Les molécules

UE 2.2                                 Les molécules

Les constituants chimiques de la cellule

Très nombreux éléments chimiques entrant dans la composition de la cellule

Au moins 40 sur les 85 corps simples connus :

•Carbone

•Hydrogène

•Oxygène

•Azote

•Métaux alcalins (potassium, sodium)

•Métaux alcalino-terreux (calcium)

•Métaux magnésiens (magnésium, fer, zinc)

•Métalloïdes (phosphore, soufre, chlore, iode, brome, fluor)

Combinaison de ces différents éléments simples pour former des molécules complexes entrant dans la composition de la matière vivante

Corps chimiques complexes classés en 2 grands groupes :

-substances organiques (composés uniquement de carbone, hydrogène, oxygène, azote)

- Substances minérales (contenant des métaux et métalloïdes)

Les constituants chimiques de la cellule

Les substances organiques /Protides

Substances organiques divisées en 3 catégories : protides /lipides /glucide

Protides :

•Composés de C, H, O et N

•Protides les plus simples = acides aminés

•La combinaison de plusieurs acides aminés forme les polypeptides

•Combinaison de plusieurs polypeptides forme les protéines (protides les plus complexes)

•Constituants chimiques les plus importants de la matière vivante, il n’en existe pas en dehors des êtres vivants

•Structure spécifique dans chaque espèce

Lipides

Corps gras

Composés de C, H, O

Se trouvent à l’intérieur de la cellule sous 2 formes :

* gouttelettes bien visibles à l’intérieur du cytoplasme (enclaves lipidiques)

* autres invisibles et combinés aux molécules de protéines

Entrent dans la constitution de la membrane cellulaire et de la membrane nucléaire

Glucides

Sucres

C, H, O

Aliments de la cellule par excellence

Les constituants chimiques de la cellule

Les substances organiques /Lipides et Glucides

Les constituants chimiques de la cellule

Les substances minérales/L’eau

Elément prépondérant de la constitution de la cellule

2/3 du poids total du corps humain

Sous 2 formes dans l’organisme :

* eau dite combinée (entrant dans la constitution de la matière vivante)

* eau dite non combinée (eau libre du sang ou de la lymphe et eau dite de gonflement unissant les différentes substances organiques)

Les constituants chimiques de la cellule : Les substances minérales/Les composés minéraux

Chlorures de Na, K, Mg, sulfates alcalins, phosphate de calcium, carbonate de calcium,

bicarbonate de sodium

Dissociation de ces molécules en leurs ions constitutifs, facilitant les passages à travers la

membrane cellulaire

Les molécules constitutives du vivant et leurs fonctions dans les équilibres ou déséquilibres biologiques : L’atome

• Plus petite partie d’un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre

• Noyau (protons chargés positivement et neutrons électriquement neutres) autour duquel circulent des électrons (chargés négativement)

Plusieurs atomes peuvent établir des liaisons chimiques entre eux en mettant en commun leurs électrons = liaison covalente ; ensemble formé = molécule

Les liaisons covalentes sont stables : apport d’énergie pour les rompre

•Réaction chimique : certaines liaisons chimiques sont rompues, d’autres nouvelles- se forment. Il n’y a pas de perte ni création de matière : conservation des atomes qui se combinent différemment (liaison covalente casser, des atomes qui vont se réorganiser entre eux)

•Un élément ne peut pas se transformer en un autre par une réaction chimique

•Existe plus de 100 éléments chimiques différents.

•Les molécules biologiques sont constituées essentiellement à partir de 4 types d’atomes :

C (carbone)

H (hydrogène)

O (oxygène)

N (azote)

Oxygène

Dioxygène : deux atomes d'oxygène reliés par liaison covalente : aux conditions normales de température et de pression, le dioxygène est un gaz, qui constitue 20 % du volume de l'atmosphère terrestre au niveau de la mer.

