Niveau d'organisation de la matière vivante Flashcards
Nommez les deux niveaux d’organisation de la matière vivante
- Le niveau atomique de la matière vivante
- Le niveau moléculaire de la matière vivante
La matière
La matière est tout ce qui occupe un volume et possède une masse.
La matière existe sous trois formes : gazeuse, liquide et solide.
L’énergie
L’énergie est la capacité de fournir un travail ou de mettre de la matière en mouvement.
Elle peut se trouver sous forme d’énergie cinétique (active) ou potentielle (stockée).
Les formes d’énergie :
- L’énergie chimique est emmagasinée dans les liaisons des diverses substances chimiques.
Lorsque ces liaisons sont rompues, cette énergie (potentielle) est libérée et se transforme en énergie active (cinétique).
Dans le corps, l’énergie chimique fournit par la nourriture est emprisonnée dans les liaisons d’une molécule riche en énergie, l’adénosine triphosphate (ATP).
L’énergie de l’ATP peut se transformer en énergie électrique au moment de la production d’un potentiel d’action ou en énergie mécanique lorsque les muscles se contractent.
- L’énergie électrique résulte du mouvement de particules chargées.
Dans notre corps, des particules chargées (qu’on nomme ions) produisent des phénomènes électrochimiques lorsqu’elles traversent des membranes cellulaires.
- L’énergie mécanique produit directement un mouvement de matière.
lorsqu’ils se contractent, les muscles de la jambe exercent une traction sur les os, ce qui permet à la jambe de bouger.
- L’énergie de rayonnement se propage sous forme d’ondes.
Il s’agit de l’énergie du spectre électromagnétique, qui comprend les rayons X, les rayons ultraviolets, la lumière visible, les rayons infrarouges (énergie de la chaleur) etc.
L’énergie peut être convertie d’une forme à une autre, mais, au cours de ces transformations, une certaine quantité devient toujours inutilisable (perdue sous forme de chaleur).
La composition de la matière (les éléments)
Chaque élément est une substance unique qu’il est impossible de décomposer en substances plus simples par les méthodes chimiques ordinaires.
Quatre élément constituent environ 96 % de la masse corporelle :
- Oxygène (O) : essentiel à l’oxydation du glucose et d’autres combustibles alimentaire, il contribue à la production de l’énergie cellulaire (ATP)
- Carbone (C) : Principal constituant de toutes les molécules organiques. notamment des glucides, des lipides, des protéines et des acides nucléiques.
- Hydrogène (H) : Présent dans la plupart des molécules organiques ; sous forme d’ion (atome chargé), sa concentration détermine le pH des liquides de l’organisme.
- Azote (N) : Présent dans les protéines et les acides nucléiques (matériel génétique).
Les neufs éléments chimiques moins abondants, mais nécessaire sont :
- Calcium (Ca) : Présent sous forme de sels dans les os et les dents ; sous forme d’ion, il est nécessaire à la contraction musculaire, à la transmission de potentiels d’actio et à la coagulation du sang.
- Phosphore (P) : Constituant du phosphate de calcium, un sel présent dans les os et les dents.
- Potassium (K) : L’ion potassium est le cation le plus abondant dans les cellules ; nécessaire à la propagation de potentiels d’action et à la contraction musculaire.
- Soufre (S) : Présent dans les protéines.
- Sodium (Na) : L’ion sodium est le principal cation des liquides extracellulaires ; important pour l’équilibre hydrique, la propagation de potentiel d’action et à la contraction musculaire.
- Chlore (Cl) : L’ion chlorure est l’anion le plus abondant dans les liquides extracellulaires.
- Magnésium (Mg) : Présent dans les os ; cofacteur important de l’activité enzymatique dans de nombreuse réactions métaboliques
- Iode (I) : Essentiel à la production des hormones thyroïdiennes.
- Fer (Fe) : Constituant de l’hémoglobine (qui assure le transport des molécules d’oxygène dans les érythrocytes du sang0 et de certaines enzymes.
Les constituants des éléments sont des atomes. Chaque atome est désigné par un symbole chimique, formé d’une ou deux lettres.
