Module 2. La chimie en phase aqueuse Flashcards
Dans quel milieu se déroule les réactions métaboliques de l’organisme?
En milieu aqueux de pH 7.4 (neutre)
Cytoplasme + Matrice mitochondriale
SLIDE 3
Quelles sont les propriétés de l’eau?
- Forme de V avec un angle H-O-H de 104,5°
- Très polaire à cause de la différence d’éléctronégativité importante entre O (S -) et 2x H (S +)
SLIDE 9
Comment s’associent les molécules d’eau?
Via les liaisons hydrogène
Les interactions électrostatiques entre 2x H2O les orientent de sorte que la liaison O-H d’une molécule est dirigée vers le nuage d’électrons non liants de O de l’autre molécule d’eau –> peuvent former des réseaux de plusieurs molécules d’eau
SLIDE 10
Quelle est la propriété singulière de l’eau?
La mobilité de l’ion H est très élevée
SLIDE 11
Quelle est la raison de la mobilité élevée de l’eau?
Capacité des protons H de migrer d’une molécule d’eau à une autre en l’espace d’un déplacement rapide
SLIDE 11
À quels endroits est-il possible de retrouver des liaisons hydrogènes?
- Eau + Alcool
- Eau + Amine
SLIDE 12
Quel facteur détermine la complémentarité des bases azotées entre elles dans la structure de l’ADN / ARN?
Capacité à former des liaisons hydrogènes
SLIDE 12
Quelles sont les 4 liaisons moléculaires en ordre croissant de force?
- Aucune liaison
- Interaction de Van der Waals
- Liaison hydrogène
- Interaction ionique
- Liaisons covalente
SLIDE 13
Quelle est la différence entre l’eau à l’état liquide et l’eau à l’état solide (glace) au niveau des liaisons hydrogènes?
- Eau liquide = réseau de molécules unies par des liaisons hydrogènes qui varie constamment (très mobiles)
- Eau solide = réseau de molécules unies par des liaisons hydrogènes statiques en forme d’hexagone qui laisse beaucoup de vide
SLIDE 14
Que permet la structure physico-chimique de l’eau?
Facilite la dissolution de nombreuses substances importantes dans les systèmes biologiques (ex. sels minéraux, acides aminés, sucres)
–> solvant important pour les solutions hydrophiles
SLIDE 14
Quelle est la raison de la tension très élevée à la surface de l’eau lorsqu’elle est à l’état liquide?
Cohésion des molécules d’eau par les liaisons hydrogènes
SLIDE 15
Quelle est la conséquence de la différence au niveau des liaisons hydrogènes entre l’eau à l’état liquide et l’eau à l’état solide (glace) ?
L’eau est plus dense / compact sous forme liquide (prends moins de place) que sous forme solide (prends plus de place)
SLIDE 15
Quelles sont les 4 propriétés particulières de l’eau?
- Tension de surface très élevée
- Forme liquide plus dense que la forme solide
- Favorise stabilisation de la température de la surface terrestre
- La glace flotte sur l’eau (moins dense) et joue le rôle d’isolant qui protège les organismes d’une congélation fatale
SLIDE 15
Quel facteur détermine la solubilité d’un ion?
La propriété d’un solvant en question d’interagir plus fortement avec les particules d’un soluté que les forces interagissant entre les particules de ce soluté pour former un molécule
SLIDE 16
Pourquoi l’eau est un solvant important?
L’eau forme des liaisons avec les particules de solutés plus fortes (en fonction des pôles positifs et négatifs) que celles formées entre les particules de solutés entre elles dans la plupart des cas en biochimie
SLIDE 16
Que représente l’effet hydrophobe?
Tendance de l’eau à former une couche de molécules d’eau avec des liaisons hydrogènes partielles autour de molécules non polaires jusqu’à former un agrégation de molécules non polaires dans l’eau
SLIDE 17
Quelle est la définition des molécules amphiphiles?
Molécules biologiques avec une partie polaire (hydrophile) et non polaire (hydrophobe)
SLIDE 18
Quelles formations / structures prennent les molécules amphiphiles?
