Chapitre 2 Flashcards
Polarité des molécules. Sont-elles toujours polaires ?
- 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)
Qu’est-ce que le rayon Van der Waals
- 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
Explication du comportedment des électrons lors d’une liaison hydrogène et le comment du pourquoi ?
- 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)
Longueur et force des liaisons H en fonction des conditions
- 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
Forces d’Attraction Van der Waals les expliquer ?
- 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
Équilibre des forces de Van der Waals entre deux atomes
- 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
Longueur et forces des forces Van der Waals selon les conditions
- 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
Qu’est-ce qu’un modèle compact?
- C’est une représentation souvent utilisée dans laquelle la géométrie des liaisons et des rayons de Van der Waals sont représentés avec précision.
Molécules hydrophiles
- 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.
Explication de figure où il y a molécules hydrophiles dans de l’eau
- 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.
Molécules hydrophobes
- 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
Figure de molécules hydrophobes dans de l’eau
- 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
Explication des liaisons hydrophobes
- 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.
L’effet hydrophobes
- 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
Exemple de substances hydrophobes solubles dans des substances non polaires
- CCl4 ou cuclohexane ou huilde d’olive
- Ce sont des substances hydrophobes
Comment les molécules organiques peuvent interragir avec d’autres molécules (quelles forces)?
- 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.
Énergie importantes pour la cellule
- 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)
Quelles sont les énergies représentées pour les énergie importantes pour les cellules ?
- 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.
Explication de la liaisons de deux macromolécules à surface complémentaire
- 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.
Solubilité commentaire
- 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
Éléments essentiels de construction de la cellule et les éléments cellulaires de grande taille
- 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
Explication de l’hydrolyse et de la condensation dans des réactions
- 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.
Quelle est la différence en terme d’énergie entre la condensation et l’hydrolyse ?
- 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.
Implication des liaisons chimiques dans la structure de molécules comme les protéines ou ARN
- 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.
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
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.
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).
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.
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.
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
Quel type de réactions sont l’anabolisme et le catabolisme?
- Catabolisme = hydrolyse et anabolisme = condensation
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.
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.
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)
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).
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
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.
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).
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.
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).
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.
Oxydation du carbone (graduation)
- On voit que plus il y a d’hétéroatome, plus le carbone sera oxydé!
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
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
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).