Cours 2

Question 1

Pourquoi les être vivants sont spéciaux?

Answer 1

• Les structures biologiques sont ordonnées à différentes échelles
  ( molécule, organites, cellules, organes, organisme)

Pq?
- Elles contiennent de l’information. ( ADN, ARN, protéines)
- Ces structures biologiques sont aussi dynamiques ( elles se réorganisent tout le temps)
-NE SONT PAS COMME DES CRISTAUX.

Question 2

Comment les cellules arrivent à générer des structures organisées qui sont en même temps dynamique?

Answer 2

1) Tu as des molécules de nourriture
2) Seront ingérés par la cellule et ensuite digérée (par voie catabolique) : en gros, on prend les grosse molécules et on les détaches pour qu’elles viennent plus petites.
3) les plus petites molécules récupérées vont être utile dans la biosynthèse (voie anabolique): pour former des structures de la cellule.
En les détachants, on récupère de l’énergie qui va être utilisée par la cellule pour réattachée les briques et former des structures.
Une autre partie de l’énergie va être perdue sous forme de chaleur.

• PEU D’ÉNERGIE EST PERDUE C’EST VRAIMENT UN PROCESSUS EFFICACE.

Question 3

Qu’est-ce qu’une force?

Answer 3

Force = masse * accélération
- Une force agit sur un objet en changeant sa vitesse
changement de vitesse = accélération.

• changement d’accélération peut dire qu’on va plus vite ou plus lentement.

Question 4

La force, la vitesse et l’accélération ont toutes une similarité, laquelle?

Answer 4

Ce sont des vecteurs avec une grandeur et une direction.

Question 5

Avec l’équation : Force= masse * accélération, quel genre de problème peut-on résoudre?

Answer 5

Avec un PETIT NOMBRE DE MOLÉCULES, on peut:
- observer leurs positions et leur déplacements et calculer les forces qui agissent entre elles.

-mesuer leurs positions et les forces qui agissent entre elles pour calculer comment elles vont bouger.

Question 6

Pourquoi pouvons-nous pas utiliser les forces et les vitesses dans l’étude des cellules.

Answer 6

• 1 cellule humaine contient environ 42 millions de protéines!
• On peut pas utiliser les positions des molécules
  , les forces qui agissent entres elles, ou même leurs vitesses parce que les molécule bougent dans toutes les directions.
• la vitesse et la force sont des vecteurs. Donc pour mesurer celles-ci, il faut la direction des molécules ce qui est impossible à déterminer.

Question 7

Puisqu’on peut pas utiliser les vitesses/ forces en tant que vecteurs, qu’est-ce qu’on va utiliser?

Answer 7

On va utiliser l’ÉNERGIE.
l’énergie c’est pas un vecteur, c’est un scalaire et donc n’a pas de direction.

Énergie cinétique: énergie de mouvement
Energie cinétique = ½ * masse * (vitesse)^ 2
Ici, vitesse est un vecteur, mais au carré donc devient un scalaire.

Énergie potentielle= travail d’une force
Energie potentielle = force . déplacement
( deux vecteurs multipliers entre eux deviennent un scalaire)

Question 8

Comment on détermine l’énergie thermique?

Answer 8

Energie thermique = 1/2 . N . m . v> 2
- C’est aussi compliqué de déterminé la vitesse de chaque molécule parce que se sont pas toutes les molécules qui auront la même vitesse.
→ ON UTILISE LA VITESSE MOYENNE
→ à partir de la vitesse moyenne. on peut calculer l’énergie thermique.

Question 9

L’énergie thermique peut être calculée à partir de quoi mis à part la vitesse?

Answer 9

Énergie thermique peut être calculée à partir de la température.

Energie thermique = 3/2 . N . kB . T
K = la constante de Boltzmann
T= en kelvin

Si on combine la vitesse et la température, on aura cette formule:
Donc 3
k B . T = m . < v> 2

EN GROS, PLUS LA TEMPÉRATURE EST GRANDE PLUS LA VITESSE MOYENNE DES PARTICULES EST GRANDE AUSSI.

Question 10

Quelle est la formule simplifiée qui met en relation la température, la masse et la vitesse?

