Module 1 - Introduction à la biochimie Flashcards
Qu’est-ce que la biochimie?
Science qui étudie les molécules et les réactions chimiques qui composent le vivant. Pont entre le chimie et la biologie.
Comment appele-t-on les molécules qui composent le vivant?
Biomolécules ou molécules biologiques : molécules organiques (contiennent des atomes de carbone et d’hydrogène en plus de groupements fonctionnels)
Qu’est-ce que le vitalisme?
Doctrine croyant en la nécessité d’une force vitale pour produire des biomolécules.
Qui a prouvé que la théorie du vitalisme était fausse?
Wöhler : a synthétisé un molécule biologique (urée) à partir d’un composé inorganique (cyanate d’ammonium).
Qu’est-ce qu’on découvert Buchner et Fischer? Et comment?
Ont découverts que les enzymes sont des catalyseurs : accélèrent les vitesses de réaction des enzymes jusqu’à 10^20 fois.
Buchner : Fermentation du glucose.
Fischer : Hydrolyse du glucose.
Qu’est-ce qu’a découvert Fischer?
- Les enzymes sont des catalyseurs (hydrolyse du glucose)
- Mécanisme clé-serrure (spécificité enzymatique)
Quelle est la base de la spécificité biologique et de la reconnaissance moléculaire?
Mécanisme clé-serrure : complémentarité des surfaces entre une enzyme et son substrat.
Quel est le dogme central de la biologique moléculaire?
ADN est transcrit en ARN qui est traduit en PROTÉINE.
Quel groupe de scientifique ont découvert que l’ADN correspondait au matériel génétique grâce à la conjugaison bactérienne?
Avery, MacLeod et McCarty.
Qui a déterminé la structure des protéines?
Kendrew et Perutz.
Qui a déterminé la structure de l’ADN?
Watson et Crick.
Quels sont les éléments qui représentent 97% des éléments retrouvés dans le vivant?
C, H, O, N, P, S : atomes qui ont la capacité de former des liens covalents stables (la force des liens covalents est inversement proportionnelle à la taille des atomes impliqués).
Pourquoi le carbone est à la base de la vie?
Propriété unique de former un nombre presqu’infini de composés : capacité d’établir jusqu’à 4 liaisons covalentes (simple, double ou triple). Cette grande versatilité permet la formation de molécules linéaires, ramifiées ou cycliques.
Quels sont les niveaux hiérarchiques du vivant?
- Atome
- Molécule inorganique
- Biomolécules
- Macromolécules
- Complexe supramoléculaire
- Organite
- Cellule
Quelles sont les molécules du deuxième niveau d’organisation du vivant?
- Eau (H2O)
- Dioxyde de carbone (CO2)
- Ion ammonium (NH4+)
- Ion nitrate (NO3-)
- Azote (N2)
Quelles sont les différentes classes de biomolécules?
- Protéines (acides aminés)
- Lipides (acides gras)
- Glucides (monosaccharides)
- Acides nucléiques (nucléotides)
Qu’est-ce qu’un groupement fonctionnel?
Regroupement d’atomes qui forme la partie réactive d’une molécule, détermine les propriétés physico-chimiques de la molécule.
Quelle est la différence entre les deux types de carbonyles : aldéhyde et cétone?
Aldéhyde : double liaison à l’oxygène en fin de chaine (glucides : aldoses)
Cétone : double liaison à l’oxygène en milieu de chaine (glucides : cétoses)
Quels groupement retrouve-t-on dans la structure de base d’un acide aminé?
Groupement carboxyle (COOH) et groupement amine (primaire ou secondaire : NH3 ou NH2).
Au pH physiologique, ces groupements sont chargés, on peut alors dire ion carboxylate et ion ammonium.
De quoi est composé un acide gras?
Longue chaine hydrocarbonée et un groupement carboxyle à une des extrémités.
Quelles sont les trois composantes d’un nucléotides?
- base azotée (pyrimidine ou purine)
- monosaccharides
- un à trois groupements phosphate
Quel type de réaction chimique mène à la formation d’une macromolécule?
Polymérisation (réaction de condensation : libère une molécule d’eau) : les groupements fonctionnels réagissent ensemble.
Qu’est-ce qu’un complexe supramoléculaire?
Association de macromolécules qui ont un rôle dans la cellule.
Ex : les ribosomes, les membranes
Qu’est-ce qu’un organite?
Compartiments intracellulaires séparés du reste de la cellule par une membrane, dédiés à des tâches spécialisées.
Seulement chez les eucaryotes (absents chez les procaryotes).
Qu’est-ce que l’encombrement moléculaire et pourquoi est-il important pour plusieurs processus biologiques?
