Cours 2: Énergie libre et macromolécules

Question 1

Donnez deux définition de la cellule

Answer 1

1. La cellule est un gros paquet de molécules et macromolécules associées les unes aux autres dans un réseau complexe et formant parfois des interactions
2. « La cellule est un sac de réactions chimiques
   contrôlées par des enzymes.

Question 2

Vrai ou faux la cell. est la plus petite unité de la vie

Answer 2

Vrai

Question 3

La cell. est formée de quoi

Answer 3

Macromolécules

Question 4

Nommé les composante de la membrane plasmique de manière grossière ( diapo 3 )

Answer 4

• Glucide
• Phospholipide
• Protéine ( de transport, globulaire , périphérique, de surface, transmembranaire )
• Cholestérol
• Filament de cytosquelette

Question 5

La cell. dépend de quoi en ce qui concerne l’énergie

Answer 5

• La cellule dépend d’un flux continuel d’énergie et de
  l’émission de chaleur
• La notion d’énergie libre

Question 6

La notion d’énergie libre obéit au deux loi de la thermodynamique, quelle sont ces deux lois

Answer 6

1. L’énergie est tjrs conservée: dans chaque transformation , l’énergie est conservée
2. .L’entropie (le désordre) d’un système isolé augmente ou reste constante : elle ne peut donc que
   croître au cours d’une transformation.

Question 7

Qu’est ce que l’entropie

Answer 7

c’est le degré de désordre d’un système. Plus le temps passe, plus il est probable qu’un système donné soit de plus en plus dans le désordre (l’entropie augmente

Question 8

Qu’est ce qui est nécessaire pour combattre l’entropie ?

Answer 8

De l’énergie

Question 9

L’univers de la cellule tends vers l’ordre ou le désordre? Que fait la cell. et qu’est ce qu’elle a besoin pour y remédier ?

Answer 9

Elles sont dans un univers qui tends vers le désordre
=> pour demeurer en vie elle doivent créer de l’ordre
=>Pour maintenir cet ordre, la cellule doit effectuer un flux
constant de réactions chimiques (métabolisme)
=> Nécessite bcp d’énergie

Question 10

Expliquer comment s’applique les deux règles de la thermodynamique à l’intérieur de la cell. ( énergie conservé et entropie augmente ou reste constante )

Answer 10

L’énergie dégagée par le catabolisme (dégradation)
est conservée, soit dans les molécules nouvellement
synthétisées ou dans la chaleur créée par la cellule

L’énergie dissipée par la cellule sous forme de chaleur augmente l’entropie totale du système, malgré l’ordre établi à l’intérieur de la cellule

Question 11

Au niveau moléculaire expliquer les gains et perte d’énergie avec l’intéraction de deux atomes

Answer 11

Si deux atomes s’unissent, ils libèrent de l’énergie.
À l’inverse, il faut de l’énergie pour rompre ce lien

Question 12

Expliquer l’hydrolyse de l’eau d’un pdv énergique

Answer 12

2 H2O → O2+ 4H+ 4 électrons : cette réaction n’est pas favorisée thermodynamiquement, car il faut de l’énergie
pour dissocier la molécule d’eau.

La réaction inverse, soit O2+ 4H+
+ 4 électrons → 2 H2O, est favorisée car elle libère de l’énergie

Question 13

Donné une définition d’éernigie libre et le symbole associé

Answer 13

Un changement d’énergie dans une réaction est appelé énergie
libre (ΔG) : Il s’agit d’énergie capable d’accomplir un travail.

Question 14

Expliquer au niveau moléculaire expliquer les gains et perte d’énergie avec l’intéraction de plusierus atomes

Answer 14

Dans une réaction impliquant plusieurs molécules,
- de l’énergie est libérée chaque fois qu’un lien entre deux atomes se crée
- de l’énergie est
nécessaire chaque fois qu’un lien se brise.

*Formations et rupture de liens des deux
côtés de la réaction

Question 15

Expliquer l’état d’équilibre pour un groupe d’atome

Answer 15

L’état d’équilibre pour un groupe d’atomes est l’état dans lequel l’énergie libre de la
réaction se rapproche de 0 (le G des réactifs ≈ le G des produits, donc ΔG ≈ 0).