Answer 10

T≈ m . < v> ^2 (FORMULE À APPRENDRE PAR COEUR)
donc, Température est proportionnelle à la masse multiplier par la vitesse au carré

EXEMPLE DES QUESTIONS À L’EXAM:
• une molécule dans un milieu chaud bouge plus … que dans un milieu froid
• à température égale, un petite molécule bouge plus … qu’une grosse molécule

Question 11

Expliquer l’énergie potentielle de gravitation

Answer 11

Par exemple:
boite qui a un certain poids et qui l’attire vers le sol.
Pour soulever la boite, il faut fournir un travail.

Énergie potentielle est une énergie de réserve.

énergie potentielle: travail d’une force

Question 12

Quelles sont les forces qui nous intéressent au niveau des cellules?

Answer 12

• Dans la cellule, tu vas pas ressentir l’effet de gravitation.
• On va plutôt s’intéresser aux forces électromagnétique.
• Les forces électrostatiques vont agir entre des charges positives et des charges négatives.
  PLUS LES CHARGES SONT PROCHES, PLUS LA FORCE SERA GRANDE.

SI ELLES SONT 2 FOIS PLUS PROCHE QU’UN AUTRE DUO, LA FORCE SERA 4X PLUS GRANDE.

Question 13

Qu’est-ce que l’énergie électrostatique?

Answer 13

c’est le travail de la force entre charges.

-Contrairement à la force de gravitation, la force électrostatique change selon la distance.
- On peut pas utiliser l’équation régulière de E= F . déplacement
- Il faut plutôt utiliser l’intégrale.

Énergie = ∫( a à B) F(x) . d(x)

on prend un déplacement tellement petit que la force aux deux instants va être la même.

Question 14

Un courbe en fonction de l’énergie permet de faire quoi?

Answer 14

-sa pente permet de déterminer la force.
-Énergie croissante: UNE FORCE ATTRACTIVE VERS LA GAUCHE. → nous ramène vers la position 0
- On s’en fou de l’allure de la courbe. Aussitôt que la pente est positive, la force est attractive.

COURBE DÉCROISSANTE:
- Force répulsive vers la droite.

Question 15

Comment on détermine l’intensité de la force à partir d’une courbe de l’énergie en fonction de la position?

Answer 15

• L’intensité de la force dépend de la raideur de la pente!
• plus c penteux, plus la force sera grande.

Question 16

On a deux atomes neutres, comment savoir quelles sont les interactions entre eux?

Answer 16

Les atomes et les molécules s’attirent ou se repousse en fonction de la distance entre eux.

Question 17

Qu’est-ce qu’une liaison covalente?

Answer 17

• Des électrons qui sont mis en commun par réaction chimique.
• Peuvent être polaire ou non polaire.
• Atomes très proche : 0,15 nm

Question 18

C’Est quoi des liaisons non covalentes?

Answer 18

• Les nuages d’électrons sont séparés donc les atome ne sont pas mis en commun
• Il n’y a pas de réaction chimique.
• Peut être un ion ( dans le cas où atome donne complètement son électron à un autre atome)
• Peut être des liaisons hydrogène; des atomes neutres avec charge partielle causé par attraction entre molécules
• Les atomes vont être moins proches que liaison covalente (0,25 nm à 0,30 nm)

Question 19

C’est quoi des liaisons Van der Walls?

Answer 19

• Ce sont des liaisons non covalentes.
• Un atome va avoir un nuage d’électrons va se déformer et va osciller.
• Quand il y a des oscillations du nuage d’électrons en permanence dans un atome, ces oscillations peuvent rentrer en résonance avec le nuage d’électrons d’une autre atome.
• Si les atomes sont proches l’un de l’autre, il pourra y avoir un couplage dans l’oscillation du nuage d’électrons.
• LES MOLÉCULES VONT ALORS S’ATTIRER L’UNE DE L’AUTRE PARCE QU’ON AURA UN DIPÔLE INDUIT.
• des liaisons faibles mais si elles sont nombreuses, ca peut faire des forces assez élevés.
• les atomes doivent être à une distance de 0,35nm à 5nm.
  plus que 5nm : l’attraction est impossible.

