•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• SBI4U Module B – Copyright @laf- sept 2014 Yves Lafrenière Figure 1http://fr.wikipedia.org/wiki/Projet:Biochimie,_biologie_cellulaire_et_mol%C3%A9culaire: Cahier de l’élève •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• SBI4U LAF Module B – Copyright @laf- sept 2014 Référence: Edward Carter et al, (2014), Biologie 12STSE, Édition Chenelière / McGraw-Hill, Montréal, Ce module contient 2 chapitres du livre Biologie 12 (STSE) Chapitre 1 : Les molécules de la vie 1.1 La chimie dans les systèmes vivants 1.2 Les molécules biologiquement importantes 1.3 Les réactions biochimiques Chapitre 2 : La cellule et ses constituants 2.1 Les structures et les fonctions des cellules eucaryotes 2.2 Le mouvement des substances à travers la membrane cellulaire SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Les atomes et les liaisons chimiques (p.6 ,Bio12e ) Le métabolisme c’est quoi? Le métabolisme est un ensemble de processus. Par exemple, l’absorption des substances, les transformations de ces substances et l’élimination des déchets. Les substances qui interviennent dans le métabolisme sont principalement des molécules. Entre autre, l’eau est une des molécules de ton corps qui est très importante. Un atome: C’est la plus petite particule de la matière qui intervient dans les réactions chimique. Oui maintenant on sait que l’on peut décomposer un atome en plus petites section, mais on croit encore que l’atome est l’unité de base pour les réactions chimiques. Modèle de Niels Bohr-Rutherford (XX siècle) Un élément Un élément est une substance pure fait des mêmes atomes. C’est un type d’atome. On ne peut pas décomposer un élément en substances plus simple par moyen chimique. Tous les atomes d’un élément ont le même nombre de protons dans leur noyau, le # atomique. Exemple d’éléments: Calcium, phosphore, Oxygène, hydrogène, Azote Bref.....le tableau périodique. SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Les atomes et les liaisons chimiques Isotopes: (p.6 ,Bio12e ) Le nombre de masse d’un atome est le nombre total des protons et des neutrons dans son noyau. Les atomes d’un même élément qui contiennent des nombres différents de neutrons s’appellent les isotopes de cet élément. Par exemple le carbone possède trois isotopes. On retrouve donc communément les trois isotopes de carbone dans un échantillon. La masse atomique d’un élément est la moyenne de la masse atomique de tous ses isotopes. Par exemple le chlore naturel possède deux isotopes, le chlore 35 et le chlore 37. Il y a trois atomes de chlore 35 pour chaque atome de chlore 37. Exemple: les 3 isotopes du carbone. (Figure 1.3 , p7 Bio12e) Certain s isotopes sont stable, alors que d’autre sont instable et se décomposent. (Se désintègrent) Le carbone 12 et 13 sont stable. Les isotopes instables sont connus comme des isotopes radioactifs. Le carbone 14 est un exemple de isotope radioactif. Par ce que l’on connaît le taux de désintégration de l’isotope on peut avec des sondes a radioactivité utiliser le radio-isotope pour des fins scientifiques. Par exemple, les archéologues utilisent le carbone 14 pour dater des échantillons trouvés. (Max 50 000 ans) SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Les liaisons ioniques et covalentes Liaison covalente (p9 et p10) Liaison par mise en commun d’électron. Covalente non-polaire: Liaison formé par deux atomes possédant une valeur d’électronégativité pareil. Ex: O2 et Cl2 Covalente polaire: Liaison est définit comme non-polaire quand la différence d’électronégativité entre les atomes n’est pas nulle. Les électrons se seront pas répartis également entre les deux atomes. (Voir molécule d’eau.) Liaison ionique Liaison par transfert d’électron. Donne des composés ionique. SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - L’électronégativité (p.11 ,Bio12e ) La valeur de l’électronégativité d’un atome d’un élément mesure la capacité de cet atome d’attirer les électrons d’un autre atome. On utilise ces valeurs définit par Pauling. (Échelle de Pauling) Tableau #1: Différence d’électronégativité et nature des liaisons chimiques Différence d’électronégativité Pourcentage de caractère ionique Nature des liaisons chimiques 0.2 0.4 0.6 1 4 9 Liaison Covalente 0.8 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 15 22 26 30 34 39 43 47 1.7 50 1.8 1.9 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 55 59 63 70 76 82 86 89 92 Se nomme Non-Polaire Molécule Liaison Covalente Polaire 50% Ionique, 50% Covalente N’est pas une molécule, se nomme: Liaison Ionique composé Ionique SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Comment représenter une molécule? 