La chimie (Marieb ch.2B)

Physique et chimie 

C’est l’étude de la matière et de l’énergie.

L’énergie (Marieb p. 28) a un caractère moins tangible que la matière, existe sous 4 formes :

L’énergie chimique, ou potentielle, est indispensable à tout réaction se trouve stockée dans le corps sous forme d’adenosine triphosphate ATP, alimente tous les processus fonctionnels.

Trois autres formes d’énergie peuvent (dans une certaine mesure) s’échanger entre elles, ainsi

L’énergie cinétique (qui dépend de la masse et de la vitesse d’un corps) est libérée quand celui-ci est freiné. Dans la turbine d’un barrage par exemple, l’énergie cinétique de l’eau qui tombe est transformée en énergie électrique (déplacement des électrons dans un conducteur – un peu à la manière d’un fluide d’ailleurs). Cette énergie électrique peut très bien être transformée en énergie mécanique (rôle des moteurs électriques) par l’activation d’électro-aimants. Quand vous pédaler sur votre vélo (énergie mécanique) vous transformez celle-ci en énergie cinétique (votre vélo avance) et en énergie électrique (via la dynamo qui frotte sur le côté de votre roue) qui sert à allumer vos feux de route !

Énergie électrique : résulte du mouvement d’électrons. Dans notre corps, nous avons des ions, particules chargées qui produisent des courants cellulaire ou les traversent. Messages entre différentes parties du corps par ces courant électriques appelés influx nerveux (à type d’alternance de polarisation-dépolarisation de la membrane des neurones). Passent à travers le cœur pour le faire battre et ainsi faire circuler le sang.

Énergie mécanique : Produit directement un mouvement de la matière.
Toutes les conversions qui se produisent dans l’organisme dégagent de la chaleur. Plus la température s’élève, plus les réactions chimiques peuvent se produire rapidement.

La matière est une combinaison de molécules en différents niveaux de complexité : à la base, il y a les atomes des 112 éléments de la table. Ils se combinent en molécules à l’aide de liaisons chimiques ioniques (sels, cristaux), covalentes (eau…), ou liaisons-hydrogènes. Ces molécules vont s’organiser en composés inorganiques ( eau, sels, acides, bases), et composés organiques (glucides, lipides, protéines, et acides nucléiques ADN et ARN).

Combinaisons de la matière = molécules et mélanges (Marieb page 33 à 36), comment atomes et molécules se combinent ?

 

L’indication d’une concentration des solutions peut se faire en pourcentages, en grammes ou en « moles ». La mesure internationale en « mole » est ainsi appelée selon la constante d’Avogadro (selon son inventeur en 1971): 1 mole = 6 x 10 puissance 23 atomes. C’est donc la quantité de matière d’un système : il y a autant de matière dans une mole de carbone que dans une mole de plomb. La masse molaire (ou atome-gramme), quand elle est exprimée en grammes, correspond – en première approximation – au nombre de nucléons de l’atome considéré.

Exemple 1 : Glucose = C 6 H 12 O 6

Donc : somme des C = 72 + somme des H = 12 + somme des O = 95 => 180 de masse moléculaire = somme des masses atomiques

Exemple 2 : NA + Cl

Donc : somme de Na = 23 + Cl = 35.5 = 58.5 … ajouter de l’eau jusqu’à 1 litre = 1 mole/litre

La biologie humaine se calcule en millimole (= 10-3 moles, pas son poids réel dans la mesure).

dissolution  les liaisons ioniques

Les principaux radicaux rencontrés en biochimie :

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Les molécules sont des combinaisons stables d’atomes. Les sels et les molécules stables s’obtiennent en combinant plusieurs éléments (anions et cations des deux côtés de la table) afin de former une molécule dont la couche commune d’électrons périphérique sera de huit électrons.

Les os par exemple sont du carbonate de phosphore (Calcarea phosphorica). Le Calcium (dans la table : 4ème couche, 2 ème colonne) a 20 protons et donc 20 électrons. Sur sa dernière couche, il n’a que deux électrons = il se combinera avec le phosphore qui a 6 électrons périphériques. La molécule formée aura 8 électrons périphériques qu’elle partagera, ce qui lui confère sa stabilité.

Les liaisons peuvent aussi être :

  1. liaisons ioniques : atomes électriquement neutres, transfert complet = ions distincts, exemple : Na+ – Cl- (les ions tendent à rester voisins)
  2. liaisons Covalentes polaires : mise en commun des électrons de la couche externe, avec charges aux extrémités de la molécule, exemple : H2O (H-O-H avec un angle)
  3. liaisons Covalentes non polaires : charges équilibrées stables, exemple : CO2 (O=C=O)
  4. liaisons Hydrogènes : cas des dipôles dans les molécules d’eau = tension superficielle

 

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Les molécules des êtres vivants appartiennent à quatre catégories :

  1. les glucides (sucres),
  2. lipides (graisses),
  3. protéines (viande)
  4. et acides nucléiques (constituants des noyaux cellulaires).

Ce sont de grosses molécules qui contiennent toutes du carbone (molécule neutre qui partage facilement ses électrons – 4 liaisons covalentes). Les vitamines et les sels minéraux :

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Les enzymes facilitent (accélèrent) les réactions (échange d’électrons) entre molécules. Ils comportent un métal en leur centre, qui va faciliter ces échanges. Exemple Fer ++ / Fer +++ ou Fer ++++ de l’hémoglobine, qui va échanger le CO2 pour de l’O2 dans le globule rouge.

Réactions chimiques de :

  1. synthèse (anabolique)
  2. de dégradation (catabolique)
  3. d’échange (synthèse + dégradation)
  4. d’oxydoréduction (échange d’électrons : donneur = oxydé / receveur = réduit)

 

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