Question 20

c’est quoi qu’il y a en commun entre les deux types de liaisons?

Answer 20

Les deux ont une force attractive et répulsive dépendamment de la distance entre les atomes.

• tjr la même courbe. au départ énergie décroissante et ensuite croissante avec un puit qui correspond à la position d’équilibre.
• analogie avec un ressort.

Question 21

Que ce passe-t-il entre deux molécule lors de liaison H ( donc non polaire)

Answer 21

1) molécule neutre mais polaire avec des charge partielle.
2) charges partielles opposé vont s’attirer
3) charges partielles identiques vont se repoussé.
4) celles qui sont opposées sont plus proches l’une de l’autre donc au départ, l’attraction domine.
5) les molécules vont se rapprocher.
6) lorsque les molécules deviennent très proches, les nuages d’électrons vont se toucher ce qui va provoquer une répulsion.
7) la répulsion va etre bcp plus force que l’attraction entre charge opposé

Question 22

La liaison non-covalente et la courbe d’énergie potentielle.

Answer 22

• Quand les deux molécules sont proche, la répulsion est plus forte que l’attraction.
• Énergie potentiielle = travail total des forces = énergie d’attraction et énergie de répulsion.
• c’est comme si t’additionne deux courbes ensemble pour donner une seule avec un puit.
  -À L’ÉQUILIBRE, LA PENTE EST NULLE.
• AUSSI, quand on déplace un atome vers la droite, le déplacement sera dans le sens inverse de la force d’attractiom, ainsi il faut fournir un travail pour effectuer ce déplacement. : MÊME CHOSE POUR ALLER À GAUCHE

Question 23

c’est quoi un équilibre stable?

Answer 23

Lorsque, pour sortir de la position d’équilibre ou du puit, il faut effectuer un travail donc augmenter l’énergie potentielle.

Le déplacement sera en sens inverse de la force

Question 24

C’est quoi l’énergie instable?

Answer 24

quand on veut sortir de laposition d’équilibre, mais qu’il ne faut pas effectuer un travail.

l’énergie potentielle va diminuer lors du déplacement.
La force est dans le même sens que le déplacement.

Question 25

Que veut dire la profondeur du puit?

Answer 25

Plus un puit est profond, plus il faut fournir un plus grand travail pour en sortir parce que les pentes de la courbes seront plus raides.

ca veut dire que dans un puit plus creux, il est plus difficile de briser les liaisons d’atomes

DONC,
-PROFONDEUR DU PUIT = L’ÉNERGIE DE LIAISON.
- IL Y A UN TRAVAIL (ÉNERGIE) QU’IL FAUT FOURNIR POUR SORTIR DU PUIT (BRISER LES LIAISONS)
- FAIRE LA DIFFÉRENCE D’ÉNERGIE ENTRE LE FOND DU PUIT ET LE NIVEAU D’ÉNERGIE OU LA LIAISON SE BRISE.

Question 26

Quel est le lien entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique.

Answer 26

Énergie potentielle de liaison peut être convertie en énergie cinétique et vice-versa.
- pour sortir l’atome du puit il faut lui donner une impulsion.
- pour briser une liaison faut fournir de l’énergie cinétique.
- cette vitesse sera nommée la vitesse de libération. / énergie de libération.

Question 27

Quel est le lien entre énergie pour sortir la molécule du puit, l’énergie de liaison et l’enthalphie de liaison ( DH)

Answer 27

Tous la même chose.

Question 28

Qui fait le travail pour briser la liaison?

Answer 28

• faut donner de la vitesse à la molécule pour la sortir du puit, cette vitesse c’est de l’énergie cinétique qui est, elle, reliée à la température.
• DONC l’agitation thermique fournit l’énergie nécessaire pour faire sortir la molécule du puit.

Question 29

Longueur des différentes liaisons non covalente:

Answer 29

ionique: 0,25 nm
hydrogène: 0,30 nm
van der waals: 0,35 nm

Question 30

Est-ce que les liaisons non covalente sont facile à briser dans la cellule?

