Chapitre 2 Flashcards
1
Q
Polarité des molécules. Sont-elles toujours polaires ?
A
- Non on peut avoir des molécules polaires et des non polaires. Celles qui sont non polaires s,expliquent par une électronégativité de même valeur (O2) ce qui cause un annulation de la polarité. Dans d’Autres cas, ce sera la disposition de la moléécules et des liens qui va faire qu’elle ne sera pas polaire (annulation des charges)
2
Q
Qu’est-ce que le rayon Van der Waals
A
- ON peut voir les atomes commes des billes qui ont des nuages d’électrons qui tournent autour d’ellent. Ces atomes lorsqu’ils se rapprochent vont ressembler à des billes, mais arrivées à une certaine distance il va y avaoir une répulsion provenant des nuages d’électrons, cette distance (rayon) est le rayon de van der waals. La taille de chaque atome se caractérise par le rayon de Van der Waals
3
Q
Explication du comportedment des électrons lors d’une liaison hydrogène et le comment du pourquoi ?
A
- Lors d’une laisosn d’hydrogène, les différents atomes reliés entre eux vont faire un partage partiel d’électrons. Ceci s’anlayse par le fait que les deux atomes ont une distance entre elles qui est inférieure à celle de la somme de leurs rayons de Van der Waals. Va de l’atome qui est dans la liaisons covalente à l,atome qui est le receveur, celui en lien avec l’hydrogène (liaisons H)
4
Q
Longueur et force des liaisons H en fonction des conditions
A
- La longueur de la liaisons H est plus grande que la liaiosns ionique. Cependant, il va y avoir une différence entre les forces des liaisons en état solide et liquide. Ici c’est le liquide qui nous intéresse particulièrement. Elles vont être moins fortes que les ioniques en slt’ aqueuses
5
Q
Forces d’Attraction Van der Waals les expliquer ?
A
- Toutes ces liaisons sont crées apr des attractions électrostatiques. Pour les forces de Van der Waals par exemple, on va parler de charges électriques fluctuantes. Ainsi, les atomes sont attirés les uns vers les autres jusqu’à ce qu’elels rencontrent la distance de leurs rayons prédefinis. À ce moment, il ne va plus avoir de l’attraction, mais plutôt une répulsion. Ainsi, à une distance un peu plus élevée il y a une attraction dite Van der Waals qui sont toutes individuellement très faible, mais qui peut devenir importante si les interactions de ce type sont importantes et nombreuses
- Plus particulièrement, on parlait de forces fluctuantes. On suppose que les électrons autours de l’atome vont se séparer à l’occasion par hasard pour donner une charge – et positive. Pour un atome illustré à droite, il y aurait aussi une séparation fluctuante et donc une attraction entre les deux atomes. Ceci a une orgine qui est quantique causée par l’attraction et non l’annulation des charges. L’explication en tout temps est la présence de charges fluctuantes
6
Q
Équilibre des forces de Van der Waals entre deux atomes
A
- La distance entre les noyaux de deux atomes va se rapprocher avec l’attraction qui va atteindre un pic après un certain temps. Une fois rendu au pic où il y a la somme des deux rayons de Van der Waals des atomes on va avoir une post répulsion avec un signe + qui va être très fort
- On a une diminution assez drastique de l’attraction Van der Waals avec les distances. Ainsi, pour avoir une force importante, il faut que les atomes soient en contact assez intimes
7
Q
Longueur et forces des forces Van der Waals selon les conditions
A
- La force va dépendre des atones en jeux. Sur ce, il est important de savoir que la force d’attraction de Van der Waals n’est pas affectée par l,eau et peut se faire avec n’importe quels atomes.
- Cette force va se produire si deux atomes se rapprochent, mais elle est la plus faible parmis les différentes forces d’attractions. Elle peut cependant quand même avoir un rôle important pour la stabilité d’une protéine ou d’une molécule
8
Q
Qu’est-ce qu’un modèle compact?
A
- C’est une représentation souvent utilisée dans laquelle la géométrie des liaisons et des rayons de Van der Waals sont représentés avec précision.
9
Q
Molécules hydrophiles
A
- Ce sont les molécules ou les substances qui se dissout dans l’eau et qui sont composées d’ions et de molécules polaires qui vont eprmettre d,Attirer les molécules de l’eau par l’effets de leurs charges électriques. Ceci aura pour effet de favoriser leur séparation.
10
Q
Explication de figure où il y a molécules hydrophiles dans de l’eau
A
- On a une illusatrtion avec le Na+ et le Cl- où il y a la solvation des ions par l’attraction des molécules d,eau à la charge négative du chlorure et l’attraction des molécules Na+ à L’oxygène. Ceci mène à une séparation des ions et donc une dissolution.
- Pour l’urée, il y a plusieurs liaisons qui peuvent se former avec les multiples H donc on peut avoir multiples liaisons H ce qui a pour effet de mener à une solvation de l’urée et des molécules polaires.
11
Q
Molécules hydrophobes
A
- CE sont des molécules non polaires qui sont générlament non soluble dans L,eau. Ceci est le cas pour les hydrocarbures qui contiennent plusieurs liaisons C-H. Ceci mène à un manque d’attraction avec les molécules d’eau ce qui fait qu’elles ne vont aps entourer ces molécuels pour les séparer, mais plutôt rester de leurs bords. Impossibilité de faire de la solvation
12
Q
Figure de molécules hydrophobes dans de l’eau
A
- On a une chaîne latérale d’acide aminé avec deux groupements méthyls. On voit que les molécules d,eaux présenentes dans le réseaux de liaisons hydrogènes de l’eau ne sont aps attirer vers ces molécules
- Le fameux réseau de liaison hydrogène qui ets toujours en arrangements, avec des molécules d’eau liées les unes aux autres par les liaisons hydrogènes. Dans ce cas, il n’y aura pas de liaisons avec des groupements hydrogènes
- Ce qui va se passer c’est qu’on va avoir les molécules non polaires vont défaire les liaisons hydrogènes ou la structure de l,eau à cause des liaisons hydrophobes et la tendance des molécules hydrophobes de se réunir ensemble ce qui va venir ultimement déranger le reseau de liaison de l’eau
13
Q
Explication des liaisons hydrophobes
A
- En soit, ce ne sont pas vraiment des liaisons, mais plutôt un effet de répulsion occasionné par l’eau. En fait, l’eau va forcer les groupements hydrophobes à se regrouper parce que ça va minimiser leurs effets de rupture des liaisons hydro de l’eau.
