PDF - Origine de la vie

Origine de la vie Le commencement Les molécules inorganiques : des molécules qui ne contiennent généralement pas de carbone, avec quelques exceptions comme le CO₂. Elles se forment facilement et se trouvent dans les minéraux, l...

Origine de la vie Le commencement Les molécules inorganiques : des molécules qui ne contiennent généralement pas de carbone, avec quelques exceptions comme le CO₂. Elles se forment facilement et se trouvent dans les minéraux, l'eau et l'air. Les molécules organiques : des molécules formées de carbone (C) et d'hydrogène (H), le carbone possédant la propriété très particulière de pouvoir former de longues chaines en se liant à lui-meme. Les hypothèses pour expliquer l’origine de la vie Hypothèse de la soupe primitive Hypothèse de la pyrite Hypothèse des fumeurs noirs Hypothèse de la soupe primitive Elle suggère que de petites molécules se seraient formées dans des environnements aqueux, permettant des polymérisations qui auraient donné naissance aux biomolécules essentielles à la vie. L’énergie nécessaire pour ces réactions aurait été fournie par les éclairs, les rayons UV du soleil et l'activité volcanique. Hypothèse de la pyrite Elle propose que la Terre primitive, riche en soufre et en fer, notamment près des sources sous-marines, aurait favorisé des réactions chimiques. Le sulfure d'hydrogène (H₂S) et le fer ferreux (Fe²⁺) auraient réagi pour former de la pyrite (FeS₂), libérant ainsi de l’énergie. Cette énergie chimique aurait alors permis la formation de molécules organiques, comme les acides aminés et les sucres, directement à la surface de la pyrite. Hypothèse des fumeurs noirs Origine de la vie 1  Elle suggère que la vie pourrait être apparue au fond des océans, près des sources hydrothermales profondes, appelées fumeurs noirs. Lorsque ces fumeurs noirs se libéraient de ces cheminées, le gaz carbonique aurait pu être converti en petites molécules organiques. De plus, de petites compartiments auraient pu servir pour la formation de polymères, permettant l’évolution vers des structures plus complexes. Introduction Atome: unité de la matière électriquement neutre formée d’un noyau positif entouré d’un nuage électronique négatif. Élément: ensemble d’atomes possédant le même nombre de protons mais un nombre de neutrons variable. Molécule: ensemble électriquement neutre formé de plusieurs atomes liés et possédant des propriétés spécifiques différentes de celles des elements qui la constituent. La composition chimique des êtres vivants -Les cellules sont constituées principalement d’eau, de biomolécules( glucides, lipides, protéines, acides nucléiques et sels) et des sels minéraux. Quatre propriétés émergentes de l’eau qui contribuent à maintenir l’environnement terrestre favorable à la vie -La cohesion des molécules d’eau Il y a une liaison covalente polaire Les molecules d’eau s’attirent: à cause de la charge négatif de l’oxygène et positif d’hydrogènes(liaisons hydrogène) La tension superficielle: permet de former une surface sur l’eau (les insectes marchent sur l’eau). -La stabilisation de le temperature par l’eau Origine de la vie 2  La temperature est généralement stable parce que l’eau peut absorber ou libérer beaucoup de chaleur sans changer rapidement de température. Les variations de temperature sont plus faibles dans l’eau que dans l’air parce que l’eau a une capacité thermique élevée que l’air, qui est très faible( à cause de liaisons hydrogène). -La glace flotte à la surface de l’eau liquide Quand la glace flotte, l’eau en dessous est encore liquide donc la vie peut se former. -L’eau: le solvant dans la vie L’eau dissout beaucoup de substances et c’est là où beaucoup de rections chimique essentielles à la vie ont lieu. Monomères, Dimères et Polymères Le carbone -C’est un élément prédominant des systemes vivants à cause de son aptitudes à former de grandes molécules de plusieurs atomes. Un atomes de carbone peut se lier avec un autre atomes de carbone pour constituer de longues chaines, cela est donc necessaire pour que les organismes vivants former une grande variété de structures complexes. Les macromolécules: les petites molécules contenant du carbone qui forment des liaisons avec d’autres petites molécules en créant de grandes structures. Les monomères: Ce sont des petites molécules contentant 20 atomes au plus./ sont des petites molécules qui peut se lier avec d’autres monomères. Les dimères: Ce sont des petites molécules contentant deux monomères Les polymères: Ce sont des macromolécules, qui referment beaucoup de monomères liés ensemble./ sont des groupe de monomère liés ensemble. Les biomolécules -Les acides nucléiques Origine de la vie 3  -Les glucides -Les protéines -Les lipides Les acides nucléiques -Les nucléotides sont les unites de base de l’ADN et de l’ARN. -Les nucléotides sont des monomères alors que les acides nucléiques sont des polymères de nucléotides. -Chaque nucléotide est formé de trois éléments : Un groupe phosphate Un sucre Une base azotée (adénine, thymine [ou uracile dans l’ARN], cytosine, guanine) Les fonctions essentielles des nucléotides -Le stockage d’information L’ordre dans lequel les différents nucléotides son assemblés dans les polymères d’ADN détermine les propriétés physique et réactions chimique qui s’enchainent à l’intérieur des organismes vivants. -Le transfert de l’énergie Les nucléotides stockent et transfèrent de l’énergie L’adénosine triphosphate (ATP) joue un role dans le transfert de l’énergie, il est constitué de une base d’adénine, d’un sucre, le ribose et trois groupes phosphate. Beaucoup de réactions chimiques utilisent de l’énergie qui vient de l’ ATP. Les