M3S3 l'eau Flashcards

• Apprendre les propriétés et les rôles de l’eau dans l’organisme

1
Q

Quelle est la proportion d’eau dans l’organisme ?

A

Elle représente 60 à 70 % de la masse de l’organisme selon l’âge.

Elle se répartit de manière différente selon les tissus. L’os est par exemple peu hydraté (20-25 %) et les muscles en contiennent davantage (75 %).

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2
Q

Quelle est la structure de la molécule d’eau ?

A

Un atome d’oxygène sur lequel sont fixés deux atomes d’hydrogène par liaisons covalentes.

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3
Q

Quelle est la particularité de l’oxygène ? Quelle en est la conséquence ?

A

Il a une électronégativité importante, c’est-à-dire que les électrons mis en jeu dans les liaisons sont davantage attirés par électrostatisme vers l’oxygène que vers l’hydrogène.

La liaison entre les deux atomes est donc polarisée.
La molécule est un dipôle, elle possède un pôle électronégatif sur l’oxygène et électropositif sur l’hydrogène.

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4
Q

Comment les molécules d’eau forment elles un liquide ?

A

Les molécules d’eau établissent des liaisons entre elles (entre pôles négatifs et positifs) pour former un fluide qui a une cohésion propre.

Ces liaisons sont des liaisons hydrogènes de faible énergie.

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5
Q

Quelles sont les températures de changement d’état ?

A
  • en dessous de 0 °C : l’eau est figée dans cet état sous forme cristalline, c’est la glace ;
  • à 0 °C, l’eau passe de la forme solide à liquide, c’est la température de fusion (ou point de fusion). L’énergie thermique permet une agitation moléculaire, les molécules d’eau peuvent alors bouger pour former un liquide ;
  • à 100 °C, l’eau passe de la forme liquide à gazeuse, c’est la température d’ébullition (ou point d’ébullition).
    L’énergie thermique et l’agitation moléculaire sont telles que les liaisons hydrogènes sont rompues et les molécules ne sont plus liées entre elles. L’eau est alors sous forme de vapeur.
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6
Q

En fonction de quoi varie les températures de changement d’état de l’eau ? Quelle peut en être l’utilisation ?

A

Ces valeurs varient avec la pression atmosphérique. L’eau bout à température plus basse en altitude par exemple.

Ces propriétés sont également utilisées pour la lyophilisation, procédé consistant à déshydrater un élément.
L’industrie agroalimentaire l’utilise notamment pour déshydrater des aliments (soupe, sauce, etc.) afin de les rendre plus pratiques à utiliser, avec des dates de consommation très longues.

Pour cela, il faut chauffer le produit jusqu’à faire évaporer toute son eau. Ce mécanisme peut être accéléré si le produit est mis sous vide au préalable.

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7
Q

Quelles sont les 3 propriétés de l’eau ?

A
  • solvant naturel
  • réactivité de l’eau
  • d’hydratation
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8
Q

Qu’implique la propriété de solvant ?

A

Un solvant assure la dissolution de solutés.

la majorité des molécules doivent être en solution afin d’être transportées et de permettre les réactions biochimiques.

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9
Q

Qu’est ce que le phénomène de dispersion moléculaire ?

A

Lorsqu’un qu’un composé est soluble dans un solvant et se disperse pour donner une solution vraie.

L’eau est un excellent solvant grâce à sa structure tridimensionnelle et à sa polarité.

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10
Q

Qu’est ce que le phénomène de solvations ?

A

Le sel de table, par exemple, est composé de NaCl.

Une fois dans l’eau, les deux atomes se dissocient et restent séparés dans le liquide sous forme Na+ et Cl-.

En effet, les deux atomes sont séparés l’un de l’autre par des molécules d’eau selon leurs charges et les forces électrostatiques.

Les ions Na+ et Cl- ne se recombinent pas en raison de la force électrostatique plus élevée de l’eau.

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11
Q

Quelles molécules l’eau est elle capable de disperser ?

A

Toutes les molécules pouvant faire des liaisons électrostatiques avec l’oxygène ou l’hydrogène.

C’est le cas des ions, du glucose, des acides aminés, de l’urée, etc.

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12
Q

Que se passe t-il lors d’une hydrolyse ? Ou retrouve t-on cette réaction ?

A

Les atomes de l’eau sont utilisés pour séparer des atomes d’une même molécule.

Une liaison covalente est ainsi rompue.

H2O se sépare en une fonction hydroxyle –OH d’un côté, et un atome H de l’autre côté.

Cette réaction peut se faire spontanément ou être accélérée par une enzyme.