14
Q
L’effet hydrophobes
A
- L’effet hydrophobes est l’insolubilité de l’huile et d’autre molécules non polaires dans l’eau. Si tu mélanges de l’huile avec de l’eau ce qui va permettre d’avoir un phénomène spontané qui est appelée le démixage qui est une séparation des phases. Ceci peut se comparer à si tu mélangeais des billes rouges et bleues on ne va pas voir de démixage. Sinon l’éthanol ne fait pas de séparation : rare comme phénomène, étrange et unhabituel
15
Q
Exemple de substances hydrophobes solubles dans des substances non polaires
A
- CCl4 ou cuclohexane ou huilde d’olive
- Ce sont des substances hydrophobes
16
Q
Comment les molécules organiques peuvent interragir avec d’autres molécules (quelles forces)?
A
- Les forces de Van der walla, les attraction hélectrostatiques et les liaisons hydrogènes. On a aussi une importance pour la répulsion des groupements hydrophobes de l,eau.
- Les liaisons chimiques faibles avec l’effet hydrophobes vont faire en sorte que des molécules comme des protéines peuvent se lier à cause de la présence de nombreuses liaisons faiblesé Pour faire des liaisons Van der Waals il faut avoir un contact intime parce que sinon il y a une diminution de la force avec la distance. L’histoire de la force moyenne qui est 1/20 fois plus faibe que les liens covalents fait que pour contribuer à la stabilité du complexe elles doivent être nombreuses.
17
Q
Énergie importantes pour la cellule
A
- Quelques énergies qu’il faut mettre pour permettre le bris d’un lien. Pour l’ATP, on voit que la force est 10 fois plus faible que la liaisons C-C. Ainsi, on voit ici que les liaisons phosphates sont relativement faibles mêmes si on dit qu’elles sont des liaisons à forte énergie par rapport à la liaisons covalente typique.
- La cassure d’une liaison non covalente est à peu prêt 20 fois moins forte que les covalentes
- Pour le mouvement thermique moyen qui est une liaiosn qui aurait une force semblable au mouvement thermique on voit que le contenu est faible (si liaison elle serait défaite donc faible)
18
Q
Quelles sont les énergies représentées pour les énergie importantes pour les cellules ?
A
- Ce ne sont pas les énergies libres de ?, mais plutôt une mesure de l’enthalpie, surtout de chaleur qu’on doit fournir pour briser les liaisons. Ce n’est pas de l’énergie libre permet de mesurer la force des liaisons.
19
Q
Explication de la liaisons de deux macromolécules à surface complémentaire
A
- On peut voir l’effet de deux macromolécules qui ont des liaisons ioniques et qui peuvent avoir des liaisons non covalentes. Il y a un contact intime qui permet d’avoir un complexe stable
- Les liaisons intimes permettent d’avoir un complexe stable. Pour les antigène lié avec avec son anticorps on voit qu’il y a une force moyenne de 20-30 (complémentarité des sucres) : même si ces liaisons de Van der Waals et les autres et les autres qui peuvent les fixer ensemble sont présentes, ce sont les intercation intime et la distance définie par Van der Waals qui permet cette stabilité.
20
Q
Solubilité commentaire
A
- Ce qui se ressemble s’Assemble ! (polarité). Avec cette notion, il est possible d,expliquer la solvation comme celle de molécules de sucres dans l’eau ou encore l’urée ou l’éthanol qui va être entourée par les molécules d,eau (polarité avec polarité) permettant la solvakltion et la séparation des molécules
21
Q
Éléments essentiels de construction de la cellule et les éléments cellulaires de grande taille
A
- On a les sucres qui vont faire les polysaccharides
- Les acides gras qui vont faire les graisses, les lipides et les membranes
- Les aminoacides qui vont faire les protéines
- Les nucléotides qui va faire les acides nucléotiques
22
Q
Explication de l’hydrolyse et de la condensation dans des réactions
A
- On a deux molécules, soit une molécule A-H et une molécule B-OH. Pour relier ces deux molécules, il sera nécessaire de faire une réaction de condensation qui va permettre de relier la molécule A et B tout en relâchant de l’eau dans le processus. Une fois cette molécule crée, il est possible de la dégrader pour retrouver à la fin les deux sous-unités AH et BOH. Pour cela, il faut afire une réaction d’hydrolyse qui consiste à l’ajout d’une molécule d’eau à une liaison menant au bris de celle-ci.
23
Q
Quelle est la différence en terme d’énergie entre la condensation et l’hydrolyse ?
A
- Une condensation est énergétiquement défavorable puisqu’elle ne va pas se faire de manière spontannée et demande un apport d’énergie. En général, ces réactions sont des réactions de biosynthèse puisqu’il ets nécessaire de faire un apport d’énergie pour qu’elles se produisent. D’un autre côté, l’hydrolyse est une réaction dite spontanée qui ne demande pas un apport en énergie. Elles vont souvent servir d’apport d’énergie pour d’autres réactions.
24
Q
Implication des liaisons chimiques dans la structure de molécules comme les protéines ou ARN
A
- On a des chaînes avec de nombreuses conformations possibles qui sont non stables, non conformées et non structurés. Avec une molécule, on peut cependnat faire une molécule qui a une conformation stable. Celle-ci est permise par les liaisons chimiques. Si celles-ci sont détruites, on aura une dénaturation de la molécule la rendant non fonctionnelle.
25
Expérience ppur démontrer la dénaturation de molécules
- On a fait une expérience où l’on part avec une protéine purifiée, donc séparée d’autres composés, qui a été exposée à de fortes concentration d’urée qui forme beaucoup de liaisons d’hydrogènes ce qui aura donc pour effet de défaire des liaisons d’hydrogènes de la protéine en leur faisant compétition menant donc à sa dénaturation. EN enlevant par la suite l’urée, il était possible pour l’urée de reprndre sa fomre initiale et donc sa fonction. Ceci prouve donc que la conformation de la protéine est déterminée que par sa séquence d’acides aminés. Ceci n’est cependant pas le cas pour toutes les protéines ! Certaines ont besoin de chaperonnes
26
Expliquer la formation de macromolécules et d’assemblage de macromolécules
- On commence avec des sous-unités qui sont des acides aminés ou encore des nucléotides qui vont se lier entre elles par des liaisons covalentes et non covalentes pour former des chaîne de nucléotides ou chaînes polypeptidiques. Ces macromolécules liées par des liaisons covalentes peuvent ensuite se relier par des liaisons non covalentes permettant de faire des assemblages de macromolécules.