glucides Les fonctions essentielles des glucides Une source importante de nourriture Une système principale de stockage de l’énergie chez les organismes vivants L’apport en énergie à la constitution des éléments corporels structuraux. Origine de la vie 4  -Les molécules de sucre les plus simples sont des monosaccharides (monomères) -Des monosaccharides peuvent être liés ensemble pour former des polysaccharides (polymères) Le glucose un monosaccharide une role essentiel dans le stockage d’énergie à court terme parce que les reactions chimiques qui produisent de l’energie utilisent la degradation du glucose. est un composé important dans le métabolisme des cellules animales. Le maltose un disaccharide forme de deux molécules de glucose La cellulose un carbohydrate un polysaccharide forme des fibres parallèles qui aident à maintenir les feuilles et les tiges des plantes. L’amidon un carbohydrate un polysaccharide source d’énergie prisé par les sportifs. Les protéines Les fonctions essentielles des protéines les enzymes sont responsable pour les regulations des reactions chimiques qui participent aux processus vitaux Un soutien structural qui confère sa forme à un organisme Origine de la vie 5  -Les acides aminés sont des monomères qui participent à la construction des protéines. Il existe 20 acides aminés différents. -Un monomère d’acide aminé est composé de: un groupement fonctionnel aminé un groupement fonctionnel carboxyle une chaîne latérale( groupe R ) -Les différents groupes R donnent aux acides aminés leurs propriétés chimiques spécifiques, puisque la composition des groupes R est diversifiée, on peut obtenir une infinité de protéines différents. Les 20 acides aminés Les acides aminés hydrophobes Les acides aminés hydrophiles - Acide - Alanine - Phénylalanine - Arginine - Glutamine glutamique - Isoleucine - Tryptophane - Histidine - Serine - Cyséine - Leucine - Tyrosine - Lysine - Thréonine - Glycine - Acide - Méthionine - Valine - Asparagine - Proline aspartique Les lipides -Sont des molécules plus ou moins complexes qui ne sont pas des polymères parce que, ils ne sont pas liés par des liaisons covalents comme les autres polymères. -Caractéristique commune: ils ne se mélangent pas ou très peu avec l’eau, donc ils sont hydrophobes. -Les acides gras sont formés de longues chaines d’atomes de carbone( 16 ou 18 atomes de carbone) et d’hydrogène, et d’un groupe carboxylique (COOH) au dessus. Representation Origine de la vie 6  Les fonctions essentielles des lipides -Les triglycérides( grasses ) -Sont composés de glycérol( contient 3 atomes de carbone et trois OH, est hydrophile ) qui se former une liaison avec le groupe carboxyle de chacun chaîne d’acide gras. Réserve énergétique Structure cellulaire Representation -Les phospholipides -Sont composés de deux chaines d’acides gras, liées au glycérol, avec un groupement phosphate( ion phosphate)./ tete hydrophile ( glycérol, avec un groupement phosphate ) et pattes hydrophobe ( deux chaines d’acides gras ). -Le groupement phosphate à l’extrémité d’un phospholipide permet le molecule d’interagir avec l’eau, donc il est hydrophile. Mais les chaines d’acide gras sont hydrophobe. -Avec ces caractères, les phospholipides peuvent former une bicouche ( dans une milieu aqueux ) et cette bicouche est la base structurale de toutes les membranes biologiques Origine de la vie 7  -Les phospholipides forment spontanément des compartiments. Micelle, avec l’eau à l’éxterieur. Liposome, avec l’eau enfermé à l’ intérieur quand il se forme. Composants principaux des membranes Representation La membrane plasmique -C’est la partie de la cellule qui sert comme frontiere en séparant la cellule de son environnement. -Elle sert à capter des molécules vitales et libérer les déchets moléculaires. -Elle est aussi capable de reconnaître et de recevoir des signaux provenant de l’environnement extérieur. Origine de la vie 8  -Tout ces fonctions dependent des protéines qui forment des passages vers l’intérieur de la cellule, sont utilisés pour la communication entre les cellules. L’origine de la vie - 2eme partie L’émergence de la vie -la chimie prébiotique est quand les différentes molécules s’assemblent spontanément les unes avec les autres (en créant des molécules de plus en plus grandes). Mais cela produit aussi des possibilités fonctionnelles nouvelles comme: produire de l’energie s’ autorépliquer répliquer d’autres molécules de se combiner entre elles pour former des parties. Phénomène d’émergence de la vie -C’est quand à partir d’ un certain niveau de complexité moléculaire, la vie émerge. LUCA -Les protobiontes ou protocellules sont les ancêtres des premières cellules vivantes. C’est une assemblage de macromolécules organiques sépares du milieu Origine de la vie 9  extérieur par des membranes de phospholipides et ils possèdent un métabolisme simple et la capacité de reproduction. -LUCA serait une population de cellules qui aurait réussi à s’adapter que les autres et à transmettre cette capacité d’adaptation à sa descendance. Le dernier ancêtre à tous les êtres vivants. The last universal common ancestor Les 3 arguments qu’il y a un unité du monde vivant et qu’on descend d’une meme ligne d’ ancêtre commun: tous les êtres vivant sont formés des memes macromolécules ils utilisent la meme machinerie de synthèse protéique ils utilisent le meme code génétique On dit le “dernier” pour éviter la confusion entre LUCA et la première cellule apparue sur la Terre, cela signifie “la plus proche de nous dans le temps”. C’est après Luca que les trois domaines du vivants se sont différencies: les Bactéries, les Archées et les Eucaryotes Origine de la vie 10