Question 16

Expliquer une rct spontanée et l’impact sur le deltaG ( expliquer également à quoi ressemble le diagramme d’énergie )

Answer 16

Une réaction spontanée (dans le sens des produits) libère de l’énergie libre et possède
donc un ΔG négatif(réaction exergonique, catabolisme, libère de la chaleur
- Les réactif on une énergie plus grande que les produit 1

Question 17

Expliquer une rct non-spontanée et l’impact sur le deltaG ( expliquer également à quoi ressemble le diagramme d’énergie )

Answer 17

Une réaction non-spontanée (≈ dans le sens des réactifs) nécessite un apport d’énergie pour s’effectuer dans le sens des produits et possède donc un ΔG positif (réaction endergonique, anabolisme)
- Produit à plus d’énergie que les réactif

Question 18

Dans la cell. la rct non-spontanée est possible seulement à quelle moment

Answer 18

Dans une cellule, elle n’est possible que grâce au
couplage énergétique
=> une réaction spontanée
couplée avec une réaction non-spontanée

Question 19

Expliquer l’exemple de l’hydrolyse de l’ATP et réponder au question suivante
- Où est l’énergie ?
o Quels sont les liens à rompre (consommation d’énergie) ?
o Quels sont les liens à produire (libération d’énergie) ?
o Laquelle, entre ATP et ADP, a un G plus petit
*L’exemple de l’hydrolyse de l’ATP :
Le ΔG° est -7,3 kcal mol-1

Answer 19

• L’énergie est dans les liens phosphate
• les liens phosphate entre les groupement phosphate sont les liens à rompre ( hydrolyse )
• Les liaisons à produire sont celles entre le phosphate libéré (Pi)
• ADP pcq moins d’énergie ( libère de l’énergie )

Question 20

Expliquer le role d’une enzyme dans une rct chimique

Answer 20

Une enzyme est une protéine qui accélère une réaction chimique en diminuant l’énergie d’activation
de la réaction

Question 21

Qu’est ce que L’énergie d’activation et que ce passe t’il si elle est abaisser

Answer 21

Même si elle est spontanée, pour qu’une réaction s’effectue, les réactifs doivent atteindre un niveau minimal
d’énergie pour activer la réaction (énergie d’activation).
=> Si ce niveau minimal est abaissé, plus de molécules auront l’énergie pour faire la réaction

Question 22

Expliquer le Ea lors de rct réversibles et spontanée ( le Ea de la rct inverse est comment dans une rct qui au sens directe est spontanée )

Answer 22

Les réactions peuvent être réversibles. Dans les réactions dites spontanées (ΔG négatif), l’énergie d’activation nécessaire pour la
réaction inverse est plus élevée.

Question 23

Expliquer l’évolution à travers le temps d’une rct ( du début jusqu’à l’équilibre )

Answer 23

• Au départ, à concentrations égales, une réaction spontanée
  favorisera l’apparition des produits.
• Avec le temps, les produits s’accumulent et les réactifs diminuent.
  Le nombre de molécules de produits ayant l’énergie
  d’activation finit par égaler le nombre de molécules de
  réactifs ayant aussi l’énergie nécessaire à l’activation.
• La rct est désormais à l’équilibre, ΔG ≈ 0

Question 24

Dans la cellule le delta G dépend de quoi

Answer 24

• L’énergie intrinsèque des molécules (ΔG°)
• La concentration des produits et des réactifs à un moment
  précis de la réaction

Question 25

Quelle est l'effet du signe du delta G sur la concentration nécessaire des produit et des réactif pour atteindre l'équilibre

Answer 25

- Plus le ΔG° d’une réaction est négatif, plus il faut de produits pour atteindre l’équilibre de la réaction (ΔGrxn= 0), car l’énergie moyenne intrinsèque des produits est plus faible. - Plus le ΔG° d’une réaction est positif, plus il faut de réactifs pour atteindre l’équilibre de la réaction (ΔGrxn= 0), car l’énergie moyenne intrinsèque des réactifs est plus faible.

Question 26

Donné la formule pour le delta G de la rct et expliquer les éléments de cette formule

Answer 26

ΔGrxn = ΔG°+ 1,4 log ([produits] / [réactifs]) ΔGrxn : Énergie libre de la réaction à un moment précis ΔG°: Variation standard de l’énergie libre, propriétés intrinsèques aux molécules impliquées, G (produits) –G (réactifs) 1,4 log : Constante universelle des gaz parfaits * température et logarithme naturel [produits] / [réactifs] : Concentration des produits /Concentration des réactifs à un moment précis

Question 27

Donné une définition des macromolécules

Answer 27

Les macromolécules sont des objets solides dont les surfaces interagissent entre elles ou avec d’autres molécules en formant des liaisons chimiques.