27
Quelle est la distinction entre une molécule et assemblage de macromolécules ?
- Les macromolécules sont composées de sous-unités alors que les assemblages de macromolécules sont composés de plusieurs macromolécules qui sont reliées par des liaisons non covalentes et formées apr des macromolécules de différents types (protéine et Arn pour le ribosome).
28
En quoi sont utiles les liens non covalents pour la structure de macromolécules ?
- Elles vont permettre de relier différentes macromolécules ensmeble pour former par exemple le ribosome ou encore former d’autres assemblages de macromolécules.
29
Quelles sont les différentes voies métaboliques ?
- Il y a la voie anabolique qui sert à la synthèse et la voie catabolique qui sert à la dégradation. Ces deux métabolismes peuvent se faire en série de multiples réactions.
30
Décrire le cycle de ces deux voies métaboliques
- On a les substances alimentaires qui par des voies cataboliques (relâche de la chaleur) peuvent être converties en petites molécules qui vont servir d’éléments pour la biosynthèse de sous-unités comme les acides aminés. Il y aura dans ce cycle des formes utiles d’énergie comme l’ATP, formée par l’ADP et une molécule de phosphate inorganique dans une suite de réaction, qui vont permettre les réaction de la voie anaboliques qui vont utiliser les sous-unités provenant de la biosynthèse pour faire un assemblage de macromolécules
31
Quel type de réactions sont l’anabolisme et le catabolisme?
- Catabolisme = hydrolyse et anabolisme = condensation
32
Respiration et photosynthèse
- Ces processus sont complémentaires. Avec la photosynthèse, les plantes prennent l’énergie de la lumière combinée avec du CO2 pour former des sucres et des molécules organiques tout en relâchant de l’oxygène dans le processus. Lors de la respiration, les animaux prennent de l’O2 transformée en eau ainsi que des scures et autres molécules organiques pour faire de l’énergie de liaisons chimique utile tout en relâchant du CO2.
33
Cycle du carbone
- Il est grandement recyclé par la photosynthèse et la respiration, mais il va aussi être recyclé dans les matières organiques. Ceci ne sera pas le cas pour des composés qui vont s’accumuler dans des milieux qui stockent une quantité massive de matière organique comme les tourbières. Dans ces cas, le carbone restera en place jusqu’à ce qu’il sera relâché à nouveau par utilisation des milieux ou autre.
34
Expliquer l’oxydation et la réduction
- Ce terme s’applique à toutes les réactions où il y a transfert d’électrons entre deux atomes. On va utiliser le terme oxydation quand un atome ou une molécule pert un électrons et réduction quand un atome ou une molécule reçoit un électron. (OIL RIG)
35
Est-ce que l’oxydation et la réduction sont des réactions qui se produisent séparément ?
- Non ce sont des réactions qui se produisent simultanément (oxydo-réduction).
36
Dans quel contexte pouvons-nous utiliser les termes oxydation et réduction ?
- Lorsqu’il y a un déplacement d’électrons entre des atomes liés par une liaisons covalente. Lorsqu’un atome se lie à un atome de manière covalente et qu’il a une forte affinité pour les électrons comme l’O ou le Cl ou Sl, il va abandonner une plus graande partie d’électrins et former une liaison polaire. Ainsi, les liaisons polaires peuvent être considérés comme des phénomènes de réduction et d’oxydation. Ceci se passe lorsque la charge positive ou négative devient plus importante qu’à la normale dans des molécules
37
Comment on forme une molécule polaire ?
- Ceci se passe lorsque dans une liaison polaire il y a des électrons qui passe plus de temps proche d’un atome, soit celui plus électro négatif. Celui qui aura la charge partielle positive sera oxydé et l’autre sera réduit.
38
Oxydation dans des molécules à squelette de carbone
- On voit que la forme la plus réduite est le méthane et celui qui est le plus oxydé est le dioxyde de carbone. On voit que graduellement, avec le changement d’atomes dasn la molécule ou des types de liaisons, la molécule devient de plus en plus oxydée. À chaque étape, les électrons sont de plus en plus éloignés du carbone ce qui est représenté dans la figure par la grandeur du cercle bleu. Ce sont des liaisons non polaires dans ce cas (méthane) qui, avec un ajout d’oxygène, permettent d’avoir un effet de L’électronégativité menant à une perte et un gain d’électrons (gain = oxygène, perte = carbone).
39
Expliquer la polarité des liaisons vs la polarité des molécules
- Il y a des molécules qui ont des liaisons polaires mais qui ne mène pas à une molécule dite polaire. Ceci est causé par l’angle des atomes qui mènent à une annulation des deux pôles (électronégativité simialire donc partage des électrons la même). En ce sens, la molécule n’est aps polaire, mais elle possède deux liaisons polaires. D’un autre côté, des molécules comme l’eau permettent d’avoir une molécule polaire par la disposition des atomes permettant d’avoir une attraction différente pour les électrons. Un atome attirent plus les électrons menant à la présence d’une charge.
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Qu’est-ce que le résultat de l’oxydation d’un composé organique ?
- Il a pour résultat d’augmenter le nombre de liaisons carbone hétéroatome ou à diminuer le nombre de liaisons carbone hydrogène. La réduction a pour effet de diminuer le nombre de liaisons coarbone hetero atome ou a augmenter le nombre de liaisons carbone-hydrogène (heteroatome = O, N, S ou halogène).
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Hétéroatomes vs carbone
- Les hétéroatomes comme l’oxygène ou encore l’azote sont reconnus comme étant plus électronégatifs que le carbone. Ceci a pour effet de faire diminuer la densité électronique du carbone lorsqu’il va se lier et donc mener à une oxydation. liaisons polaires.
42
Oxydation du carbone (graduation)
- On voit que plus il y a d’hétéroatome, plus le carbone sera oxydé!
43
Qu’est-ce que le concept d’électronégativité permet de comprendre ?
