Module 2 Flashcards
Qu’est-ce que les interactions non covalence?
Les interactions non covalentes sont responsables de la stabilité de la structure des biomolécules. Elles ont également un rôle dans la fonction des biomolécules et dans la reconnaissance moléculaire. Il existe quatre types principaux d’interactions non covalentes :
• Les liaisons ioniques
• Les liaisons hydrogène
• Les forces de Van der Waals
• Les interactions hydrophobes
Qu’est-ce que la polarité?
Certains atomes, comme l’azote et l’oxygène, ont une forte tendance à attirer vers eux les électrons impliqués dans un lien covalent. On appelle cette tendance : électronégativité. Lorsque deux atomes qui diffèrent dans leur tendance à attirer les électrons forment un lien covalent, on dit que ce lien est polaire (capsule 2.1). La polarité d’une molécule dépend à la
fois de la polarité de ses liens covalents et de sa géométrie.
Quelle est la particularité des liens de l’eau?
L’eau a une température de fusion et une température d’ébullition élevées. La chaleur spécifique de l’eau, aussi appelée capacité thermique (quantité d’énergie requise pour augmenter de 1°C la température d’un gramme d’une substance) et la chaleur de vaporisation (chaleur requise pour transformer l’eau en vapeur) sont aussi très élevées. Ceci suggère que les forces attirant les molécules d’eau entre elles sont importantes. Grâce à sa géométrie et sa polarité, l’eau a une capacité inégalée à former des liens hydrogène (capsule 2.1 et capsule 2.2). Une molécule d’eau peut former jusqu’à quatre de ces liens. L’énergie requise pour briser les liens hydrogène entre les molécules d’eau explique les propriétés thermiques de l’eau. La plupart des substances se contractent à l’état solide, mais pas l’eau. On peut imaginer l’eau liquide comme étant un réseau désordonné de liens hydrogène qui se forment et se brisent constamment. Par contre, dans la glace, chaque molécule d’eau forme quatre liens hydrogène bien alignés, ce qui donne une structure rigide similaire à un treillis dans lequel chaque molécule est à une distance précise de l’autre
Pourquoi l’eau est un excellent solvant?
L’eau est un excellent solvant surtout à cause de sa polarité qui lui permet de former de nombreux liens hydrogène et de sa constante diélectrique qui diminue la force des liaisons ioniques. Plus un composé peut interagir avec l’eau, plus il est soluble (hydrophile). La solubilité d’une molécule dépend des proportions relatives de groupements ioniques ou polaires et de groupements non polaires qui la constituent (Figure 2.1). Bref, une augmentation du nombre de groupements polaires ou chargés (par exemple, les groupements amine, hydroxyle, carboxyle ou carbonyle) d’une molécule augmente aussi sa solubilité. À l’inverse, lorsque la taille d’une molécule augmente, sa solubilité diminue. La dissolution des composés ioniques et polaires dépend du principe des charges opposées.
L’eau possède à la fois une charge partielle positive et une charge partielle négative structure dipolaire), ce qui lui permet d’interagir avec des composés ioniques et polaires,peu importe la charge de ces composés.
Les composés polaires peuvent interagir avec les molécules d’eau par des liaisons hydrogène ou d’autres interactions de type dipôle-dipôle. L’ionisation d’une molécule dépend de la constante diélectrique du solvant. La force des liaisons ioniques dépend du solvant. L’eau diminue beaucoup la force des liaisons ioniques à cause de sa constante
diélectrique élevée (capsule 2.2). L’eau interagit avec les ions via des interactions de type ion-dipôle. L’orientation de la molécule d’eau autour de l’ion dépend de la charge de celui-ci. Lors de la solubilisation d’un composé, les molécules d’eau forment une sphère d’hydratation (aussi appelée enveloppe d’hydratation) autour du composé à solubiliser.
Qu’est fe que la diffusion
La diffusion est le mouvement aléatoire des molécules de soluté dans une solution. Bien que la cellule soit principalement constituée d’eau, la vitesse de diffusion des diverses biomolécules dans le cytoplasme est beaucoup plus lente que dans l’eau. Cela s’explique surtout par la concentration élevée des solutés qui confère une viscosité élevée, car les molécules entrent en collisions les unes avec les autres. Bien que l’encombrement moléculaire (molecular crowding) a pour effet de diminuer la vitesse de diffusion dans la cellule, cela favorise la rencontre entre les réactifs et les enzymes (plus de collisions). C’est pourquoi ce phénomène est important pour une grande variété de processus. Nous verrons dans le module 6 que la vitesse de certaines réactions enzymatiques n’est limitée que par la vitesse de diffusion des substrats et enzymes à l’intérieur de la cellule. La diffusion de certaines molécules peut également se faire à travers la membrane (module 11) ce qui permet l’absorption de certaines particules de nourriture ou l’excrétion de certains déchets.
Qu’est-ce que l’osmose?
L’osmose est le mouvement de l’eau à travers une membrane semi-perméable. Les molécules de solvant traversent la membrane de la solution la moins concentrée vers la solution la plus concentrée. La concentration de solutés à l’intérieur de la cellule est beaucoup plus grande qu’à l’extérieur. Ainsi, l’eau aura tendance à entrer dans la cellule, pour diminuer la concentration. Or, si la différence de concentration est très grande, l’eau entrera en très grande quantité dans la cellule, au grand risque que celle-ci éclate.
Qu’est-ce que la pression osmotique?
La pression osmotique est la pression requise pour empêcher le flux de solvant. La cellule utilise 2 stratégies pour éviter que la pression osmotique ne devienne trop élevée et que la cellule n’éclate :
• La membrane cellulaire réduit jusqu’à un certain point l’entrée massive de solvant.