La composition de la matière (les atomes)
Les atomes
Les atomes sont formés de trois particules subatomiques : les protons (+) ,les électrons (-), et les neutrons.
Le modèle planétaire représente l’atome comme un système solaire miniature dans lequel les protons et les neutrons sont groupés dans le noyau.
Les électrons tournent autour du noyau sur des orbites fixes.
Dans le modèle des orbitales, les protons et les neutrons sont aussi situés dans un noyau central, mais les électrons occupent des régions appelées orbitales et forment un nuage électronique de charge négative autour du noyau.
Tout atome se caractérise par son numéro atomique, qui est égal au nombre de protons de son noyau.
Comme tous les atomes sont électriquement neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons.
Le nombre de masse d’un atome est la somme de la masse de ses protons et ce celle de ses neutrons.
La masse atomique d’un élément est à peu près égale au nombre de masse de son isotope le plus abondant.
Les isotopes sont des formes atomiques différentes d’un même élément ; ils se distinguent par leur nombre de neutrons.
De nombreux isotopes lourds sont instables et de décomposent en formes plus stables en émettant des particules ou de l’énergie à partir de leur noyau ; ce phénomène est appelé radioactivité.
De tels radio-isotopes sont utiles au diagnostic et au traitement des maladies ainsi qu’à la recherche en biochimie.
Les molécules et les composés
Une molécule est la plus petite unité résultant de la liaison chimique entre deux atomes ou plus.
S’ils proviennent d’éléments chimiques différents, les atomes forment une molécule de composé.
Les propriétés des composés diffèrent de celles des atomes qu’ils contiennent.
les liaisons chimiques
Les liaisons chimiques sont des réactions énergétiques. Il y en a trois : liaison ionique, liaison covalente et liaison hydrogène.
- Une liaison ionique survient lorsque des électrons passent complètement d’un atome à un autre.
Les atomes sont électriquement neutres, mais quand ils gagnent ou perdent des électrons au cours d’une liaison, l’équilibre parfait des charges positives et des charges négatives est rompu ; on obtient des particules chargées qu’on nomme ions.
Les atomes qui gagnent un électron acquièrent une charge nette négative parce qu’ils possèdent plus d’électrons que de protons.
Ces atomes s’appellent des anions et portent l’exposant moins (-) après leur symbole atomique.
Les atomes qui perdent un électron acquièrent une charge nette positive parce qu’ils possèdent plus de protons que d’électrons.
Ces atomes s’appellent alors des cations et portent l’exposant plus (+).
Des anions et des cations se forment chaque fois qu’une liaison ionique se produit.
Un ion est un atome ou une molécule portant une charge électrique.
Ce sont ces ions provenant de sels minéraux dissouts dans l’eau qu’on appelle des électrolytes.
- Une liaison covalente survient lorsque les atomes partagent des paires d’électrons.
- Une liaison hydrogène est une liaison faible qui retient ensemble les molécules d’eau ou diverses partie d’une même molécule.
Les réactions chimiques
Une réaction chimique a lieu chaque fois que des atomes se lient ou se dissocient.
Le nombre d’atome demeure le même, mais ceux-ci sont organisés de manière différente.
Il y en a trois :
- Réaction de synthèse : De petites molécules forment des molécules plus grosses et plus complexes en se liant les unes aux autres.
Exemple : Formation d’une protéine par assemblage d’acides aminés.
- Réactions de dégradations : Des liaisons sont rompus dans des molécules plus grosses, lesquelles se décomposent alors en molécules plus petites et moins complexes.
Exemple : Dissociation du glycogène en unités de glucose.
- Réactions d’échange : Des liaisons se forment, et d’autres se rompent.
Exemple : Formation du glucose phosphate par transfert du groupement phosphate terminal de l’ATP au glucose.
La plupart des réactions chimiques sont réversibles. Si des liaison peuvent s’établir, elles peuvent se rompre, et vice-versa.
Dans une équation chimique, une double flèche marque la réversibilité.
Lorsque les flèches sont de longueurs différentes, la plus longue indique la réaction la plus rapide ou la direction dominante dans laquelle la réaction se produit.