- La polarité des molécules et donc la solubilité de composés polaires en solution acqueuse
- Les liaisons hydrogènes et donc entre-autre la structure de la double hélice de l’ADN
- L’oxydo-réduction et donc l’oxydation du glucose avec la synthèse de l’ATP
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Qu’est-ce que la déshydrogénation ?
- Lorsqu’une molécule capture un électron il ets possible qu’elle capture en même temps un proton. Ainsi l’effet net est A + e- + H+ = AH. Même si dans cette réaction on a l’implication d’un électron et un proton, il reste que cette réaction est une réduction et que son contraire (déshydrogénation) ets une oxydation
45
Qu’est-ce qui est énergétiquement favorable et défavorable ?
- En général l’oxydation est favorable parce que comme avec le glucose qui doit être convertis en oxygène on va faire une série d’oxydation (demande pas d’énergie, catalyse). Cependant, en général, la réduction est défavorable donc on doit fournir de l,énergie pour que ça se produise (biosynthètiques).
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Quel est le rôle des enzymes et comment fonctionnent-elles ?
- Les celluels vont utiliser des enzymes pour faire des catalysation et faire une série de réaction pour receuillir de l’énergie utile.
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Explique l’équilibre chimique. Est-ce que toutes les réactions ont un équilibre parfait?
- En principe, toutes les réactions chimiques sont réversibles, ce qui fait qu’il y a une réaction directe et indirecte dans tout le processus de la réaction. Cependant, pour certaines réactions, les produits vont être plus favorisés à l’équilibre que les réactifs ce qui va faire qu’ils vont être fortement favorisés à l’équilibre. Dans ce genre de réaction, on ne prendra que compte de la réaction directe. On dit aussi qu’elles sont irréversibles. Les irréversibles seront illustrés par la présence d’une flèche unidirectionnelle.
48
Équilibre pour des réaction cellulaire.
- Certaines réactions sont qusi irréversibles dans le mauvais sens, c’est-à-dire inversement à ce que l’on voudrait (réactifs majoritaires à l’équilibre). Pour ce genre de réaction l’ATP jouera un grand rôle en amenant de l’énergie dans ses réactions énergétiquement défavorable. Elle va permettre à ces réactions quasi irréversibles de se produirent dans le mauvais sens en donnant un apport d’énergie.
49
Qu’est-ce que l’énergie chimique
- Elle représente la capacitè de faire un travail chimique. C’est-à-dire d’entraîner des réactions chimiques qui dans d’autres contextes ne se produirait pas. Dans ce cas, c’est L’ATP qui est la monnaie d’échange énergétique celluliare qui va fournir la force motrice pour de nombreuse réaction et activités cellulaires.
50
Dans quel cas on a besoin de l’ATP?
- Dans le cas où il y a des réactions qui vont dans le sens inverse (les réactifs sont favorisés). Les réactions non spontannées.
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Qu’est-ce que la constante d,Équilibre ?
- Nommée K cette constante est la concentration du produit sur la concentration du réactif (tout deux à l’équilibre). C’est la constante d’équilibre pour une réaction simple réversible.
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Nommer des exemple de réactions de type Y <- -> X ?
- Il y a des réactions fournies par les isomérases comme la phosphoglucomutase qui permettra de faire passer alpha D glucose 1 phosphate en alpha d glucose 6 phosphate et inversement. Cette réaction permet de dégrader les sucre stockés chez les animaux sous forme de glycogène pour former du glucose. Ceci est possible grâce à L,enzyme glycogène phosphorylase qui vient ajouter un phosphate à la liaisons glycosydique. Cette enzyme va permettre de catalyser cette réaction pour faire la glycolyse. exemple d,une réaction entre un réactif et un produit.
53
Quel est la constante d’équilibre pour une réaction avec plusieurs réactifs ? pourquoi?
- C’est la concentration de produits multiplié entre eux avec comme exposant le nombre de mol de chaque porduits et divisés par la multiplication des réactifs qui ont comme exposant la quantité de mol de chaque. On fait une multiplication des concentrations parce que la vitesse des deux réactions directe et indirecte dépend des collisions entre A et B et C et D. La probabilité de collasion va donc dépendre du produit de ces deux concentration
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Expliquer l’équilibre chimique sous forme de graphique
- On peut imaginer qu’on met un apport de réactif pour commencer la réaction. Ce qui va se passer est que la vitesse de la réaction directe va commencer à diminuer graduellement car il y aura de moins en moins de réactifs présent dans le milieu. Avant l’apport de réactifs, cette vitesse serait nulle, mais elle augmenterait graduellement et ce parallèlement avec l’accumulation de produits. Après un certain temps, la vitesse de réaction directe et indirecte arriverait au même niveau et on se retrouverait avec un équillibre dit dynamique par le fait que les changements se feraient entre réactifs et produits, mais il n’y aurait pas de changements dans la concentration.
55
Qu’est-ce que l’énergie libre ?
- C’est une expression de l’énergie disponible pour faire un travail comme celui des réactions chimiques. Ici, la valeur G n’aura pas d’intérêts sauf s’il y a une variation
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Lien entre l’Énergie libre et les réactions spontannée
- Les réactions dites spontanées et énergétiquement favorables vont avoir un delta G négatif (diminution de l’énergie libre) alors que celle qui vont être dites non spontannées et É défavorables pour avour un delta G positif.
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Décrire les réactions spontannée
- Ce type de réaction se produira d’elle-même et ne demandera pas d’actions provenant de l’extérieur pour qu’elle se poursuive. Cependant, il ne faut aps croire que ce type de réaction sera nécessairement plus rapides.
58
Réaction spontannée et non spintannée reliée à la formule (xy)
- Lorsqu’une réaction est dite non spontannée c’est que l’on veut que les porduits (y) produisent du x. Lorsqu’on chercher à avoir des produits par les réactifs se sera spontannée car favorisé.
59
Quels sont les quatres affirmations à propos de la réaction YX
- Elle est énergétiquement favorable
- Que ∆G est < 0
- Qu’elle est spontannée
- Que l’équilibre favorise massivement x par rapport à y
--> équivalent comme propos
60
Qu’est-ce que le principe de Le Chatelier ?
- Une modificatiuon des conditions d,un équilibre entraîne un déplacement de la réaction pour sopposer à la dite modification
61
Qu’est-ce que le ∆G° ?
