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Biochimie structurale > Module 2 - L'eau > Flashcards

Module 2 - L'eau Flashcards

1
Q

Qu’est-ce qu’une liaison covalente?

A

Partage entre deux atomes d’une ou plusieurs paires d’électrons (liaison simple, double ou triple).

La force de la liaison dépend des atomes impliqués mais à la base, c’est une liaison FORTE.

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Q

Quel est le phénomène d’électronégativité?

A

Tendance d’un atome à attirer plus fortement les électrons vers eux.

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3
Q

Qu’est-ce qu’un lien polaire?

A

Lorsqu’il y a différence d’électronégativité entre les atomes liés : distribution inégale de la charge qui entraine la formation de charges partielles sur les atomes impliqués.

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4
Q

Qu’est-ce qui fait qu’une molécule est polaire?

A

La présence d’un lien polaire ≠ une molécule polaire.
La polarité d’une molécule dépends de :
- la polarité de ses liens
- sa géométrie

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5
Q

Quels sont les types d’interactions non covalentes (liaisons faibles)?

A
  • liaisons hydrogène
  • liaisons ioniques
  • forces de van der Waals
  • interactions hydrophobes
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6
Q

Pourquoi les interactions faibles sont-elles essentielles au vivant?

A

La structure 3D spécifique d’une molécule est maintenue principalement par des interactions non covalentes : permet la complémentarité structurale.

Aussi, puisque les interactions faibles se forment et se brisent constamment, elles permettent de donner une souplesse structurale essentielle aux fonctions biologiques de nombreuses molécules.

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7
Q

Qu’est-ce qu’une liaison hydrogène?

A

Partage de l’électron d’un atome d’hydrogène entre deux atomes électronégatifs.

Interaction entre les dipôles de charges opposées : interactions dipôle-dipôle.

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8
Q

Combien d’atomes sont impliqués dans un lien H?

A

3 atomes :

  • un donneur : fait le lien avec l’atome d’hydrogène
  • un atome d’hydrogène
  • un accepteur : l’autre atome impliqué dans la liaison
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9
Q

Vrai ou Faux : Les liens hydrogène sont plus longs que les liens covalents.

A

Vrai. Les liens H font presque deux fois la longueur des liens covalents.

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10
Q

Pourquoi dit-on que les liaisons hydrogène sont directionnels?

A

Le lien est plus fort si les trois atomes sont linéaires.

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11
Q

Quels groupements peuvent former des liaisons hydrogène?

A

La géométrie de ces groupements ne permet pas l’annulation des charges partielles : il y a donc formation d’un dipôle, ce qui permet la liaison hydrogène.
- groupement hydroxyle
- groupement carbonyle
- groupement amine
L’atome de soufre est également très électronégatif.
- groupement sulfhydrile (thiol)

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12
Q

Quelle est la force des liaisons H?

A

varie entre 2 et 20 kJ/mole

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13
Q

Qu’est-ce qu’une liaison ionique?

A

Liaison résultant de l’attraction entre deux groupements fonctionnels de charges nettes opposées (interaction charge-charge).

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14
Q

La force des liaisons dépend …

A

… du solvant. L’eau diminue beaucoup la force des liaisons ioniques à cause de sa constante diélectrique élevée.

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15
Q

Qu’est-ce que la constance diélectrique?

A

Capacité d’une substance à entourer les ions d’un sel (sphère d’hydratation : interactions ion-dipôle) et à diminuer l’attraction entre eux (ionisation des sels).

Plus la constante diélectrique est élevée, plus elle diminue la force d’attraction entre les composés chargés (liaisons ioniques), plus les sels sont ionisés, plus ils sont solubles.

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16
Q

Qu’est-ce que les forces de van der Waals?

A

Interactions non covalentes de type dipôle transitoire ou dipôle induit.

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17
Q

À quelle température correspond le zéro absolu?

A

0 Kelvin = 273 °C

Température en K = température en °C + 273

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18
Q

Qu’est-ce qu’un dipôle transitoire?

A

Au dessus du zéro absolu (-273°C), les atomes oscillent : les électrons sont mobiles. Ce qui occasionne une délocalisation des charges : formation d’un dipôle transitoire.

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19
Q

Qu’est-ce qu’un dipôle induit?

A

La présence d’un dipôle transitoire chez un atome entraine la délocalisation du nuage d’électrons de l’atome voisin : principe d’attraction des charges opposées. Ce qui entraine la formation d’un dipôle induit chez l’atome voisin.

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20
Q

Pourquoi les forces de van der Waals sont attractives ET répulsives?

A

Lorsque les atomes se rapprochent : l’énergie devient négative, thermodynamiquement favorable, il y a donc une force d’attraction entre les deux atomes.

