomes de carbone peuvent former une grande variété de molécules en se liant à quatre autres atomes Les propriétés des molécules organiques dépendent de leur squelette carboné et de leurs groupements fonctionnels 4.2 Les atomes de carbone peuvent former une grande variété de molécules en se liant à quatre autres atomes Hydrocarbure : molécule organique formée uniquement de C et H. Les hydrocarbures sont peu abondants dans la plupart des êtres vivants, mais certaines molécules organiques comportent des parties composées uniquement de C et H. Ex. les graisses, qui ont 3 chaînes d’hydrocarbures (appelées acides gras), liées à une composante qui n’est pas un hydrocarbure Les hydrocarbures (et les molécules comportant des chaînes d’hydrocarbures) sont : Non-polaires ou peu polaires Non-solubles dans l’eau (hydrophobes) Capables de libérer beaucoup d’énergie (ex. graisses chez les Animaux) 4.2 Les atomes de carbone peuvent former une grande variété de molécules en se liant à quatre autres atomes Isomères : composés ayant la même formule moléculaire, mais pas la même configuration. Deux isomères auront des propriétés différentes l’un de l’autre (généralement, un seul des deux est actif au plan biologique). Ex. 2 isomères de la méthamphétamine : Énantiomère S = drogue stimulante « crystal meth » Énantiomère R = décongestionnant en vente libre 4.3 Le comportement chimique des molécules dépend de quelques groupements fonctionnels Groupement fonctionnel : groupement chimique conférant des propriétés particulières lorsque rattaché à un squelette carboné 4.3 Le comportement chimique des molécules dépend de quelques groupements fonctionnels Les groupements chimiques les plus importants dans les processus de la vie : 4.3 Le comportement chimique des molécules dépend de quelques groupements fonctionnels Les groupements chimiques les plus importants dans les processus de la vie : 4.3 Le comportement chimique des molécules dépend de quelques groupements fonctionnels Les groupements chimiques les plus importants dans les processus de la vie :