- C’est la variation d’énergie libre sous une condition standard définie comme celle où les concentrations de tous les réactifs sont ajustées sur la même valeur fixe de 1 mole/litre. Cette constante dépend seulement des cracatéristiques intrinsèques des molécules qui réagissent. C,est donc une constante pour une réaction donnée.
62
Quelle est la formule pour obtenir ∆G ?
- Si un seul réactif : ∆G°+RT ln Q (Q=[x]/[y])
- Si plusieurs réactifs : ∆G°+RT ln Q (Q=[C]^c[D]^d/[A]a[B]^b)
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Comment on peut obtenir delta g 0? Explique delta g0
- À l’équilibre ∆G et le quotinet Q deviennent la constante d’équilibre donc on obtient ∆G°= -RT ln K
- La variation d’énergie libre standard d’une réaction chimique est simplement une expression mathématique de sa constante d’équilibre et est une caractéristique d’une réaction chimique 0 une autre manière d’exprimer une constante d,équilibre
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Quelles sont les conditions standards de ∆G°?
- La concentrentration de chaque réactifs =1,0M
- La concentration de l’eau de 55M
- La température de 298K
- Un pH de 7 s’applique pour delta G zéro prime et non delta g 0
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Que faire si la concentration des réactifs ne sont pas en molaire , sont ceux retrouvés dans une cellule? (diapo 35 à42 = what
- On va transformer delta G = delta G 0 + RT ln Q et delta G 0 = -RT ln K pour obtenir delta G = RT ln (Q/K)
- Avec le quotient Q/K l’équation nous permet d’Abvoir le delta G qui nous renseigne sur la distance de l’équilibre puisque les deux sont reliés de manière intime à la notion d’équilibre.
66
Que reflète la valeur très ngatibe de delta G pour l’hydrolyse de l’ATP?
- Le fait que la cellule maintient sa réaction d’hydrolyse à un ordre de 10 de grandeur de son équilibre. Si elle atteint son équilibre et que le delta g arrive à 0 la réaction va s’effectuer à une vitesse précisément égale dans un sens comme dans ’'autre. Pour l’hydrolyse de l’ATP, l’équilibre qui est atteint quand une majorité de l’ATP a été hydrolysé soit quand une cellule est morte.
67
Que nous permet delta G de comprendre ?
- Il permet de comprendre la distance d’une réaction chimique de son point d’équilibre et sur si cette réaction est spontanée
68
Expliquer la figure 2-30
- Quand le produit X et le réactif Y seront à des concentration égales, il y aura formation de X qui sera favorisée (produits). En d’Autres mots. Le delta G de Y seta négatif et celui de X sera négatif. Cependant, à cause du bombardement thermique il y aura toujours une partie de X qui sera convertie en Y.
- Pour chaque molécules individuelles on verra qu’on aura plus souvent de la conversion de Y en X et moins fréquemment de la conversion de X en Y puisqu’elle demandera une collision plus demandante énergétiquement.
- Au final, il y aura un excès assez grand de X sur Y pour compenser la faible vitesse de X en Y permettant ainsi que le nombre de molécules Y converties en X à chaque seconde puisse être exactement égale au nombre de molécules de X converties en Y à chaque secondes. À ce moment exact, la réaction sera à l’équilibre. Les concentrations de x sont plus élevées, mais la vitesse des deux réactions sont les mêmes.
69
QU’est-ce qu’il se passe si on avait 10 fois plus de Y que de X ?
- L’équilibre se ferait de toute manière, mais la concentration serait plus élevée puisqu’il y aurait aussi plus de X produits.
70
Énergie libre d’oxydation de composés monocarbonés
- On va avoir une série de réactions pour atteindre le co2 qui est la plus stable et demande le moins d’énergie. On voit que plus on est loins de cet état stable, plus le delta g est grand.
71
Que cherche à savoir la thermodynamique ? la cinétique ?
- La cinétique cherche à comprendre la vitesse pour atteindre l’équilibre
- La thermodynamique cherche plutôt à savoir le rapport produits réactifs à l’équilibre.
72
Qu’est-ce que le premier principe de la thermodynamique ?
- L’énergie peut être transformée d’une forme en une autre, mais qu,elle ne peut pas être créée ou détruite. On la formule comme le principe de conservation de l’énergie
73
Pourquoi certaine réaction sont thermodynamiquement instable mais cinétiquement stable ?
- Pour expliquer ce principe nous allons prendre pour exemple le papier qui brûle. Cette réaction est dite irréversible puisque la fumée et les cendres ne pourront jamais reprendre spontanément les gaz dissipés dans l,atmosphère chauffé pour reconstituer par elles mêmes du papier. Quand le papier brûle, l’énergie chimique est dissipée sous forme de chaleur qui n,est aps alors perdue puisqu’elle ne peut pas être créée ou détruite, mais juste dispersée de façon non récupérable dans les mouvements moléculaires thermiques aléatoires et chaotiques. En ce sens, cette réaction est thermodynamiquement instable mais cinétiquement stable parce que si on lui donne un apport d’énergie elle va brûler, mais sans énergie elle va rester stable. Elle va aller dans le sens de la réaction, mais il y aura perte d’énergie.
74
Que font les enzymes ?
- Les enzymes vont permettre d’abaisser l’énergie d’activation de certaine réaction. Chaque réaction a une énergie minimum nécessaire pour qu’elle se produise et l’enzyme permet d’abaisser celle-ci.
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En quoi l’ATP est thermodynamiquement instable, mais cinétiquement stable?
- Parce que c’est le résultat de l’hydrolyse qui est favorisé (ADP). En absence de l’ATPase qui est une enzyme, l’ATP est très stable et donc demande une énergie d’activation haute pour que la réaction se produise. En ce sens, même si la réaction est dite spontannée, elle demande tout de mêm un apport d’énergie assez élevée ce qui fait que la vitesse de réaction est relativement lente. Ceci étamt dit, sans enzyme cette r.action prendrait beaucoup de temps car nécessiterait une garnde énergie d’activation????? La même chose s’applique pour le saccharose
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Qu’est-ce que veut dire thermodynamiquement instable et cinétiquement stable?
- T = les produits sont favorisés massivement, la réaction se fait de manière spontannée
- C = Demande de l’énergie d’activation pour que la réaction se produise, la réaction sera lente
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Pourquoi est-ce que les molécules sont thermodynamiquement stable, mais cinétiquement instable?