On retrouve ces réactions notamment au cours de la digestion, qui sépare les molécules d’amidon en molécules de glucose absorbables par l’intestin.

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13
Q

Que se passe t-il lors d’une réaction de condensation ?

A

De l’eau est libéré dans le milieu.

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14
Q

Qu’est ce qu’un fluide ionisant ?

A

C’est-à-dire que sa présence favorise l’ionisation de certaines molécules par hydrolyse.

Par exemple, l’acide chlorhydrique HCl peut être dissous dans de l’eau où les atomes se séparent pour donner H+ et Cl-.

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15
Q

Quels sont les 3 secteurs de répartition de l’eau dans l’organisme ?

A
  • le secteur intravasculaire (dans les vaisseaux) ;
  • le secteur interstitiel ou intercellulaire (entre les vaisseaux et les cellules ainsi que la lymphe) ;
  • le secteur intracellulaire (à l’intérieur des cellules).
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16
Q

sPar quoi sont séparé les milieux de répartition de l’eau ?

A

Ces différents secteurs sont séparés par des membranes biologiques (membrane des vaisseaux et membrane plasmique cellulaire). L’eau permet le passage de substances d’un secteur à l’autre : le glucose peut ainsi passer du sang à la cellule.

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17
Q

Quels sont les autres fonctions essentielles sont assurées par l’eau ?

A
  • Pouvoir calorifique
  • Protection mécanique
  • Architecte
  • Force ionique
18
Q

Qu’est ce qu’un pouvoir calorifique ?

A

C’est-à-dire que sa combustion dégage une grande quantité d’énergie (enthalpie).

Il faut en effet 1 calorie (ou 4,18 joules) pour élever 1 g d’eau de 1 °C.

L’eau est donc un excellent tampon d’énergie.

La présence de l’eau permet d’équilibrer la chaleur de différentes zones.

19
Q

Pour quelle fonction la capacité calorifique est elle utile pour l’organisme ?

A

Cette propriété est utilisée par l’organisme dans la thermorégulation :

l’eau capte l’énergie dégagée par les différentes cellules (et notamment musculaires), la transporte et dissipe cette énergie au contact de la peau par évaporation (transpiration).

Cela permet d’abaisser et de réguler la température du corps.

La transpiration permet en effet, lors d’un exercice musculaire ou de fièvre, de maintenir notre température corporelle autour de 37 °C.

20
Q

En quoi l’eau joue t-elle une fonction de protection mécanique ?

A
  • L’eau protège les parois de l’organisme. Par exemple, la salive protège la muqueuse de l’œsophage lors de la déglutition.
  • L’eau est également le composant principal du liquide cérébro-spinal, le liquide dans lequel baigne l’encéphale. Ce liquide le protège par sa composition, mais compense également les mouvements lorsque la tête bouge.
  • Durant une grossesse, le fœtus est entouré et protégé par le liquide amniotique.
21
Q

En quoi l’eau assure t-elle une fonction architecte ?

A

L’eau composant l’intérieur de nos cellules, elle leur donne un volume et une forme spécifique pour la fonction des tissus.

22
Q

Quelle est la quantité d’eau éliminée par l’organisme chaque jour ?

A

Nous perdons 2 à 3 L d’eau par jour (urine, transpiration, perspiration, expiration).

Cette perte doit donc être compensée par des entrées (alimentation et eau de boisson).

Cela permet à l’organisme de maintenir son taux d’hydratation et de renouveler l’eau des différents secteurs afin d’assurer ses fonctions.

23
Q

Qu’est ce que la force ionique de l’eau ?

A

C’est la concentration en ions.

Le bon fonctionnement des cellules nécessite que cette concentration soit précise et stable.

En effet, ces ions sont nécessaires pour de nombreuses réactions, mais permettent également de réguler les secteurs hydriques.

Si une cellule a une trop grande concentration d’ions à l’intérieur de la membrane, une entrée d’eau provoquerait l’augmentation de son volume intracellulaire jusqu’à son éclatement.

En biochimie, on parle également de pouvoir osmotique.

24
Q

Qu’est ce que la notion de polarité de l’eau ?

A

Dans la fonction de solvant de l’eau, toutes les molécules pouvant faire des liaisons faibles hydrogène avec l’eau pourront être en solution. Ces molécules sont dites hydrophiles ou polaires.

À l’inverse, d’autres molécules ne pourront pas faire ce type de liaisons avec l’eau. C’est notamment le cas des chaînes hydrocarbonées. Ces molécules seront dites hydrophobes, lipophiles
ou apolaires.