- Micelles
- Bicouches
- Vésicules
SLIDE 18
Quelle est la raison causant les molécules amphiphiles à prendre des formations / structures particulières?
Tendance de l’eau à exclure la partie hydrophobe des amphiphiles qui ont, par conséquent, tendance à former des agrégats structurés dispersés dans l’eau (vésicules, bicouche ou micelle)
SLIDE 19
Quelle est la partie hydrophobe / lipophile des acides gras dans la bicouche formant les membranes cellulaires?
Chaine de carbones aliphatique et apolaire
SLIDE 18
Quelle est la partie hydrophile des acides gras dans la bicouche formant les membranes cellulaires?
Groupements d’acide carboxylique (COOH) polaire et ionisable
SLIDE 18
Quelle fonction importante jouent les molécules amphiphiles dans l’eau?
Maintien l’intégrité des compartiments, organites et structures des cellules eukaryotes et prokaryotes
SLIDE 20
Qu’est-ce qu’un acide selon la définition de BRONSTEDT?
Un acide est une espèce susceptible de libérer un proton H+ (déterminé par le rôle de H+ / H3O+)
DÉMONSTRATION : réaction d’autoprotolyse de l’eau
H2O + H2O = H3O+ (ion hydronium) + HO- (ion hydroxyde)
SLIDE 21
Qu’est-ce qu’une base selon la définition de BRONSTEDT?
Une base est une espèce susceptible de capter un proton H+ (déterminé par le rôle de H+ / H3O+)
SLIDE 22
Quel est le couple acide-base dans la réaction :
AH + H2O = A- + H3O+
Couple AH / A-
SLIDE 21
Quel est le couple acide-base dans la réaction :
B + H2O = BH+ + HO-
Couple BH+ / B
SLIDE 22
Quel est le couple acide-base dans la réaction :
BH+ + H2O = B + H3O+
Couple BH+ / B
SLIDE 22
Est-ce que H+ existe en solution aqueuse?
Non. H+ + H2O –> H3O+
SLIDE 23
Quelle est la définition du pH?
pH = - log [H3O+]
[H3O+] = 1 x 10 ^ -pH
SLIDE 23
Que représente un pH de solution acide?
petit pH = grande [H3O+] = beaucoup de protons H+ libérer en solution
SLIDE 23
Que représente un pH de solution basique?
grand pH = petite [H3O]+ = beaucoup de protons H+ capter par particules
SLIDE 23
Quelle est la constante d’équilibre de l’autoprotolyse de l’eau, soit le produit ionique de l’eau valable pour toutes les solutions aqueuses?
Ke = [H3O+] x [OH-]
SLIDE 24
Quelles sont les conséquences de la valeur de Ke?
- Le pH de l’eau neutre à 25°C est de 7
- Dans une solution acide, [H3O+] > [OH-] et pH < 7
- Dans une solution basique, [H3O+] < [OH-] et pH > 7
Pour la réaction d’autoprotolyse de l’eau :
Ke = 1x10^-7 x 1x10^-7 = 1x10^-14
À 25°C, Ke = 1x10^-14 –> pKe = -log(Ke) = 14
SLIDE 25
Quelle est la fonction principale du pH?
Métabolisme (absorption / excrétion) des nutriments et des xénobiotiques dans l’organisme par l’intestin et le foie
–> le gradient de pH présent d’un côté et de l’autre des parois cellulaires formé par des bicouches est une caractéristique nécessaire pour réguler le transport transmembranaire
SLIDE 26
Est-ce que le pH est le même au sein de l’ensemble de l’organisme?
Non. Il varie d’un compartiment à l’autre.
–> pH par défaut à l’équilibre = 7,4
SLIDE 27
Quelle est la définition de la constante d’acidité?
Ka = [A-] (acide) [H3O+] / [AH] (base)
pKa = - log Ka, soit Ka = 1 x 10 ^ -pKa
pH = pKa + log ([A-] / [AH])
SLIDE 28
Que représente un pKa de solution acide?
[AH] > [A-]
pH < pKa
SLIDE 28
Que représente un pKa de solution basique?