Question 28

Quel sont les deux facteurs liées au liaison qui impacte la rct

Answer 28

- La force de chaque liaison - le nombre de liaisons sont importants pour la réaction

Question 29

LA somme des delta G des liaisons individuelles donne quoi

Answer 29

Le delta G total

Question 30

Donné environ les forces des 4 types de liaison chimique

Answer 30

o Covalentes (polaires et non polaires) (ΔG ≈ -80 kcal/mol) o Ioniques (ΔG ≈ -3kcal/mol) o Hydrogènes (ΔG ≈ -1 à -5 kcal/mol) o Interaction hydrophobe (ΔG ≈ -0,1 kcal/mol)

Question 31

Donnée une déf. de la liaison hydrogène et qu'est ce que ce type de liaison a besoin pour exister

Answer 31

La liaison hydrogène est une interaction faible entre deux molécules polaires. Elle a besoin d’un atome d’hydrogène en ligne droite entre deux atomes électronégatifs (oxygène ou azote, par exemple

Question 32

Les nombreuses liaison hydrogène de l'eau lui confère quelle propriété

Answer 32

- Cohésion - Solvant pratiquement universel ( crée une sphère autour de l'ion à solubiliser)

Question 33

Expliquer les intéraction hydrophobe dans un environnement aqueux

Answer 33

Dans un environnement aqueux, les interactions hydrophobes (formées par des molécules ou des régions moléculaires non polaires) sont des liaisons de Van der Walls avec une composante d’exclusion d’eau

Question 34

Expliquer le role des groupement hydrophobe dans le repliement des protéines et pk cela crée cet effet

Answer 34

Les groupements hydrophobes sont en partie responsables du repliement des protéines. Ils sont séquestrés vers l’intérieur de la macromolécule par la ΔG négative due à l’exclusion de l’eau.

Question 35

Expliquer les étape de la formation des squelette des macromolécule biologique en partant des chaines de carbones

Answer 35

1. La formation des chaînes carbonées s’effectue avec des liaisons covalentes non polaires 2. Les atomes de carbone peuvent s’associer entre eux par des liaisons simples, doubles ou triples et finissent par former des chaînes parfois longues et rectilignes, ramifiées ou cycliques. 3. Ces chaines sont les squelettes des macromolécules biologique

Question 36

Ces chaînes carbonées peuvent-elles faire des liens avec d’autres molécules ?

Answer 36

Oui , ajout des groupement fonctionnel pour avoir des fct

Question 37

En plus de la disposition des C, les diverses propriétés d'une molécule organique dépendent de quoi

Answer 37

Des autres atomes qui s’y lient

Question 38

Qu'est ce que les groupement fonctionnel ( ils contiennent quoi )

Answer 38

Les groupements fonctionnels sont les groupements d’atomes qui participent le plus aux réactions chimiques des molécules organiques. - Ils contiennent des liaisons covalentes polaires et ils sont parfois ionisés

Question 39

Quel est l’avantage de posséder des liaisons covalentes polaires, par rapport aux liaisons covalentes non polaires ?

Answer 39

- Solubilité ds leau - Possibilité de formé des pont H - + de réactivité chimique

Question 40

Expliquer la forme et la structure des macromolécules

Answer 40

- Une macromolécule est une structure 3D dont la forme est déterminée par la séquence. - Les différents monomères sont liés les uns aux autres par des liaisons covalentes - la structure 3D est stabilisée par des liaisons covalentes et non covalentes.

Question 41

La survie de la cell. dépend de quoi

Answer 41

- dépend des nombreuses interactions entre les molécules qui la composent. => elles vont interagir ensemble par des liaisons non covalentes

Question 42

Les nombreuses interactions entre les molécules qui composent la cell. elles vont interagir ensemble grace à quoi

Answer 42

Des liaison non-covalentes

Question 43

Expliquer les deux caractéristique des liaison non-covalente entre deux molécules

Answer 43

Nombre : - Plus les deux molécules s’assemblent bien (la complémentarité), plus elles forment des liens non covalents entre elles. Énergie : - .Ce sont des interactions de faible énergie, mais elles peuvent être nombreuses

Question 44

Donnez des exemples d'intéractions intermoléculaires

Answer 44

1. Interaction entre l’anticorps et l’antigène (protéine-protéine) 2. Interaction entre les bases de l’ADN (acide nucléique –acide nucléique) => liaison hydrogène entre les acide nuncléiques

Question 45

Expliquer la construction par module

Answer 45

Un module simple peut faire une construction complexe. MAIS le concept de «Module» est élastique, car il s’applique à plusieurs échelles

Question 46

Les macromolécule sont un assemblage de quoi

Answer 46

de monomères ou de sous-unités plus simples.

Question 47

Données des exemple de module qui compose les macromolécules

Answer 47

Sucres=> polysaccharide Acides gras => lipides Acide aminés => Protéines nucléotides => Acides nucléiques

Question 48

Expliquer la construction par module de la protéine ( structure primaire )

Answer 48

- Les acides aminés sont les modules de construction pour la structure primaire des protéines. - Ils sont unis par des liaisons peptidiques (liens covalents) reliant le groupement carboxyle d’un acide aminé au groupement amine du suivant

Question 49

Expliquer la nomenclature de la représentation d'une protéine

Answer 49

Une protéine commence toujours par un groupement amine (N-terminal) et se termine par un groupement carboxyle (C-terminal )

Question 50

Expliquer la structure secondaire d'une protéine? Quand est ce que les structure secondaire se forme ?