- Parce que les molécules des organismes vivants sont relativements stables et ne peuvent passer dans un état énergétique moindre sans aucun apport d’énergie. En d’autres termes, elle nécessite une énergie d’activation qui ets une poussée au dessus de la barrière énergétique avant de pouvoir subir une réaction chimique qui la conduit vers un état plus stable. Pour l’exemple du livre, cette énergie est celle d’une allumette. Pour les cellules se pourrait être une augmentation de la température ce qui pousse les molécules à se frapper donnant ainsi un apport d’énergie.
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Décrire les courbes avec et sans catalyseurs
- À gauche on voit la réaction sans enzyme et à droite celle avec enzyme. Celle sans enzyme présente une barrière d’énergie qu’il faut passer pour faire la conversions. Pour celle avec l’enzyme, on voit que cette barrière est plus basse alors que le delta G ne change pas. C’est l’énergie d’activation qui change et non l’énergie libre standard (constante d’équilibre). L’Enzyme ne peut pas changer l’énergie libre standard qui est constante pour une température, mais elle peut venir diminuer l’énergie d’activation qui diminue la vitesse de réaction.
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Décrire la planche 2-6
- Les liaisosn de la force faible demande moins de chaleur pour être brisées et sont donc facilement hydrolysables (température instable et cinétique stable). Avec cette dynamique et ces liaisons qui la rende stable, on peut garder l’ATP, mais il va être hydrolysé en présence d’enzymes. Pour l’ATP on voit que la relation entre la constante d’équilibre augmente de manière exponentielle pour chauqe 6Kj moles. On voit donc que lorsque l’ATP est hydrolysé, ce sont les produits qui sont favorisés de manière massive en conditions standards (figure 2-49, p.84). Ceci s’explique partiellement par la force des liaisons de l’ATP qui sont 10 fois plus faible que d’autres liaisons comme la liaisons CC (p.44)
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Expliquer la figure 2-23 enzyme É libre et É activation
- On voit que l’enzyme va permettre de diminuer l’énergie d’activation ce qui va affeter la vitesse de la réaction, mais qu’elle ne pourra pas venir affecter l’équilibre de la réaction. Les concentrations finales restent les même ce qui démontre que l’équilibre n,est pas altéré.
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Message de l’effet des enzymes
- Les enzymes augmentent la vitesse des réactions chimiques catalysées, mais n’ont aucuns effets sur la constante d’équilibre et ne peuvent donc pas renverser la vapeur d’une réaction énergétiquement défavorable. (ne fournir pas d’énergie mais permet de diminuer la quantité d’énergie nécessaire!).
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Décrire courbe d’énergie requise par molécules pour le nombre de molécules
- Les molécules d’énergie moyennes si elles sont ebaucoup de nécessitent aps beaucoup d’énergie, mais l’énergie nécessaire pour une molécule si présence d’enzyme sera plus faible qu’en absence d’enzyme. Ceci s’explique apr le fait qu’en absnece d’enzymes, les molécules ont besoin d’avoir un apport d’énergie important pour faire une réaction et que cette énergie provienne de collisions entre ces molécules (vitesse de vibartion qui mène àa des collisions enytre elles menant à un apport d’énergie). Ceci étant dit, ce processus est rare. Il est donc nécessaire d’avoir les enzymes pour permettre la plupart des réactions en abaissant l’énergie nécessaire pour qu’elles se produissent, car ce processus est très rare sinon.
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Quelle autre manière on peut augmenter la vitesse de réaction?
- En augmentamt la température on va aussi augmenter le nombre de molécules qui possèdent une énergie suffisante pour dépasser l’énergie d’activation nécessaire à une réactio. Cependant, contrairement aux enzymes, ce processus est pas spécifique et vient accélèrer toutes les réactions. Les cellule sne peuvent aps non plus se permettre d’être chauffée extrêmement. Elles ont les enzymes qui sont des outils utiles et performantes à température de la cellule.
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LA force de liaison est-elle la même chose que l’énergie d’activation?
- Oui et non. Les deux représentent l’énergie qui est nécessaire pour briser une liaison chimique, mais l’énergie d’activation sera en général pour faible que la force de la liaison.
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Qu’est-ce que les réactions chimiques impliquent normalement ?
- Un état de transition où de façon concertées une liaison se brise en même temps que l’autre se forme. Ceci vient expliquer pourquoi l’énergie d’activation est d’habitude plus faible que la force de liaison. En même temps qu’il y a une liaison qui se brise, il y en a une autre qui se créé ce qui explique le fait que la formation d’une liaison demande une énergie d’activation plus faible. C’est aussi pour cela qu’on a une énergie d’activation plus faible que l’énergie de liaison. Avec la diapositive 85 on voit ce phénomène où quand BC est en train de se briser AB est en train de se former ce qui vient demander moins d’énergie que si on devait tout briser. EN fait, l’état de transition arrive lors que l’apport de l’énergie d’activation est présent, mais les molécules dans cet état n’ont pas leurs liens complètement brisés car elles sont encore en contact intimes entre elles. D’un autre côté, lorsqu’on fournit l’énergie de la force des liaisosn on se retrouve dans un état où les liaisons sont complétement brisées et ne peuvent plsu se reformer sauf si la réaction ets forcée vers le côté opposé.
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La réussite des organismes vivants est associée à quoi?
- La capacité des cellules de produire plusieurs types d’enzymes qui sont dotées de propriétés spécifiques précises contenant un site actif qui est une poche ou un sillon en leu intérieur qui leur permet de s’attacher à un substrat qui leur est spécifique.
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Expliquer le cycle d’une enzyme
- L’enzyme trouve la molécule A qui est son substrat ce qui va mener à la formation d’un complexe enzyme substrat entre-elle causé par des attractions entre celles-ci. Après un certain temps, la proximité du substrat avec l’enzyme va mener à la formation du substrat en produit. Celui-ci étant moins attachés à L’enzyme va se détacher du site d’Action ce qui va permettre de rendre le produit disponible dans l’environnement et l’enzyme disponible pour une nouvelle réaction.
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Comment pouvons-nous favoriser des réactions qui sont d’habitude énergétiquement défavorables ?
