INTRODUCTION. Les constituants moléculaires de la cellule chez les Procaryotes et les Eucaryotes

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1 INTRODUCTION Les constituants moléculaires de la cellule chez les Procaryotes et les Eucaryotes

2 INTRODUCTION Les constituants moléculaires de la cellule chez les Procaryotes et les Eucaryotes Cellule procaryote : 70% d'eau 1% ions inorganiques 29% molécules organiques de tailles diverses : petites (6%) et macromolécules (23%) ce sont les «biomolécules»

3 INTRODUCTION 1) Molécule = ensemble d'atomes reliés entre eux par des liaisons covalentes 2) Plusieurs molécules s'organisent en édifices supra-moléculaires 3) Edifices supra-moléculaires agencés pour former les organites, puis la cellule Atomes molécule édifice supramoléculaire organite cellule Taille croissante

4 INTRODUCTION

5 INTRODUCTION Atome Molécules Edifices supramoléculaires Organites Cellules

6 INTRODUCTION Problématique : comment sont édifiées les molécules du vivant? quelles liaisons intra et intermoléculaires dans le vivant? Quelle importance en terme de fonctionnement? quelles propriétés font de l'eau un élément essentiel du vivant? (70%!) quel lien entre structure et propriétés physico-chimiques des molécules organiques?

7 INTRODUCTION Les unités utilisées : 1/ Le joule : J = unité d'energie ou de TRAVAIL = 1 N.m 2/ Le Dalton : unité de masse MOLECULAIRE (et non molaire...) 1 Da = masse d'un atome d'hydrogène

8 I- DES ATOMES A LA CELLULE : les différentes liaisons inter et intra-moléculaires 1.1- Les liaisons covalentes entre atomes et la constitution de molécules.

9 I- DES ATOMES A LA CELLULE : les différentes liaisons inter et intra-moléculaires 1.1- Les liaisons faibles : acquisition de la forme des molécules et constitution d'édifices supra-moléculaires.

10 I- DES ATOMES A LA CELLULE : les différentes liaisons inter et intra-moléculaires 1.1- Les liaisons faibles : acquisition de la forme des molécules et constitution d'édifices supra-moléculaires.

11 I- DES ATOMES A LA CELLULE : les différentes liaisons inter et intra-moléculaires 1.1- Les liaisons faibles : acquisition de la forme des molécules et constitution d'édifices supra-moléculaires. Objectif des parties suivantes : caractériser les molécules minérales (eau) et organiques

12 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,...

13 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale, Une molécule polaire.

14 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale, Une molécule polaire. Une molécule d'eau peut effectuer au maximum 4 liaisons H avec d'autres molécules d'eau

15 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale, Une molécule polaire. A 0 C, chaque molécule d'eau fait 4 liaisons H avec ses voisines glace. A 37 C, 15% des molécules font 4 liaisons avec leurs voisines. A 100 C, aucune ne fait 4 liaisons

16 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale, Une molécule polaire. T d'ébullition élevée forte chaleur latente de vaporisation

17 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale, Une molécule polaire. capacité calorifique massique élevée LES MILIEUX AQUEUX SONT THERMIQUEMENT TAMPONNES

18 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... c) Un solvant singulier. Solvatation des ions solubilisation des sels

19 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... c) Un solvant singulier. Solvatation des molécules HYDROPHILES ( polaires) Exemple d'un sucre : le glucose

20 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT c) Un solvant singulier.

21 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT c) Un solvant singulier. Moins favorable énergétiquement Mauvais solvant des molécules HYDROPHOBES (car apolaires) dans l'eau, ces molécules ce regroupent entre elles par interaction hydrophobe Plus favorable énergétiquement

22 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT c) Un solvant singulier. Structures formées par les molécules amphiphiles suite à l'interaction hydrophobe 20 nm 3 nm Bicouche 5,5 nm

23 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT c) Un solvant singulier.