Answer 50

La structure primaire (enchaînement des acides aminés) se replie en structures secondaires, qui sont les modules de construction de la structure tertiaire. o Les structures secondaires se forment spontanément dans l’eau grâce aux liaisons hydrogène qui se créent facilement entre les acides aminés Ex: Hélice α(chaînes R vers l’extérieur) Feuillet β(chaînes R vers le haut et le bas)

Question 51

Un domaine se replie de quel manière selon le contexte donné

Answer 51

Un domaine donné se replie toujours de la même façon, peu importe le contexte dans lequel il se trouve

Question 52

Qu'est ce que la structure tertiaire ( elle possède quoi comme domaine )

Answer 52

La structure tertiaire d’une protéine est un agencement d’hélices et/ou de feuillets. Elle possède les domaines fonctionnels (régions ayant des activités enzymatiques et/ou des sites de liaisons pour d’autres molécules)

Question 53

Vrai ou faux un domaine est associé à une protéine

Answer 53

Faux : Un même domaine peut faire partie de plusieurs protéines (exemples : kinase, SH2, SH3) et la fonction de la protéine peut être interprétée par ses domaines.

Question 53

Qu'est ce qui défini la fct d'une protéine

Answer 53

la forme

Question 54

Qu'est ce que la structure quaternaire d'une protéine

Answer 54

Certaines protéines (pas toutes) possèdent une structure quaternaire. Il s’agit de l’interaction entre plusieurs chaînes peptidique pour former une protéine fonctionnelle

Question 55

Donné des exemple de protéine avec des structures quaternaire

Answer 55

- Hémoglobine (4 chaines peptidique ) - Filament d'actine ( plusieurs monomères d'actine )

Question 56

Résumé les 4 structures d'une protéines en une phrase

Answer 56

- La structure primaire = la séquence d’acides aminés - La structure secondaire = l’hélice ou le feuillet - La structure tertiaire = la protéine repliée correctement - La structure quaternaire = plusieurs chaînes protéiques

Question 57

Expliquer la relation séquence-structure- fct d'une protéine

Answer 57

- Des séquences spécifiques se replient pour former des structures spécifiques avec des fonctions spécifiques

Question 58

Donnez un exemple de la relation séquence-structure-fonction

Answer 58

TYPE DE MACROMOLÉCULE: Protéine (enzyme) ( suite d'acide aminés spécifique ) STRUCTURE: Doit lier les glucides dans une conformation particulière (forme pliée) FONCTION: Accélère la réaction d’hydrolyse des sucres (ajout d’eau pour briser des liens)

Question 59

Expliquer l'électrophorèse sur gel d'agarose ( techniques utilisant les propriétés des macromolécules )

Answer 59

Cette technique permet de séparer différents fragments d’ADN en fonction de leur taille. Les acides nucléiques sont des molécules polaires chargés négativement à pH de la cellule. On utilise cette charge négative pour faire migrer les fragments à l’intérieur d’un gel d’agarose (polymère)

Question 60

Expliquer l'électrophorèse sur gel polyacrylamide ( techniques utilisant les propriétés des macromolécules )

Answer 60

- Elle sert à séparer les protéines selon leur taille (poids moléculaire). SDS-PAGE: SDS(détergent puissant) Polyacrylamide Gel Electrophoresis - Les protéines, toutes chargées négativement et dénaturées, migrent dans le gel en fonction de leur taille

Question 61

Expliquer le concept de la purification d'une protéine de manière grossière (techniques utilisant les propriétés des macromolécules )

Answer 61

Les protéines totales d’un échantillon de cellules peuvent être facilement extraites. Par la suite, il est possible de séparer ces milliers de protéines différentes afin d’obtenir un échantillon qui ne contient que la protéine d’intérêt, ou presque ( purification )

Question 62

Quelle est la méthode la plus utiliser pour purifier une protéine ( elle consiste en quoi )

Answer 62

la chromatographie sur colonne. Cela consiste à les faire traverser une colonne contenant une matrice solide poreuse. Les protéines seront plus ou moins retardées selon leur interaction avec la matrice

Question 63

Quelle sont les types de colonnes sur lesquelles une protéine peut être purifiés

Answer 63

o Leurs charges (colonne d’échange d’ions) o Leur degré d’hydrophobicité o Leurs tailles o Leur capacité à se fixer à d’autres molécules (chromatographie d’affinité)

Question 64

Est ce qu'une technique de chromatographie suffit pour purifier une protéine suffisamment bien pour l'étudier

Answer 64

Non , à part pour la chromatographie d'affinité il faut souvent combiner des méthodes