[AH] < [A-]
pH > pKa
SLIDE 28
Que représente un pKa de solution neutre?
[AH] = [A-]
pH = pKa
IMPOSSIBLE
SLIDE 28
Pourquoi les groupements fonctionnels sont-ils définis sur l’échelle pKa?
Ils servent à évaluer l’état ionique d’une molécule dans un milieu donné (ex. eau, estomac, duodénum, plasma, urine)
SLIDE 29
Quelles sont les groupements fonctionnels qui ont une grande importance biochimique et physiologique?
Groupements fonctionnels de type acide faible OU base faible, car ils peuvent facilement passer à travers les membranes cellulaires
SLIDE 29
Que se passe-t-il lorsqu’une molécule d’acide est placé dans une solution de même pH?
Il y a autant de forme protoné (acide AH) que de forme déprotoné (base A-) de la molécule –> état d’équilibre, ratio 1:1
SLIDE 30
Que se passe-t-il lorsqu’une molécule d’acide conjugé d’une base est placé dans une solution de même pH?
Il y a autant de forme protoné (acide BH+) que de forme déprotoné (base B) de la molécule –> état d’équilibre, ratio 1:1
SLIDE 31
Que se passe-t-il lorsqu’une molécule d’acide est placé dans une solution de pH inférieur (plus acide)?
Il y a plus de forme protoné (acide AH) que de forme déprotoné (base A-) de la molécule –> ratio 99:1
SLIDE 30
Que se passe-t-il lorsqu’une molécule d’acide conjugé d’une base est placé dans une solution de pH inférieur (moins basique)?
Il y a plus de forme protoné (acide BH+) que de forme déprotoné (base B) de la molécule –> ratio 99:1
SLIDE 31
Que se passe-t-il lorsqu’une molécule d’acide est placé dans une solution de pH supérieur (moins acide)?
Il y a moins de forme protoné (acide AH) que de forme déprotoné (base A-) de la molécule –> ratio 1:99
SLIDE 30
Que se passe-t-il lorsqu’une molécule d’acide conjugé d’une base est placé dans une solution de pH supérieur (plus basique)?
Il y a moins de forme protoné (acide BH+) que de forme déprotoné (base B) de la molécule –> ratio 1:99
SLIDE 31
Dans quel forme se trouve un acide organique placé dans une solution de pH inférieur (plus acide)?
- Non chargé
- Hydrophobe
- Liposoluble
Présence de plus de forme acide (AH), moins de forme base conjugé (A-) = État favorable pour le transport transmembranaire
SLIDE 32
Dans quel forme se trouve un acide organique placé dans une solution de pH supérieur (moins acide)?
- Chargée
- Hydrophile
- Hydrosoluble
Présence de moins de forme acide (AH), plus de forme base conjugé (A-) = État défavorable pour le transport transmembranaire
SLIDE 32
Dans quel forme se trouve une base placé dans une solution de pH inférieur (moins basique)?
- Chargée
- Hydrophile
- Hydrosoluble
Présence de plus de forme acide conjugé (BH+), moins de forme base (B) = État défavorable pour le transport transmembranaire
SLIDE 33
Dans quel forme se trouve une base placé dans une solution de pH supérieur (plus basique)?
- Non chargée
- Hydrophobe
- Liposoluble
Présence de moins de forme acide conjugé (BH+), plus de forme base (B) = État favorable pour le transport transmembranaire
SLIDE 33
Quel événement peut déplacer l’équilibre chimique d’une façon dynamique vers la forme neutre?
Absorption de nutriments et de xénobiotique
SLIDE 35
Quels sont les 4 facteurs qui déterminent si une molécule peut passer à travers les membranes intestinales par elle-même?
- Ionisation, non ionisé plus facilement absorbé
- Polarité respectable
- Liposolubilité
- Taille de la molécule pas trop grosse
SLIDE 36
Quelle est la définition d’une solution tampon?
Une solution dont le pH varie très peu
- soit par addition d’une solution d’acide fort ou de base forte
- soit par dilution de la solution
SLIDE 37
Quelles sont les 3 solution tampons importantes au sein de l’organisme?
