Biochimie Carl Neuberg 1903

Object Vivant ?????

Les organismes vivants sont composés de matériaux semblables, bien qu'ils puissent différer dans leur forme et dans leur fonction. Il s'agit d'éléments chimiques qui réagissent entre eux pour donner naissance aux structures physiques caractéristiques de la matière vivante. Cells Organs and organ systems Tissues Molecules Organelles 50 µm 10 µm 1 µm Cell Atomes

Polypeptides Polynucléotides Polysaccharides Lipides Macromolécules

Il est nécessaire d’étudier le vivant en partant des structures les plus simples afin de voir comment ils se combinent pour former des structures plus complexes.

ÉLÉMENTS CHIMIQUES ET ATOMES hiérarchie des niveaux d'organisation de la matière vivante Élément : substance impossible à décomposer en d'autres substance plus simple au cours de réactions chimiques. = matériel de base. Les éléments chimiques jouent un rôle très important dans l'organisme car ils entrent dans la composition de nombreuses molécules indispensables à la vie. Importance biologique des atomes. Prenons l'exemple du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'azote, du calcium, du phosphore, du sodium, pour citer que ceux-là. ÉlémentSymbolefonctions biologiques particulières CarboneCsucres, lipides, protéines HydrogèneHeau, molécules organiques OxygèneOeau, molécules organiques et inorganiques, respiration cellulaire AzoteNcomposant des acides aminés, des protéines et des acides nucléiques CalciumCacomposant des dents et de l'os, permet la contraction musculaire PhosphorePcomposant des dents, de l'os et de molécules énergétiques (ATP) SodiumNacation extracellulaire, équilibre en eau, conduction nerveuse SouffreSprotéines

Les éléments naturels du corps humain sont représentés en proportion variable. CHNO = 96% de la matière vivante Au niveau des macromolécules c’est C qui est le plus important

Au cours de l’évolution on a une sélection chimique

Les radiations UV venant du soleil (la source d'énergie principale) brisent les molécules simples de l'atmosphère primitive et libèrent des radicaux très réactifs qui rapidement se combinent pour former des molécules plus grosses, plus complexes et plus lourdes. On peut aussi considérer que les décharges électriques que sont les éclairs, ainsi que les volcans, ont fourni une source énergétique additionnelle. Avec la condensation des vapeurs d'eau qui forme des nuages dans la haute atmosphère puis qui retombent en pluie, toutes ces nouvelles molécules tombent à la surface de la planète, dans les nouveaux océans. Ces nouvelles molécules, sont des molécules composées de C-H-O-N (carbone-hydrogène- oxygène-azote), des molécules qu'on dit organiques. C'est le bouillon primitif, la soupe primitive. C'est dans cette soupe primitive que les molécules organiques auraient progresssivement évolué vers les molécules vivantes.

Stanley Miller, 1950

Les interactions

Allure générale des interactions dans la matière macromolécule s électron s noyaux molécule s ions Atomes Distance entre entités Distance d’équilibre Répulsion Attraction Énergie potentielle

MOLÉCULES ET COMPOSES MOLÉCULAIRES Définitions: Les atomes se lient entre eux pour former des molécules. Ces atomes peuvent être identiques... O + O -->O2 - ou être différents : dans ce cas ils forment des composés. O + C + O -->CO2 ( le gaz carbonique) Liaisons chimiques: Les atomes ayant leur couche externe saturée à 8 électrons ne réagissent pas avec un autre atome, alors que ceux dont la couche externe a moins de 8 électrons peuvent réagir avec les autres atomes (NB: tenir compte du cas particulier de l'hydrogène). D'où la règle de l'octet: Les atomes ayant plus d'une couche ont tendance à réagir avec d'autres atomes pour combler leur couche externe à 8 électrons. Ce qui leur permet d'atteindre un état stable. Remarque : l'atome d'hydrogène a une seule couche électronique (n=1) qui porte un électron. Parfois cet atome peut perdre cet électron et il ne lui restera qu'un proton. Il devient un proton (H+) car l'atome d'hydrogène n'a pas de neutron.

La stabilité d'un atome est atteinte quand les couches > 1 sont saturées à 8 électrons. Il est important de savoir que c'est le nombre d'électrons sur la couche la plus externe qui détermine les propriétés chimiques des éléments. Ce qui a permis de les classer. Notez que la première couche d'électron se comble à 2 électron. c'est le nombre d'électrons libres dans la couche externe qui détermine la valence d'un atome.

liaisons covalentes : il y a liaison covalente quand deux atomes partagent certain(s) de leurs électrons. Ils mettent en commun leurs électrons pour compléter leurs couches externes respectives à 8, et acquérir une stabilité. Les électrons libres de la couche externe d'un atome établissent une liaison covalente avec ceux des électrons libres d'un autre atome.

Le carbone est l’élément le plus favorable pour former des polymères complexes. Pourquoi pas le Si ????? Energie de liaison +/- 100 Kcal/mol Si-Si +/- 50 Kcal/mol Si-O-Si-O-Si-O insoluble dans l’eau C-C-C chaine souple > structure tridimensionnelle CO2 soluble dans l’eau

L’eau : solvant universel Structure tridimensionnelle Interaction structure covalente Interaction secondaire Fonction

L’eau : solvant universel Y in order to understand the chemical properties of biological molecules, we first need to understand the chemistry of water Y water has anomalously high melting point, boiling point, surface tension H 2 O O°C 100°C Methane -184°C -161°C Y water is the biological solvent for most molecules Ü this is because water can form hydrogen bonds