Answer 30

• L’énergie potentielle des liaisons non covalentes est comparable à l’énergie thermique dans la cellule.
  Elles se brisent relativement facilement.
• Liaisons H et ionique vont avoir des énergie potentielle plus grandes que celle de l’énergie thermique.
• Van de Wallls: énergie potentielle des liaisons sont faibles donc facile de les briser à moins qu’il y en ait beaucoup.

Plus la molécule est grosse, plus il y aura des liaisons van der waals.

Question 31

Pourquoi avons-nous besoin de macromolécule dans nos cellules?

Answer 31

• Plus les molécules sont grosses, plus elles pourront former des liaisons non covalentes. ( ionique, hydrogène, van der waals)
• On peut seulement former des liaisons si les molécules ont les bonnes formes.
  -Les macromolécules vont devoir s’enboiter de facon très précises pour pouvoir former ces liaisons non covalente entre elle.
• La conformation d’une macromolécule va nous donner la spécifité des interactions qu’elle va avoir avec d’autres molécules.
• pour qu’elles aient une flexibilité dans leur forme et fonction.

Question 32

Exemple de molécule qui doit être spécifique

Answer 32

L’anticorps qui doit être spécifique à l’antigène.

Question 33

l’interaction dure plus longtemps entre deux molécules quand…

Answer 33

• elles ont bcp de liaisons entre elles.
• la durée de l’interaction dépend de la conformation des molécules et quels point les conformations sont compatible.

l’affinité entres molécules va permettre de résister à l’agitation thermique

Question 34

Pourquoi c’est important d’être spécifique dans les interactions?

Answer 34

• le cytoplasme est surpeuplée
• il faut donc avoir des conformations qui vont correspondre les une aux autres.
• si les fomers n’étaient pas spécifique, il y auraient pleins d’interactions.
• faut que les molécules se reconnaissent dans le cytoplasme surpeuplé.

Question 35

Différence de diffusion entre macromolécule et petite molécule

Answer 35

macromolécule: diffusent lentement dans le cytoplasme à cause de leur masse et l’encombrement.
petite molécule: diffusent rapidement.

Question 36

Un exemple qui démontre que les macro-molécule organiques sont flexibles?

Answer 36

La protéine peut être déroulé ou sous forme de boule.
c’est une macromolécule qui va être flexible au niveau de sa forme et de sa fonction.

Question 37

Dans une macromolécule organique, comment sont placé les différents type de liaisons?

Answer 37

Covalente: entre des voisins directs. stables.
Non covalentes: entre des parties éloignées de la chaine. Dynamique.

covalente: structure primaire protéine
van der waals: rendre la chaine plus stable

Question 38

Pourquoi une protéine se replie dans un milieu aqueux?

Answer 38

• les groupements hydrophobes sont repoussés par l’eau et séquestrés à l’intérieur des macromolécules.
• c’est ce qui cause le repliement des protéines

Question 39

Qu’Est-ce qui détermine la conformation des macro-molécule?

Answer 39

-types de liaisons qui peuvent se former entre la chaine: ionique, H, Van der waals.
- Température qui va en permanence défaire les liaisons non covalente.
- des forces hydrophoe
- le ph.

Question 40

Comment on détermine l’acidité d’un milieu?

Answer 40

en regardant la concentration en H3O+ (ou H+)

Question 41

Comment le pH perturbe les liaisons?

Answer 41

• va venir affecter les liaisons ioniques et hydrogène.
• basique : retire des H
• acide : augmente H

Question 42

Si on approche vraiment beaucoup les liaisons non covalentes, que se passe-t-il?

Answer 42

On formera des liaisons covalente!

Question 43

C’Est quoi une liaison covalente

Answer 43

• atomes très proche (0,15 nm)
• les électrons sont mis en commun. ( nuage d’électrons vont tourner autour de deux noyaux en même temps. )
• le rapport entre l’attraction/ répulsion change selon la distance entre les noyaux.

Question 44

De quoi à l’air de la courbe d’énergie pour des liaisons covalentes?