Les facteurs qui accélèrent la vitesse des réactions chimiques
Les atomes se déplacent constamment en raison de leur énergie cinétique ; c’est ce qui entraîne des collisions entre les molécules.
- Augmentation de la température :
Augmentation de l’énergie cinétique des molécules, qui bougent ainsi plus rapidement et entrent en collision avec plus de force.
- Augmentation de la concentration des molécules réactives :
Augmentation du nombre de collisions en raison du nombre accru de molécules réactives.
- Diminution de la taille des molécules :
Les particules plus petites ont plus d’énergie cinétique et se déplacent plus rapidement que les plus grosses, de sortes qu’elles participent à un plus grand nombre de collisions.
- Présence de catalyseurs :
Diminution de la quantité d’énergie nécessaire aux molécules pour que l’interaction chimique ait lieu.
Les composés inorganiques et les composés organiques
Toutes les substances chimiques qui se trouvent dans l’organisme entrent dans deux grandes classes de molécules : les composés inorganiques et les composés organiques.
La principale différence est la présence ou l’absence de carbone.
Les composés inorganiques, à quelque exception près, ne contiennent pas de carbone ; ce sont donc des molécules plus simples et plus petites.
- L’eau, les sels minéraux, les acides et les bases.
Les composés organiques contiennent du carbone.
- Les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques.
Les molécules inorganiques
- L’eau
Le composé organique le plus abondant et le plus important dans le corps, constitue environ le deux tiers de la masse corporelle.
les propriétés de l’eau :
- Forte capacité thermique : Il lui faut beaucoup de chaleur avant que sa température change considérablement.
- Polarité et les propriétés de solvant : L’eau est à la fois un moyen de transport et un site d’échange dans l’organisme.
- Réactivité : L’eau est un réactif important dans de nombreuses réactions chimiques.
Lors de la digestion, des molécules d’eau s’ajoutent aux liaisons des plus grosses molécules et interviennent dans leur décomposition.
- Fonction protectrice :
En raison de son incompressibilité.
Par exemple, le liquide cérébrospinal protège l’encéphale et la moelle épinière de toute lésion physique.
- Les sels
Un ion est un atome ou une molécule portant une charge électrique.
Les électrolytes proviennent des sels minéraux dissout dans l’eau du corps. Ce sont des ions.
- Les acides et les bases
Comme les sels, les acides et les bases sont des électrolytes, c’est-à-dire qu’il s’ionisent et se dissocient dans l’eau ; ils peuvent alors conduire un courant électrique.
Les molécules organiques
- Les glucides
Aussi appelés sucres simples, les glucides sont des molécules formées d’unités nommés monosaccarides qui sont faite de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.
Disaccarides : Deux monosaccarides liés l’un à l’autre
Polysaccarides : Un grand nombre de monosaccarides liés les uns aux autres.
- Les lipides
Les lipides sont essentiellement les huiles et les graisses, et sont eux aussi constitués de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.
Triglycérides (ou graisses neutres) : Présent dans le tissu adipeux ; protègent et isolent les organes ; constituent la principale forme de réserve d’énergie dans l’organisme.
Phospholipides : Présents dans les membranes cellulaires.
Stéroïdes : Molécules formées de quatre cycles ; comprend le cholestérol et les hormones sexuelles.
- Les protéines
Les protéines sont les molécules organiques les plus abondantes.
Les protéines sont constitués d’unités de base appelées « acide aminés ».
Les acides aminés peuvent se lier les uns aux autres et former ainsi de longues chaînes appelées protéines.
Les acides aminés contiennent tous des atomes de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote.
Selon le nombre d’acides aminés dans la protéine et selon l’ordre dans lequel ils sont placés, la forme et le rôle de la protéine changent.
Certaines protéines forment de longs fils et d’autres se replient sur elles-mêmes en une petite masse compacte.
On distingue ainsi des protéines fibreuses et des protéines globulaires.
Les protéines fibreuses, comme le collagène, ont un rôle structural.
Les protéines globulaires, comme l’hémoglobine, remplissent le plus souvent une fonction dans la cellule.