Concentration très élevée de centaines de biomolécules dans le cytosol : pas aléatoire mais très organisé : permet la rencontre des réactifs et des enzymes.
Quelle est la théorie de l’endosymbiose?
Les mitochondries et les chloroplastes contiennent leur propre génome qui se réplique de façon autonome : descendants directs de symbiotes d’origine bactérienne.
Différence principale entre les réactions biochimiques et les réactions en chimie organique?
Réactions biochimiques : catalysées par des enzymes pour augmenter leur rapidité, efficacité et leur spécificité de réaction (mécanisme clé-serrure).
Le terme métabolisme décrit…
… l’ensemble des réactions chimiques qui permettent la dégradation ou la synthèse des biomolécules.
Synthèse : anabolisme
Dégradation : catabolisme
De quoi qualifie-t-on l’ATP?
Carburant cellulaire
Quelle est l’équation de la vitesse d’une réaction chimique?
La vitesse d’une réaction (v) est directement proportionnelle à la concentration des réactifs
Vitesse de formation des produits : V1 = k1 [A][B]
Vitesse de formation des réactions : V-1 = k-1 [C][D]
Chaque réaction a une constante de vitesse (k) spécifique.
Qu’est-ce qui détermine si une réaction est spontanée ou non?
La différence entre la vitesse de formation des produits (v1) et la vitesse de formation des réactifs (v-1) détermine la direction de la réaction.
Quand v1 > v-1 : réaction spontanée
Quand v1 < v-1 : réaction non spontanée
Vrai ou Faux : Quand une réaction est spontanée dans une sens, elle est non spontanée dans l’autre.
Vrai.
Toutes les réactions biochimique sont-elles réversibles?
Presque toutes : mais pas nécessairement spontanée dans les deux directions, toujours une réaction thermodynamiquement favorable.
Qu’est-ce que la constance d’équilibre?
Quand v1 = v-1 : équilibre! La concentration des réactifs et des produits ne change plus.
Keq = k1/k-1 = [Produits]/[Réactifs]
Qu’est-ce que la thermodynamique?
Étude des transformations d’énergie qui accompagnent les changements physiques et chimiques de la matière.
Bioénergétique : spécifiquement chez le vivant.
Quelles sont les deux lois de la thermodynamique?
- Principes de conservation de l’énergie (rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme)
- Accroissement global de l’entropie
Quelles sont les trois variables de la bioénergétique?
- l’enthalpie (H)
- l’entropie (S)
- l’énergie libre de Gibbs (G)
À quoi correspond le changement d’enthalpie (ΔH)?
Changement d’énergie interne sous forme de chaleur : en J/mole.
ΔH < 0 : réaction exothermique = libération de chaleur = ΔH favorable
ΔH > 0 : réaction endothermique = absorption de chaleur = ΔH défavorable
ΔH = 0 : réaction isothermique = aucune libération ou absorption de chaleur
À quoi correspond le changement d’entropie (ΔS)?
Le mesure du désordre : en J/mole.K
Plus il y a de désordre : mieux c’est (ΔS + favorisé)
Si les deux facteurs ΔH et ΔS sont favorables : réaction spontanée.
Si les deux facteurs sont défavorables : réaction non spontanée.
Mais si un des deux facteurs est favorable et l’autre est défavorable, comment détermine-t-on si la réaction est spontanée ou non?
Calcul du changement d’énergie libre de Gibbs : ΔG
ΔG + : réaction non spontanée (endergonique)
ΔG - : réaction spontanée (exergonique)
ΔG = 0 : réaction à l’équilibre
Comment calcule-t-on le changement d’énergie libre de Gibbs?
ΔG = ΔH - T ΔS (en J/mole)
Quelle est la différence entre le ΔG et le ΔG°’ ?
ΔG : changement d’énergie libre de Gibbs
ΔG°’ : changement d’énergie libre standard : valeur de référence des variations d’énergie libre de différentes réactions dans les même conditions.
Dans les conditions biochimiques standards :
- Température de 25°C (298K)
- Concentration de départ des réactifs : 1 M
- pH 7
Pourquoi une réaction chimique à l’équilibre est rare chez le vivant?
Une cellule à l’équilibre = une cellule morte
Vérification de la spontanéité d’une réaction lorsque ΔG°’ est connu …
ΔG = ΔG°’ + 2,303 RT log Q
où R =
Q = [Produits]initiale/[Réactifs]initiale
Qu’est-ce qui laisse croire que toutes les formes de vies ont une origine commune?
- mêmes biomolécules
- mêmes sentiers métaboliques
- même code génétique
Quels sont les principaux types de cellules eucaryotes?
Cellules animales et végétales.