- Ce qui va se passer pour beaucoup de réactions lorsqu’elles sont énergétiquement défavorables et contiennent donc un delta G positif est qu’elle va être couplée à une autre réaction qui est de son côté énergétiquement favorable. Il faut que la réaction en bleue soit fortement négative pour que ça soit possible et permette de conduire la réaction rouge pour qu’elle se produise. Ceci se fait parce qu’il y a une modification nette de l’énergie libre de cette paire de réaction couplée est de zéro. Les voies métaboliques vont souvent être formées par le couplage de rct catalytisées par des enzymes d’une manière que l’énergie libre totale ne soit pas négative.
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Le couplage de réaction est possible thermodynamiquement comment ?
- Parce que le changement global d’énergie libre pour un ensemble de réaction couplée est la somme de variation d’énergie libre de chacune de ses étapes constitutuve. Ce qui faut comprendre c’est qu’il ets possible d’additionner les valeurs de delta G 0. Si on a une réaction avec un delta G 0 de + 5 et une autre de -13 et qu’elles se produisent en même temps le delta g 0 de la rxt sera de -8 Kj/mole. Ainsi, on peut avoir une réaction dite favorable si la seconde rxt et après la première.
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Comment l’énergie libérée par l’oxydation des molécules alimentaires est gardée ?
- Elle va souvent être stockée temporairement avant de pouvoir être dirigée vers la construction des nombreuses autres molécules nécessaires à la cellule. Dans la plupart des cas, l’énergie sera entreposée dans un petit ensemble de molécules porteuses qui vont diffuser rapidement à travers la cellule depuis leurs sites de formation vers les sites où l’énergie est utilisée pour les activités cellulaire (par transport actif ou encore mouvement de protéines, etc.).
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Quelles sont les molécules porteuses les plus importantes ?
- L’ATP, le NADPH, et le NADH. Elles utilisent ces molécules de transport comme monnaie pour payer des réactions qui autrement ne pourraient pas avoir lieu.
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Comment les molécules se servent de ces molécules porteuses ?
- Elle s’en servent pour entraîner des réactions énergétiquement défavorables mais qui sont essentielles dans la vie. CE sont souvent des réactions énergétiquement défavorables avec u delta G 0 positif et un besoin d’énergie.
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Comment se fait le transfert d’énergie ?
- Les molécules porteuses vont être d’abord créée dans les réactions énergétiquement favorables lors de l’oxydation des molécules alimentaire possédant de l’énergie afin de donner des molécules alimentaires oxydées. Cette réaction étant faite va permettre de produire de l’énergie qui sera à son tour utilisée (et transportée) pour des réactions dans l’anabolisme de molécules disponibles dans la cellule ce qui va permettre de créer des molécules nécessaires à la cellule et elle-même énergétiques.
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Cycle de l’ATP et ses rôles
- On a des processus qui produisent l’ATP (catabolisme de glucides et lipides) ce qui permet de faire de la synthèse d’ATP à partir d’ADP. Une fois l’ATP synthétisé, il est possible de l’utiliser, une fois transporté dans la cellule, dans des processus qui le demande comme le transport actif, le mouvement de la cellule ou encore la synthèse chimique de molécules.
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Comment l’ATP permet de donner de l’énergie ? Qu’est-ce qui est faux comme affirmation et vrai?
- L’hydrolyse de l’ATP peut être couplée pour actionner des réactions défavorables énergétiquement en présence d’une enzyme catalyseur approprié. ceci est faux. Cette phrase est probléatique puisque l’hydrolyse de l’ATP signifie qu’il y a clivage de la molécule d’ATP en ADP et Pi par l’ajout de l’eau, mais ce n’est pas le cas. L’ATP va plutôt fournir l’énergie par transfert de groupe plutôt que par simple hydrolyse.
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Comment se passe le transfert de groupement phosphate? (ex avec glucose)
- On a une réaction qui est catalysée par une enzyme qui est l’hexokinase qui elle va prendre le glucose et le mettre en glucose 6-phosphate. Le transfert de groupement phosphoryl se fera par une kinase qui va faire le transfert de groupement phosphoryl sur le glucose.
- On a la liaison phosphate hydride qui va être le groupement phosphore qui va être transféré sur le hydroxyl d’une molécule cible ce qui va donner au final un ADP avec ybe molécule phospho esther. Le groupement est transféré sur une molécule cible. Ce qu’il se passe est que l’énergie stocj.e dans l’ATP est utilisée pour réunir deux molécukes par transfert de groupement phosphoryks. (ex : biosynthèse d’un acide aminé à partir d’un autre acide aminé).
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Résultat du tranfert de phosphoryk
- Un phosphate
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Expliquer la biosynthèse de la glutamine
- L’Acide glutamique en glutamine est difficile è faire car c’est une réaction non spontannée. On favorise l’acide glutamine avec l’ammoniac et non le glutamine donc on va faire un groupement de transfert du groupement phsophoryl avec l’acide glutamine suivis apr une deuxzième réaction avec de l’ammoniac pour faire la gluatmine. On fait deux réactions non spontannées pour remplacée une non spontannée. L’ATP permet de fournir de l,énergie pour faire la réaction dans le sens contraire de ce qui ets favoriés par l’équilibre. L,ajout de l,ammoniac fait aprtir le groupement phosphoryl qui avait été ajouté par l’ATP.
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QU’est-ce qu’il se passerait s.il y avait hydrolyse de l’ATP?
- L’ATP serait tout simplement dégradée par l’hydrolyse et par la chaleur de la réaction. Il y aurait eu une perte de chaleur.
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Où va l’ATP?
- Il va aller vers des sites de consommation qui sont de nombreux phénomènes et réactions qui recquièrent de l,énergie (Delta G est positif). Elles doivent être couplées avec un transfert de pjosphate ou pyrophosphate (transfert 1 p ou 2). Il y a beaucoup de réactopms métaboliques qui vont utiliser l’énergie libre Gibbs de l’ATP. Son énergie sera souvent utilisée pour la synthèse de molécules comme les polymères biologiques.
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Formation de polymères
- La réaction implique le même type de mécanisme (condensation) qui demande de l’ATP ce qui permet la synthèse de polysaccharides, des protéines, chaînes d’acides nucléiques. Un monomère viendra se coller à la chaine de polymères
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Quelles sont les différentes manières de polymériser des polymères?
- Pour les protéines et les acides gras, chaque monomère possèdent une liaison qui sera utile pour l’ajout du monomère suivant (polymérisation par l’avant)
- Pour les acides nucléique, il y a chaîne naissante où les monomères vont s’ajouter, mais chaque monomère possède son lien qui permet son ajout = polymérisation par l’arrière
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Quelles molécules participent d,oxydo-réduction et réactions couiplées de la cellule ? EN quoi sont-elles spécialisées ?