Answer 44

• ressemble beaucoup à celle des liaisons non covalentes.
• puit: liaison à l’équilibre
• à gauche du puit: noyaux des atomes sont trop proches et répulsions.
• si on éloigne les atomes, forces attractives pcq les nuages d’électrons veulent se fusionner; on veut un nuage plus compact.
• si tu les éloigne trop, nuages seront trop éloignés et ca brise la liaison covalente : on a mtn liaison non covalente

Question 45

comparer les puits de liaison covalente et puit liaison non-covalente

Answer 45

Covalente: puit plus profond pcq sont énergie de liaison est plus grande.
plus difficile de la briser.

non-covalente: puit moins profond. plus facile de la briser.

Question 46

Peut-on passer d’une liaison non-covalente à une liaison covalente?

Answer 46

oui, quand un proton saute d’une molécule d’eau à une autre

Question 47

À quel point sont plus fortes les liaisons covalente dans l’eau que les liaisons non covalente?

Answer 47

elles sont 30 à 900 fois plus fortes!

Question 48

Comment réagissent les liaisons covalente et non covalente dans l’eau?

Answer 48

covalente: l’énergie ne change pas dans l’eau (377)

non covalente : l’énergie change; diminution de la force de liaison

Question 49

Les différents type de liaison comparer à l’énergie thermique moyenne de la cellule.

Answer 49

1) Van der waals: leur énergie de liaisons est plus faible que l’énergie thermique - vont se briser facilement. ;leur force totale va augmenter avec la taille de la molécule.

2) liaisons non covalente: leur forces est comparable à l’énergie thermique dans la cellule.

3)Covalentes: liaisons C-C sont 100x plus fortes que l’énergie thermique de la cellule.

Question 50

Qu’est-ce que l’enthalpie de liaison?

Answer 50

• l’énergie nécessaire pour briser la liaison. = travail de la force d’attraction.

DH = Eliaison briséee - Eliaison à l’équilibre.

Question 51

Quand on brise une liaison covalente stable, l’enthalpie de liaison est positive ou négative?

Answer 51

positive.
Il faut donner de l’énergie à une liaison pour la briser.
déplacement dans le sens contraire de la force.

Question 52

Quand on forme une liaison covalente stable, DH est positive ou négatif?

Answer 52

négative.
Déplace est dans le même sens que la force.
Efinal - Einitial
Eliaison équilibre - Eliaison non-existante

Question 53

C’est quoi une réaction chimique spontanée?

Answer 53

• Quand la somme des forces d’attraction entre atomes augmente après la réaction.
  -Liaisons sont plus fortes après la réaction
• Il faut donner de l’énergie pour les briser.

Question 54

C’est quoi l’enthalpie de réaction

Answer 54

-différence d’énergie potentielle à l’équilibre après/ avant.

-DHliaisons brisées - DHliaison formées.

Question 55

C’est quoi une réaction exothermique?

Answer 55

• quand deltaH= Hproduits - H réactants est plus petit que 0.

l’énergie en trop est relachée sous forme de chaleur.

Question 56

Qu’est-ce que la chaleur?

Answer 56

• C’est un transfert d’énergie thermique.
• Par exemple, la mise en contact d’un objet froid avec objet chaud:
  1) objet chaud va avoir des molécules qui bougent à une grande vitesse
  2) quand ils rentrent en contact avec l’objet froid, il y aura un transfert d’énergie cinétique.
  3) molécules qui avait grande vitesse vont avoir une vitesse diminuée et molécule avec vitesse basse va voir sa vitesse augmenter

Question 57

c’est quoi la conservation de l’énergie

Answer 57

• l’énergie totale d’un système isolé reste constante.
• différence d’énergie de liaisons entre réactants et produits est comprensée par un changement d’énergie thermique dans le milieu.

Question 58

Lien entre réaction exothermique et la chaleur

Answer 58

-Quand une réaction est exothermique, elle rejette la chaleur en trop donc Q est positif.

-l’énergie va servir à agiter les molécules et augmenter leur vitesse moyenne, donc augmenter la température.

Question 59

Le lien entre la chaleur et la réaction endothermique

Answer 59

• Quand DELTAH est positif, ca veut dire que la réaction est endothermique. Donc la chaleur Q est négative.
• l’énergie nécessaire pour créer des liaisons moins stables des produits va être absorbée sous forme de chaleur.
  Ca va calmer les molécules environantes et diminuer leur vitesse moyenne donc diminuer la température