• La cellule conserve les biomolécules sous forme de macromolécules complexes.
La pression osmotique dépend de la concentration molaire du soluté et non de sa taille. Prenons l’exemple du glucose et du glycogène. Une molécule de glycogène est formée de plusieurs milliers de molécules de glucose (environ 50 000 résidus de glucose). Par conséquent, une fois hydrolysée, 1 mole de glycogène produira environ 50 000 moles de
glucose. Puisque la pression osmotique dépend de la concentration et non de la taille, la pression osmotique générée par 1 M de glycogène est similaire à celle générée par 1 M de glucose même si la solution 1 M de glycogène contient 50 000 fois plus de glucose. C’est pourquoi il est avantageux pour les cellules animales d’emmagasiner le glucose sous forme de glycogène.
Quelle est la différence entre l’osmose et la diffusion?
• La DIFFUSION réfère au mouvement des molécules de SOLUTÉ. La diffusion des
molécules de soluté se fait de la région la plus concentrée vers la région la moins
concentrée.
• L’OSMOSE réfère au mouvement du SOLVANT, donc de l’eau puisque dans les cellules
vivantes le solvant est toujours l’eau. Les molécules d’eau se déplacent de la solution
la moins concentrée vers la solution la plus concentrée lors du phénomène d’osmose.
Qu’est-ce qu’une molécule hydrophobe?
Les molécules hydrophobes sont des composés n’interagissant pas ou peu avec l’eau, ce qui les rend insolubles. Les possibilités d’orientation des molécules d’eau sont alors réduites. Le réseau de liaisons hydrogène doit se réorganiser autour des molécules hydrophobes en formant une sorte de cage de molécules d’eau appelée clathrate. L’eau exclut ainsi les
molécules hydrophobes. Ce phénomène d’exclusion est également appelé interaction hydrophobe ou effet hydrophobe (capsule 2.1). Les agents chaotropiques augmentent la solubilité des composés non polaires en désordonnant les molécules d’eau, ce qui déstabilise les clathrates.
Qu’est-cequine molécule amphipatique?
Une molécule amphipathique (synonyme : amphiphile) contient une portion hydrophile et une autre hydrophobe. Les détergents sont un exemple de ce type de molécule. Ils sont formés d’une longue chaîne hydrocarbonée (hydrophobe) avec une extrémité ionique ou polaire.
Lorsqu’on ajoute ce type de composé en petite quantité dans l’eau, on observe la formation d’une monocouche à la surface de l’eau. La portion hydrophile du détergent interagit avec l’eau, tandis que la partie hydrophobe en est éloignée. En augmentant la concentration de
molécules amphipathiques, on observe la formation de micelles : les molécules s’organisent sous une forme sphérique où les portions hydrophiles se retrouvent à l’extérieur. L’intérieur des micelles est une zone hydrophobe qui permet de solubiliser les graisses et les huiles qui
s’y retrouvent trappées. Les molécules amphiphiles peuvent également former des bicouches lipidiques, lesquelles constituent la base structurale des membranes
Que signifie hydrolyse?
On appelle hydrolyse les réactions de coupure des liaisons covalente qui demande l’addition d’une molécule d’eau. Le changement d’énergie libre de l’hydrolyse est négatif (ΔG ˂ 0). Il s’agit donc d’une réaction spontanée, mais la vitesse de réaction est tellement lente qu’un très petit nombre de macromolécules seront dégradées durant la vie d’une cellule. L’hydrolyse est donc catalysée par des enzymes qui augmentent la vitesse de réaction quand cela est nécessaire. La réaction inverse de l’hydrolyse est appelée condensation. La polymérisation est une réaction de condensation. Dans la cellule, les réactions de condensation directe sont extrêmement défavorables et doivent être couplées à l’hydrolyse d’une molécule énergétique comme l’ATP afin de traverser la barrière thermodynamique
Qu’est-ce qu’un nucléophile?
Les molécules chargées positivement ou déficientes en électrons sont appelées électrophilesmtandis que les molécules chargées négativement ou ayant une paire d’électrons non partagée sont dites nucléophiles. Les nucléophiles sont capables « d’attaquer » les électrophiles et ainsi entraîner une réaction de substitution nucléophile aussi appelée attaque
nucléophile. L’eau est faiblement nucléophile, mais sa concentration cellulaire est si élevée que plusieurs macromolécules sont dégradées par l’attaque nucléophile de l’eau.
Qu’est- ce que le produit ionique?
À 25°C, le produit ionique (Kw) d’une solution aqueuse est toujours égal à 10-14 M2. Cette constante est aussi appelée constante ionique de l’eau ou constante d’ionisation de l’eau. Lorsqu’on ajoute des ions H+ dans une solution aqueuse, la concentration d’ions OH- diminue. L’inverse se produit lors de l’ajout d’ions OH-. Les concentrations de ces 2 ions sont donc liées réciproquement.
Qu’est-ce qu’une solution tampon?
Une solution tampon résiste au changement de pH lors de l’ajout d’un acide ou d’une base.Un tampon est composé d’un acide faible et de sa base conjuguée. Le pouvoir tampon, c’est-à-dire la capacité d’une solution à résister au changement de pH, est maximal lorsque le pH est égal au pKa, ou autrement dit lorsque [acide faible] = [base conjuguée]. La zone d’efficacité correspond au pKa plus ou moins une unité de pH. Le pH est un facteur important pour l’activité enzymatique. Le maintien du pH intracellulaire et sanguin entre 7,35 et 7,45 est essentiel au bon fonctionnement du corps humain. Les principaux tampons du corps humain sont :