Il existe enfin des molécules dites amphipolaires ou amphiphiles, c’est-à-dire à la fois hydrophiles et hydrophobes.

25
Q

Quelles sont les molécules hydrophiles ? Pourquoi ?

A

C’est le cas des oses, des acides aminés, de l’urée, des protéines et des ions.

On retrouvera chez eux des atomes réactifs comme l’oxygène, l’azote, le soufre ou des atomes chargés.

Cette fonction se perdra néanmoins dans le cas de molécules de grosse taille, comme l’amidon.

26
Q

Quels sont les principaux groupes polaires ?

A

Les principaux groupes polaires en biochimie sont les suivants :

  • Alcool : –OH
  • Aldéhyde : –CO–H
  • Carboxyle : –CO–OH
  • Ester : –CO–OR
  • Cétone : –C = O
  • Amine : –NH2
  • Amide : –CO–NH–
27
Q

Quelles sont les molécules apolaires ?

A

C’est notamment le cas des lipides.

En effet, ceux-ci sont composés d’une fonction carboxylique –COOH hydrophile, mais avec une chaîne hydrocarbonée parfois très longue (de 3 à 22 carbones), ce qui les rend hydrophobes.

Cependant, les acides gras à chaîne courte (< 5 carbones) auront une polarité intermédiaire.

28
Q

Les lipides étant insolubles comment sont ils transportés dans l’organisme ?

A

Ils seront transportés par des structures spécifiques:

micelles dans l’intestin, lipoprotéines dans les fluides de l’organisme.

29
Q

Exemple de molécules amphipolaires et que permettent elles ?

A

C’est notamment le cas des phospholipides qui possèdent une région hydrophile (appelée « tête hydrophile ») portant une fonction alcool, et une région hydrophobe portant deux acides gras (appelés « queues hydrophobes »).

Ces molécules permettent notamment d’établir des secteurs imperméables entre deux régions ou encore de transporter des molécules hydrophobes dans de l’eau.

30
Q

Comment la présence d’ion peut t-elle influer sur l’eau ?

A

L’eau subira une ionisation.

Cela repose sur la polarité de la molécule d’eau.

La présence d’ion négatif ou positif autour de l’eau peut modifier la polarité de l’eau :

  • en l’affaiblissant jusqu’à rompre une liaison O-H et libérer un ion H+ : H2O –> OH- + H+
  • ou au contraire en la renforçant pour attirer un H+ supplémentaire : H2O + H+ –> H3O+.
31
Q

Qu’implique la polarité de l’eau ?

A

En présence d’autres molécules, la réactivité de l’eau provoquera donc des réactions diverses.

La polarité de l’eau fait d’elle à la fois un donneur de protons (couple H2O/OH-) ou un accepteur de protons
(H3O+/H2O).

Cela définit deux couples acido-basiques pouvant conduire à diverses réactions.

32
Q

Que mesure le pH ? Que signifie un pH inférieur ou supérieur à 7 ? Que se passe t-il pour H2O au différents pH ?

A

Le Potentiel hydrogène mesure la réactivité des ions hydrogènes dans une solution.

  • À pH acide, entre 0 et 7, l’eau possède de nombreux H3O+ donc de nombreux H+ pour réagir avec le milieu.
  • À pH neutre, à 7, l’eau est sous forme H2O car elle a perdu un H+ dans la solution.
  • À pH basique, entre 7 et 14, l’eau perd encore des H+ jusqu’à atteindre la forme OH-.
33
Q

Quel est le pH de l’organisme ? Quels ions l’organisme utilise t-il pour réguler le pH ?

A

Il est de 7,3 environ, à l’exception de l’estomac qui est très acide (pH entre 2 et 5 selon les phases de digestion).

Pour réguler ce pH, l’organisme utilise deux ions :

· l’ion H+ pour rendre une solution acide ;

· l’ion bicarbonate HCO3- qui rend une solution basique.

34
Q

Qu’est ce que le pKa?

A

C’est le pH auquel la forme acide passe à la forme basique dans un couple acide/base.

Ainsi, plus le pKa est faible, plus cela signifie que l’acide se transforme à un pH très faible.

Le pKa permet donc de déterminer la force d’un acide : plus le pKa est petit, plus l’acide est fort.

35
Q

Changement d’état : liquide à gaz

A

vaporisation

36
Q

Changement d’état : gaz à solide

A

condensation

37
Q

Changement d’état : solide à liquide

A

fusion

38
Q

Changement d’état : liquide à solide

A

solidification

39
Q

Changement d’état : solide à gaz

A

Sublimation

40
Q

Changement d’état : gaz à liquide

A

liquéfaction