INTRODUCTION Les constituants moléculaires de la cellule chez les Procaryotes et les Eucaryotes
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»
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
INTRODUCTION
INTRODUCTION Atome Molécules Edifices supramoléculaires Organites Cellules
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?
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
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.
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.
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.
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
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,...
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... 2.1- Une molécule polaire.
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... 2.1- Une molécule polaire. Une molécule d'eau peut effectuer au maximum 4 liaisons H avec d'autres molécules d'eau
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... 2.1- 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
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... 2.1- Une molécule polaire. T d'ébullition élevée forte chaleur latente de vaporisation
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT Eau = 70% d'une cellule. dans le cytosol, la vacuole, la paroi végétale,... 2.1- Une molécule polaire. capacité calorifique massique élevée LES MILIEUX AQUEUX SONT THERMIQUEMENT TAMPONNES
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
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
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT c) Un solvant singulier.
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
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
II- L'EAU, MOLECULE FONDAMENTALE DU VIVANT c) Un solvant singulier.
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
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
III- LES OSES OU SUCRES SIMPLES, monomères de la famille des glucides 3.2- Les oses présentent de nombreux stéréoisomères.
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.
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)
IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.1- Les lipides simples ou homolipides, esters d'acides gras et d'alcools.
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
IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.1- Les lipides simples ou homolipides, esters d'acides gras et d'alcools.
IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.2- Les lipides complexes ou homolipides, constituants des membranes biologiques s'organisant en bicouche.
IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau Un glycéro-sphingolipide, la sphingomyéline
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
IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.3- Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. a) Les terpènes.
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
IV- LES LIPIDES, petites molécules INSOLUBLES dans l'eau 4.3- Les lipoïdes, molécules liposolubles dérivées d'unités isoprène. b) Les stéroïdes.
V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Personnalité des acides aminés Acides aminés apolaires Acides aminés polaires
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
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
V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Acides carboxyliques Amines
V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Amides Alcools
V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Chaînes hydrogénocarbonées Cycles aromatiques
V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés.
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)
V- LES ACIDES ALPHA-AMINES, monomères des protéines 5.2- Propriétés des chaînes latérales = «personnalité» des acides aminés. Glycosylation (liaison Nglycosidique avec un sucre)
VI- LES NUCLEOTIDES, molécules énergétiques et monomères des acides nucléiques 6.1- Les nucléosides mono-phosphates, monomères des acides nucléiques (ADN et ARN) 1 7 8 6 9 5 2 3 5 6 4 Liaison à un (désoxy)ribose Liaison à un (désoxy)ribose 4 3 1 2
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
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
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
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
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
Oxydant = accepte des électrons Réducteur = donne des électrons Eau = réactif Eau = produit Liaison ester
Liaison phosphoester Liaison amide / peptidique Eau = réactif H Liaison rompue Hémiacétal Acétal Liaison formée
VII- LES NOMBREUSES CONVERSIONE POSSIBLES ENTRE MOLECULES ORGANIQUES. 8.1- Liens entre oses au sein d'une voie métabolique : exemple de la glycolyse
Phosphorylation Isomérisation Les molécules sont des sucres Phosphorylation Aldolisation Les molécules ne sont plus des sucres (elles sont plus oxydées que des sucres)
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)
Voie des pentosesphosphate formation de sucres à 5C (riboses utilisés pour la synthèse de nucléotides)