Lorsque les deux atomes sont séparés par la somme de leur rayon de van der Waals (varie selon l’atome) : contact de van der Waals –> attraction maximale.

Lorsque la distance entre les atomes diminue davantage : répulsion (les électrons de leurs orbitales finissent par se repousser).

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21
Q

À quel moment l’attraction entre les dipôles est maximale dans les forces de van der Waals?

A

Lorsque les atomes sont séparés par la somme de leur rayon de van der Waals (varie selon l’atome) : contact de van der Waals.

22
Q

Qu’est-ce qu’un clathrate?

A

Réorganisation des molécules d’eau à proximité d’une molécule hydrophobe en une structure ordonnée : forme une cage autour de la molécule hydrophobe.

23
Q

Qu’est-ce qui entraine la formation d’un clathrate?

A

La présence d’une molécule hydrophobe dans l’eau (solvant polaire).

Les molécules d’eau ne peuvent interagir avec la molécule non polaire : processus d’exclusion de la molécule par les molécules d’eau.

24
Q

Pourquoi la formation de clathrate n’est-elle pas thermodynamiquement favorable?

A

Dans un clathrate, les molécules d’eau sont ordonnées : diminution de l’entropie (S), ce qui est thermodynamiquement défavorable.

Lorsqu’il y a plusieurs molécules hydrophobes : processus d’exclusion par les molécules d’eau (interactions hydrophobes) pour diminuer la surface de contact avec les composés non polaires et ainsi minimiser la diminution d’entropie causée par la formation d’un clathrate.

25
Q

Qu’est-ce que les interactions hydrophobes?

A

Pas des liaisons chimiques : pas d’attraction mutuelle entre les composés hydrophobes –> processus d’exclusion par les molécules d’eau qui les fait se rassembler lorsqu’il y a plusieurs molécules hydrophobes pour minimiser la diminution d’entropie.

26
Q

Combien de charges partielles l’eau possède-t-elle?

A

4 charges partielles (dipôles) : distribution inégale des électrons dans les deux liens covalents O-H.

27
Q

Vrai ou Faux : L’eau peut faire des liaisons avec seulement 3 autres molécules d’eau puisqu’elle ne possède que trois atomes.

A

Faux. L’eau peut former quatre liaisons hydrogène avec d’autres molécules d’eau (4 charges partielles) : arrangement tétraédrique (position sp3 des orbitales de l’atome d’oxygène).

28
Q

Pourquoi les propriétés thermiques de l’eau sont-elles élevées?

A

L’eau peut faire 4 liaisons hydrogène : liaisons fortes (20 kJ/mole dans l’eau liquide). L’énergie nécessaire pour briser les liens hydrogène et séparer les molécules d’eau (4 liens par molécule de 20kJ/mole chacune) est importante.

29
Q

Qu’est-ce que la chaleur spécifique ou capacité thermique?

A

Quantité d’énergie nécessaire pour augmenter d’un degré la température d’un gramme de substance.

30
Q

Pourquoi dit-on que l’eau possède une stabilité thermique? Et pourquoi cette stabilité thermique est essentielle au vivant?

A

L’eau doit absorber beaucoup d’énergie pour que sa température augmente, ce qui minimise l’impact d’une fluctuation de température de l’environnement extérieur des cellules (qui sont majoritairement composée d’eau : 60-90%).

31
Q

Pourquoi la transpiration diminue-t-elle la température corporelle?

A

La couche d’eau qui se forme à la surface de la peau absorbe beaucoup de chaleur avant de s’évaporer.

32
Q

Pourquoi la glace flotte-elle sur l’eau?

A

L’eau est un réseau fluide où chaque molécule d’eau forme en moyenne 3,4 liens hydrogène avec d’autres molécules d’eau. Puisque 50% de ces liens ne sont pas linéaires, ils sont moins forts.

La glace possède une structure plus régulière : chaque molécule d’eau est liée à 4 autres molécules par des liens H linéaires (plus forts). Cette structure permet une grande distance entre les molécules d’eau : beaucoup d’espaces vides.

La densité de la glace est donc moins important que celle de l’eau : la glace flotte donc sur l’eau.

33
Q

Pourquoi dit-on que l’eau est un solvant PRESQUE universel?

A

L’eau est un excellent solvant pour les substances polaires ou ioniques (structure dipolaire : charge + et -).
Mais elle est un moins bon solvant pour les substances non polaires.

34
Q

Quelles caractéristiques font de l’eau un bon solvant?

A
  • Polarité (capacité à former des liens H)
  • Constante diélectrique élevée
  • Petite taille
35
Q

Qu’est-ce qui augmente la solubilité d’une molécule dans l’eau?

