INTRODUCTION AUX MOLÉCULES ORGANIQUES Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05) Cours 2 (Quatrième partie) INTRODUCTION AUX MOLÉCULES ORGANIQUES Glucose Bernadette Féry Hiver 2007

Molécules organiques et minérales Les groupements fonctionnels sont des groupes d'atomes qui font partie des molécules et qui ont des propriétés réactives spécifiques Les propriétés des molécules organiques dépendent de leur squelette carboné ainsi que de leurs groupements fonctionnels Les molécules organiques sont souvent des macromolécules Les macromolécules organiques sont généralement des polymères Les polymères se construisent et se démantèlent (condensation et hydrolyse) L’ensemble des réactions cellulaires permettant de construire et de dégrader les macromolécules biologiques constitue le métabolisme

1- Les molécules organiques et minérales sont essentielles à la vie MOLÉCULES MINÉRALES Étudiées par la chimie organique Étudiées par la chimie inorganique Unies par liaisons covalentes Unies par liaisons ioniques Présence de carbone Pas de carbone (sauf le CO2 ) Le CO2 est considéré comme organique car il contient du carbone et comme inorganique car il est très abondant dans l'environnement. Campbell : 58 (2eéd.) — Figure 4.4 Grosses molécules qui servent de support structural aux êtres vivants à cause du carbone qui établit des chaînes carbonées droites, ramifiées et cycliques. Petites molécules qui ne peuvent servir de support structural aux êtres vivants à cause de l'absence du carbone. Protéines, acides nucléiques (ADN et ARN), glucides, lipides et vitamines Eau, sels minéraux, acides et bases

H H - C - C - OH Groupement hydroxyle Éthanol 2- Les groupements fonctionnels sont des groupes d'atomes qui font partie des molécules et qui ont des propriétés réactives spécifiques. Groupement hydroxyle Éthanol H - C - C - OH H Campbell, p. 61

H O H - C - C OH H H O H - C - C O- H Groupement carboxyle Groupement acide car il libère un proton H+ dans la solution Rend les molécules acides OH H Forme non ionisée Acide acétique Forme ionisée H O H - C - C O- H H+

H H O C - C - N HO H H H H O C - C - N+ HO H H Groupement amine Groupement basique car il accepte un proton H+ de la solution. Rend les molécules basiques. Forme non ionisée HO H H Glycine Forme ionisée H H O C - C - N+ H HO H H H+

Groupement phosphate Se comporte comme un acide Glycérophosphate

3- Les propriétés des molécules organiques dépendent de : Leur squelette carboné (arrangement précis des atomes dans la molécule) Glucose Sucre du pain, du riz, des patates… Galactose Sucre du lait Fructose Sucre des fruits Le glucose, le galactose et le fructose sont trois isomères c’est-à-dire qu’ils ont la même formule moléculaire (C6 H12 O6) mais un arrangement distinct de leurs atomes (pas le même squelette carboné). Ils n’ont pas les mêmes propriétés. La cellule préfère le glucose.

Leurs groupements fonctionnels Groupement hydroxyle Les hormones mâle et femelle ont un squelette carboné semblable mais leurs groupements fonctionnels différents leur confèrent des propriétés distinctes. Groupement carbonyle Groupement CH3 C

4- Les molécules organiques sont souvent des macromolécules Molécule géante constituée de milliers d'atomes

5- Les macromolécules organiques sont généralement des polymères Grosse molécule formée d’un grand nombre d’unités identiques ou semblables : les monomères Monomère Unité structurale d’un polymère Le glycogène est un polymère de glucose Petit et très ramifié Réserve de sucre chez les animaux Dans le foie et les muscles Glucose Monomère du glycogène Sucre à 6 carbones Campbell (2eéd. fr) — Figure 5.6b : 68

L’amidon est un polymère de glucose Beaucoup plus gros que le glycogène Réserve de sucre pour la plante Campbell (2eéd. française) — Figure 5.6a : 69 Amylose Chaîne droite Amylopectine Chaîne ramifiée La cellulose est un polymère de glucose Constituant structural de la paroi végétale Non digestible par les enzymes animaux Maintient le volume des selles et empêche la constipation Campbell (2eéd. française) — Figure 5.8 : 71 Fibres de cellulose Une molécule de cellulose

6- Les polymères se construisent et se démantèlent Les polymères se construisent souvent par des réactions de condensation Condensation Formation d’un lien chimique grâce au retrait d’une molécule d’eau Processus qui requiert de l’énergie et l’aide d’un enzyme La formation des protéines se fait par condensation d’acides aminés, des monomères, et ce, grâce aux enzymes du ribosome. Campbell (2eéd. française) — Figure 5.2 : 66

Dissociation d’un lien chimique grâce à l’ajout d’une molécule d’eau Les polymères se démantèlent souvent par des réactions d’hydrolyse Hydrolyse Dissociation d’un lien chimique grâce à l’ajout d’une molécule d’eau Processus qui libère de l’énergie et l’aide d’un enzyme La digestion des aliments se fait par hydrolyse grâce aux enzymes de l’intestin. Campbell (2eéd. française) — Figure 5.2 : 66

8- L’ensemble des réactions cellulaires permettant de construire et de dégrader les macromolécules biologiques constitue le métabolisme Métabolisme Via des enzymes Anabolisme Voies métaboliques qui synthétisent des molécules complexes en réunissant des molécules simples (souvent par condensation mais pas toujours). La formation des liaisons chimiques consomme de l'énergie. Catabolisme Voies métaboliques qui décomposent des molécules complexes en molécules simples (souvent par hydrolyse mais pas toujours). Le bris des liaisons chimiques libère de l'énergie. La synthèse des protéines et la synthèse de l'ADN sont deux processus anaboliques importants. La respiration cellulaire est le processus catabolique qui dégrade le glucose dans les cellules.

FIN DE LA QUATRIÈME PARTIE