L'oxygène forme très facilement des composés, notamment des oxydes, avec pratiquement tous les autres éléments chimiques

Formation de dioxygène grâce à la photosynthèse réalisée par les végétaux

Le dioxygène O2 est :

•toxique pour les organismes anaérobies

•indispensable à la respiration des organismes aérobies ( pas besoins d’air pour vivre), qui constituent la grande majorité des espèces vivantes actuelles.

Respiration cellulaire ( production d’énergie)  = ensemble des voies métaboliques par lesquelles une cellule produit de l'énergie sous forme d'ATP

Eau oxygénée

Peroxyde d'hydrogène ou eau oxygénée

Composé chimique de formule H2O2

Liquide clair, légèrement plus visqueux que l'eau, incolore en solution, aux puissantes propriétés oxydantes.

Existe naturellement chez les êtres vivants comme sous-produit de la respiration cellulaire

Tous les organismes aérobies possèdent des enzymes appelées

peroxydases qui catalysent la dismutation de H2O2 en H2O et O2 :

2H2O2 2H2O +O2

Désinfectant pour un traitement local.

Carbone

La forme la plus connue du carbone = dioxyde de carbone CO2

un des composants minoritaires de l'atmosphère terrestre (arrivant en quatrième position avec environ 0,03 % mais loin derrière l'azote 78,11 %, l'oxygène 20,953 % et l'argon 0,934 %) produit et métabolisé par les êtres vivants l'industrie, les voitures et les centrales thermiques.

La chimie du carbone est essentiellement covalente.

Le carbone est à la base d'une multitude de composés pouvant contenir un grand nombre d'atomes, en association avec l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, les halogènes, le phosphore, le soufre, et les métaux, par liaisons simples, doubles ou triples.

L'étude et la synthèse de ces composés constitue la chimie organique.

Le monoxyde de carbone : gaz incolore et inodore, formé par combustion incomplète des composés organiques ou du carbone pur (charbon). se lie plus fortement que l'oxygène, à l'hémoglobine sanguine pour former de la carboxyhémoglobine, un composé stable (mortel)

Carbone

On appelle « hydrocarbures » les molécules associant carbone et hydrogène.

Suivant le nombre d'atomes de carbone : méth

Eth

Pro

…..ect

La molécule d’eau

Molécule la plus abondante dans le corps humain

•Formule H2O : 1 atome d’oxygène et 2 atomes d’hydrogène

•Bon solvant : permet de dissoudre beaucoup de molécules différentes

•Peut participer à différentes réactions chimiques

A-B + H-O-H ➔A-OH + B-H

Hydrolyse : rupture de la liaison covalente molécule A-B

Autre propriété exceptionnelle de la molécule d’H2O : peut se dissocier en faisant apparaître des charges électriques (phénomène dû à un partage non équitable des électrons lors de la rupture de liaison covalente)

H2O + H2O H3O+ + OH Dissociation de l’eau (concerne une très faible partie des molécules d’eau en solution) caractère acide Caractère basique

PH

•Mesure du caractère acide ou basique : pH d’une solution dépend de la concentration en ions H3O+ de la solution : plus la concentration en H3O+ est élevée, plus la solution est acide

•pH = 7 : solution neutre [H3O+] = [OH-]

•pH<7 : solution acide

•pH >7 : solution basique

•pH proche de 7 dans la majorité des compartiments liquides (cellulaires et extracellulaires)

•Régulation permanente du pH des liquides biologiques en s’adaptant aux conditions : ingestions d’éléments acides, acidification provoquée par une hyperventilation pulmonaire

•Exception : pH acide de l’estomac (digestion des protéines)

Les sels minéraux

Constituants appelés cendres après une calcification des tissus organiques sont indispensables à la vie, ils Interviennent dans de nombreuses activités de l’organisme :

*mouvements de l’eau

*conduction nerveuse

*contraction musculaire

*conduction cardiaque