A
  • le nombre de groupements ioniques ou polaires

- la petite taille d’une molécule

36
Q

Qu’est-ce que la diffusion?

A

Mouvement aléatoire des molécules de solutés dans une solution.

37
Q

Quelles sont les conséquences de l’encombrement moléculaire?

A
  • Diminue la vitesse de diffusion dans la cellule

- Favorise la rencontre entre les réactifs et les enzymes (plus de collisions)

38
Q

Qu’est-ce que l’osmose?

A

Mouvement de l’eau à travers une membrane semi-perméable.

Les molécules de solvant vont de la solution la MOINS concentrée vers la solution la PLUS concentrée.

39
Q

La concentration de solutés à l’intérieur de la cellule est beaucoup plus grande qu’à l’extérieur, l’eau a donc tendance à entrer dans la cellule. Quelles stratégie utilise la cellule pour éviter une entrée trop massive d’eau?

A

Pression osmotique : pression requise pour empêcher le flux de solvant. Si la pression osmotique est trop élevée, la cellule peut éclater.

Stratégies :

  • la membrane cellulaire réduit jusqu’à un certain point l’entrée de solvant
  • en conservant les biomolécules sous formes de macromolécules complexes (la pression osmotique dépend de la concentration du soluté et non de sa taille)
40
Q

Faire la distinction entre diffusion et osmose.

A

Diffusion : mouvement des molécules de SOLUTÉ : de la région la PLUS concentrée VERS la MOINS concentrée.

Osmode : mouvement du SOLVANT : de la région la MOINS concentrée VERS la PLUS concentrée.

41
Q

Quel est l’effet d’un agent chaotropique?

A

Augmente la solubilité des composés non polaires en désordonnant les molécules d’eau (déstabilise les clathrates).

42
Q

Qu’est-ce qu’une molécule amphipathique ou amphiphile?

A

Molécule qui contient une portion hydrophile et une partie hydrophobe : formée de longues chaines hydrocarbonées (hydrophobes) avec une extrémité ionique ou polaire.

43
Q

Que se passe-t-il lorsqu’on ajoute une molécule amphipathique dans l’eau?

A

Formation de monocouches (à la surface) –> micelles (sphères : non polaire à l’intérieur, polaire extérieur) –> bicouches lipidiques (base structurale des membranes)

44
Q

Quelles interactions non covalentes peut-on regroupées sous le terme “interaction électrostatiques”?

A
  • liaisons hydrogène
  • liaisons ioniques
  • forces de van der Waals
45
Q

Qu’est-ce qu’une molécule nucléophile?

A

Nucléophile : molécule chargée négativement ou ayant une paire d’électrons non partagés.

Électrophile : molécule chargée positivement ou déficientes en électrons.

Les nucléophiles “attaquent” les électrophiles : substitution ou attaque nucléophile.

46
Q

Pourquoi les réactions de condensation est souvent couplée à une réaction d’hydrolyse?

A

La polymérisation permet l’assemblage de macromolécule à partir de monomères : réaction de condensation.

Réactions de condensation sont très défavorables dans la cellule : doit être couplée à l’hydrolyse d’une molécule énergétique (ATP) pour se produire.

47
Q

Qu’est-ce que l’ionisation de l’eau?

A

Résultat d’une attaque nucléophile d’une molécule d’eau sur une autre molécule d’eau : entraine la formation d’ions hydroxydes (OH-) et d’ions hydroniums (H3O+).

La formation d’eau est favorisée : l’ionisation de l’eau n’est pas favorisée : donc faible tendance de l’eau à se dissocier.

48
Q

Qu’est-ce que le pH?

A

Mesure de la concentration d’ions H+ dans une solution acqueuse. pH = -log[H+]

pH = 7 : neutre (pH physiologique 7,4)
pH < 7 : acide ( [H+] > [OH-] )
pH > 7 : basique ( [H+] < [OH-] )

49
Q

Définir un acide et une base.

A

Acide : composé donneur de protons H+

Base : composé accepteur de protons H+

50
Q

Qu’est-ce qu’un électrolyte fort?

A

Composé se dissociant presque totalement dans l’eau : la concentration finale des ions générés par la dissociation de l’électrolyte fort (acide ou base) = concentration de départ de l’électrolyte.

51
Q

Qu’est-ce qu’un acide/base faible?

A

Substance se dissociant partiellement dans l’eau :
HA + H2O ⇄ H3O+ + A-
HA ⇄ H+ + A-

La dissociation d’un acide faible produit : base conjuguée. CH3COOH ⇄ H+ + CH3COO -
La dissociation d’une base faible produit : acide conjugué. NH4+ ⇄ H+ + NH3

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