- Sang
- Salive
- Liquide gastrique
SLIDE 37
Comment sont fabriquées les solutions tampons?
Fabriquées en utilisant un mélange équimolaire d’un acide faible et de sa base conjugée
SLIDE 38
Quel est le tampon le plus significatif?
Bicarbonate
SLIDE 39
Comment est formé le bicarbonate?
À partir du CO2 gazeux :
CO2 + H2O = H2CO3 (acide carbonique) = H3O+ + HCO3- (bicarbonate)
SLIDE 39
Quelle est la valeur normale du pH sanguin?
pH 7.4
SLIDE 39
Quel est le pH de l’organisme dans conditions physiologiques normales?
pH entre 7.35 et 7.45
–> 7.4 pour la moyenne du sang artériel
–> 7.35 pour le liquide interstitiel
SLIDE 40
Comment est mesurer le pH en pratique?
Prélèvement de sang artériel (gazométrie artérielle)
SLIDE 40
Que représente un pH supérieur à 7.45 dans l’organisme?
Alcalose physiologique
SLIDE 41
Que représente un pH inférieur à 7.35 dans l’organisme?
Acidose physiologique
SLIDE 41
Comment les poumons régulent-ils le pH?
Régulation respiratoire :
CO2 + H2O = H2CO3 = HCO3- + H3O+
plus de respiration / plus [CO2] = baisse de pH
moins de respiration / moins [CO2] = hausse de pH
SLIDE 42
Quelle est la capacité fonctionnelle des poumons pour réguler le pH?
2x celle des tampons chimiques
SLIDE 42
Quel facteur cause une acidose au niveau de la régulation respiratoire?
Une obstruction ou une gêne entraîne une acidose par accumulation du CO2
SLIDE 42
Quel facteur cause une alcalose au niveau de la régulation respiratoire?
Une accélération ou une hyperventilation entraîne une alcalose par fuite excessive de CO2
SLIDE 42
Quelle est la physiopathologie de la maladie de l’acidose tubulaire rénale chez le chat?
- Trouble du métabolisme acido-basique causé par un défaut de réabsorption / sécrétion des ions H3O+ dans tubules rénaux
- Accumulation d’acides dans l’organisme et une diminution du bicarbonate sanguin
- Protéines impliquées = pompes à protons + échangeurs d’ions
SLIDE 43
Quels sont les signes cliniques de la maladie de l’acidose tubulaire rénale chez le chat?
- Anorexie
- Perte de poids
- Polyurie
- Polydipsie
- Faiblesse musculaire
- Léthargie
- Troubles de croissance chez les jeunes
SLIDE 43
Quel est le diagnostic de la maladie de l’acidose tubulaire rénale chez le chat?
- Analyse des gaz sanguins (acidose métabolique hypochlorémique)
- Urine alcaline malgré l’acidose
- Électrolytes sériques (hypokaliémie)
SLIDE 43
Quels sont les traitements de la maladie de l’acidose tubulaire rénale chez le chat?
- Supplémentation en bicarbonates de sodium
- Parfois supplémentation en potassium
- Correction des complications (ostéomalacie, néphropathie)
SLIDE 43
Quelle est la physiopathologie de la maladie de l’alcalose respiratoire chez le chien?
- Augmentation du pH sanguin due à une diminution excessive du CO2
- Causée par une hyperventilation entrainant une élimination trop rapide du CO2
SLIDE 44
Quels sont les signes cliniques de la maladie de l’alcalose respiratoire chez le chien?
- Tachypnée
- Tremblements
- Faiblesse musculaire
- Léthargie
- Confusion mentale
- Convulsions dans le cas sévère
SLIDE 44
Quel est le diagnostic de la maladie de l’alcalose respiratoire chez le chien?
- Analyse des gaz sanguins (alcalose respiratoire)
- Dosage des électrolytes sériques (hypokaliémie)
SLIDE 44
Quels sont les traitements de la maladie de l’alcalose respiratoire chez le chien?
- Traiter la cause sous jacente
- Supplémentation en CO2 dans cas sévère
- Correction de l’hypokaliémie
SLIDE 44