24 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT 2.3- Une molécule aux propriétés physiques originales. Le miel, un liquide visqueux beaucoup plus visqueux que l'eau (10 Pa.s >> 10-3 Pa.s) de même, l'eau est beauoup plus visqueuse que le méthane, pour une structure très similaire dû aux liaisons H entre molécules

25 II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT 2.3- Une molécule aux propriétés physiques originales. suffisamment visqueux pour transporter des cellules sanguines suffisamment peu visqueux pour s'écouler facilement et traverser les membranes biologiques

26 III- LES OSES OU SUCRES SIMPLES, monomères de la famille des glucides 3.2- Les oses présentent de nombreux stéréoisomères.

27 III- LES OSES OU SUCRES SIMPLES, monomères de la famille des glucides 3.3- La cyclisation des pentoses et des hexoses crée des stéréoisomères supplémentaires.

28 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.1- Les lipides simples ou homolipides, esters d'acides gras et d'alcools. Acides stéarique (C18) palmitique (C16) oléique (C18)

29 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.1- Les lipides simples ou homolipides, esters d'acides gras et d'alcools.

30 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.1- Les lipides simples ou homolipides, esters d'acides gras et d'alcools. Tissu adipeux blanc : 1 = «vacuole» lipidique au sein de l'adipocyte 2 = cytoplasme (très mince) et noyau 3 = vaisseau sanguin (artériole) 4 = collagène

31 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.1- Les lipides simples ou homolipides, esters d'acides gras et d'alcools.

32 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.2- Les lipides complexes ou homolipides, constituants des membranes biologiques s'organisant en bicouche.

33 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau Un glycéro-sphingolipide, la sphingomyéline

34 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.2- Les lipides complexes ou homolipides, constituants des membranes biologiques s'organisant en bicouche. Un exemple de glycolipide

35 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.3- Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. a) Les terpènes.

36 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.3- Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. b) Les stéroïdes. Formule développée Représentation schématique Liaisons avec les phospholipides au sein de la bicouche lipidique

37 IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.3- Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. b) Les stéroïdes.

38 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Personnalité des acides aminés Acides aminés apolaires Acides aminés polaires

39 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Personnalité des acides aminés tracé de profils d'hydropathie Index d'hydrophathie N de l'acide aminé

40 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Personnalité des acides aminés tracé de profils d'hydropathie 4 portions de la protéine sont hydrophobes = portions insérées dans la membrane 4 portions hydrophiles = à l'extérieur de la membrane

41 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Acides carboxyliques Amines

42 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Amides Alcools

43 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Chaînes hydrogénocarbonées Cycles aromatiques

44 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés.

45 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Phosphorylation (liaison avec groupement phosphate) ou glycosylation (liaison Oglycosidique avec un sucre)

46 V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Glycosylation (liaison Nglycosidique avec un sucre)

47 VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) Liaison à un (désoxy)ribose Liaison à un (désoxy)ribose

48 VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) L'inosine, nucléotide spécifique de l'arnt Liaison à un ribose L'uracile, base azotée spécifique de l'arn Base = hypoxanthine

49 VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) Formation de l'ampc à partir de l'atp Liaison phospho-diester intramoléculaire

50 VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) L'adénosine triphosphate, monnaie énergétique de la cellule

51 VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) NAD et FAD, coenzymes d'oxydo-réduction

52 VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) Acétyl Coenzyme A

53

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55 Oxydant = accepte des électrons Réducteur = donne des électrons Eau = réactif Eau = produit Liaison ester

56 Liaison phosphoester Liaison amide / peptidique Eau = réactif H Liaison rompue Hémiacétal Acétal Liaison formée

57 VII- LES NOMBREUSES CONVERSIONE POSSIBLES ENTRE MOLECULES ORGANIQUES Liens entre oses au sein d'une voie métabolique : exemple de la glycolyse

58 Phosphorylation Isomérisation Les molécules sont des sucres Phosphorylation Aldolisation Les molécules ne sont plus des sucres (elles sont plus oxydées que des sucres)

59 Les molécules sont des sucres Oxydation + Phosphorylation Déphosphorylation Isomérisation Déshydratation Déphosphorylation Les molécules ne sont plus des sucres (elles sont plus oxydées que des sucres)

60 Voie des pentosesphosphate formation de sucres à 5C (riboses utilisés pour la synthèse de nucléotides)

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