- On a le NADPG et NADH qui sont des molécules spécialisées dans le transport d’électrton.
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Comment se passe le transport d’électrons ?
- Ce qui va se passer c,est que l’oxydation d,Une molécule va rendre possible la synthèse de NADPH. Cette molécule sera par la suite utilisée pour faire la réduction d’une autre molécule.
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Structure du NADPH et NADH ?
- Le NADH n’aura pas le groupement P au bout du ribose et le NADPH l’aura. Le H sera rajoutée sur le cycle nicotinamide pour le NADPH.
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Quels somnt les différents rôles de NAD et NADPH
- On a le NAD qui va faire de l’oxydation pour le catabolisme. Il sera conservé dans la cellule sous forme de NAD+ et non NADPH
- Le NADPH est réducteur pour l’anabolisme des réactions de biosynthèse comme le cholestérol
- Ces molécules sont donc maintenues à des concentration différentes et dans des répartements différents.
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Rôle transporteur électrons mitochondrie
- Le transporteur NAD est utilisé comme transporteur d’énergie. Après la phosphorylation oxydative dans les mitochondries qui donne beaucouo d,ATP, on va avoir le NADH qui va permettre de faire beaucoup ces deux molécules avec le FADH pour porteurs d’énergie pour faciliter et rendre possible la formation de l’ATP pour la phosphorylation oxydative.
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Transport actif avec l’ATP
- Les pompes utilisées pour le transport des électrons entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule vont être actionnées par le couplage de la pompe avec le phosphate de l’ATP. Une fois phosphorylé, la pompe changera de conformation ce qui lui pemrettra de faire rentrer des électrons et ce dans le sens contraire de leur gradients de concentration.
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Moteurs protéiques et ATP
- Le smoteurs protéiques sont des molécules qui vont engendrer des forces responsable de la contraction musculaire et des mouvements de nage des cellules et autres.
- Ces molécules vont être fixées sur un filament ou une structure solide où elles vont pouvoir avoir des changements de structure aléatoire qui vont se passer et permettre le déplacement de la protéine, mais de manière multi directionnelle ce qui lui ménera à faire des dépalcement sur place. Pouyr lui permettre de faire un déplacement uni directionnel, ce qui va se passer c’est qu’on va coupler la protéine à une réaction d’hydrolyse de l’ATP (vraiment hydrolyse dans ce cas) pour lui permettre de faire son cycle. Ceci permet d’avoir un changement de conformation qui est irréversible, nommée le cliquet unidirectionnel. On a notre protéine qui fait du sur place avec une patte fixée sur le filament et l’autre dans l’air. Sur celle-ci on un site d’ATP où on va venir rajouter ATP qui sera par la suite hydrolysé pour qu’on se retrouve avec de l’ADP sur le site ATP de la protéine. Ceci a pour effet de figer la conformation de la molécule dans une des conformation. Étant irréversible (l,hydrolyse), on ne peut retourner à l’ancienne conformation, car il faudrait donne run apport d’énergie pour que le phosphate revienne sue l’ADP et qu’on recrée de l’ATP. Ainsi, on favorise les produits. De cette manière, on fixe la protéine dans un conformation particulière. LA’DP sortira ensuite du site de la protéine ce qui permettra à la patte qui s’est fixée de remonter et de remettre disponible le site d’ATP pour permettre un nouveau mouvement de la protéine.
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Quelles protéines sont des moteurs protéiques ?
- La myosine ou encore la kinésine ou l’hélicase
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D’où vient l’énergie qui permet le miantient des cellules ?
- Elle vient de l’énergie chimqiues des aliments. Les sucres sont entre autre des carburants importants qui vont être oxydée pour produire de l’H20 et du CO2.
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Quels sont le sdeux types d’oxydation possible pour la dégradation des sucres ?
- Combustion directe : On peut avoir une réaction qui provient d’un grand apport d’énergie permettant de dépasser l’Énergie d’activation. Cette réaction a pour côté négatif cependant que toute l’énergie seta libérée sour forme de chaleur et qu’il bne sera pas possible de stoker de l’énergie. Le tout format de l,eau et du co2
- On a une oxydation par étape : Cette réaction est décrite par une série de petite étape d,oxydation possibles par des petites énergies d’activation qui sont compensées par des enzymes. Ceci permettra de stocker une partie de l »énergie dans des molécules de transport activées (synthèse d’ATP). cellule va faire ça souvent
- Même quantité d’énergie libérée par les deux réactions.
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Synthèse de l’ATP
- LA glycolyse ne sera pas la réaction qui permettra la cération d,une majorité des molécules d’ATP mais plutôt les réactions se produisant dans la mitochondrie et à partir d’Acides gars (20 vs 45). Ceci s,explique par le fait que l’Acide gras possède plusieurs carbones réduits ce qui leur permet d’avoir plus d’énergie par grammes que le glucose où 5 des 6 carbones sont dans des états hautement oxydés. Étant plus réduit, il peut donner plus d’énergie lorsqu’il est réduit comparé au glucide qui est lui un peu plus oxydé.
- Il faut savoir que la synthèse de l’ATP est défavorable donc il faut s’Arranger pour que l’équilibre favorise la réaction directe de synthèse. Pour se faire, il faut donc favoriser la synthèse de l’ATP par rapport à l’ADP et avoir une delta G négatif.
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Quels sont les idées fausses associées à l’ATP %
- LE fait que des liens sont brisés pour donner de l’énergie ou encore que l’ATP est une molécule hautement énergétique. Cependant, si on affimre ça pour l’ATPO pourquoi pas l’affirmer pour le glucose et l’acide gras qui sont des molécules qui pemrettent justement de créer l’ATP. Pour le dernier fait, ceci s’explique par le fait qu’on commenait à comprendre le rôle de l’ATP et on voyait que le delta G était plus efficace que d’autres molécules avec phosphate, mais ce n’est pas vraiment un bon constat puisque ce serait plutôt le glucose qui est une molécule à haute énergie. Ces deux derniers faits mènent à faire croire que l’énergie est relâché quand il y a bris de liens. Cependant, c’est plutôt le contraire, l’énergie est relâchée quand il y a formation de liens plus stables.