1) (p.11 ,Bio12e ) Formule moléculaire: La formule moléculaire indique seulement le nombre de chaque type d’atome présent dans une molécule. Exemple : CuSO4 , C6H12O6 2) Diagramme de Lewis: Dans le diagramme de Lewis, seuls les électrons de la couche de valence sont représentés. 3) Formule Structurelle: 4) Modèle Compact On dessin les atomes par des cercles les uns dans les autres. On ne représente par les liens. Les cercles qui s’entrecroisent représentent indirectement les liens. Dans une formule structurelle, chaque ligne représente une paire d’électrons mis en commun par deux atomes. 5) Modèle Boules et Tiges: Un modèle 3D construit avec un kit de model moléculaire ou bien avec un logiciel moléculaire 3D. Image des divers biomolécules sont disponible sur le net. Ce modèle démontre la géométrie des liens entre les atomes. Les balles démontrent le centre des atomes tandis que les tiges sont les liens entre eux. 6) Modèle 3D dessiner à la main : Un modèle comme le « boule et tige » qui démontre bien la structure 3D des différents emplacements des atomes dans la molécule. Loi pour le dessin : Ligne solide : Liaison est dans le plan (sur la feuille) Ligne pointillé : Liaison est dans l’arrière-plan. (Projection en arrière de la feuille) Ligne triangle : Liaison est dans l’avant-plan (projection qui sort par en avant de ta feuille) Modèle 3D dessiner à la main suite… Voici un lien pour un logiciel gratuit pour créer vos molécules. https://www.emolecules.com/ https://www.molecular-networks.com/online_demos/corina_demo_interactive SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Les liaisons hydrogène et les propriétés de l’eau (p.11 ,Bio12e ) La molécule de l’eau : La molécule de l’eau, due à l’électronégativité de l’oxygène est de forme polaire. C’est-à-dire que l’oxygène attire fortement les électrons libres des deux atomes d’hydrogène et ce donnant ainsi une polarité négative proche de l’oxygène. ( Puisque les électrons sont négatifs. ) On indique la polarité sur les schéma par g- ou g+ dépendant de la polarité. On nomme une extrémité polaire d’une molécule un “pôle”. Ainsi, parce que la molécule d’eau est polaire, elle peut attirer d’autres molécules d’eau. Ce phénomène est dû à l’attraction qui existe entre les pôles négatifs et les pôles positifs de molécules différentes. On nomme ce phénomène , liaisons d’hydrogène Liaison d’hydrogène: Une liaison d’hydrogène est une force qui s’exerce entre des molécules . Ce n’est pas un forme de liaison chimique interne d’une molécule. Les liaisons d’hydrogène sont faibles , par exemple un liaison d’hydrogène ne vaut que 5 % la valeur d’une liaison covalente. Mais cette forme de liaison est assez forte pour retenir les molécules d’eau ensemble. C’est pour cette raison que de l’eau est retrouvé sous sa forme liquide sur Terre. http://www.snv.jussieu.fr/enseignement/ARPE/td/lhmov.html (vidéo sur lien Hydrogène) SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - La solubilité des substances dans l’eau. (p.11 ,Bio12e ) L’eau est un solvant universel. On peut y dissoudre plusieurs sel, solutés et composés polaires ou inoniques. C’est pourquoi l’eau représente jusqu’à 90% des constituants de la cellules. Puisque la molécule d’eau est polaire elle attire les ions dans le sel par exemple. Ces deux attractions séparent les ions chlorure des ions sodium. Le sel est maintenant dissocié. Ce qui signifie que les ion sodium et les ions chlorure sont séparés et se sont dissous dans l’eau. Figure 1.8: Le sel se dissout dans l’eau parce que les ions chlorure et les ions sodium attirent les molécules d’eau. (Autre figure) Composés hydrophiles: Ce sont les composés qui interagissent avec l’eau. Ils aiment l’eau et peuvent se dissoudre dans l’eau. Composés hydrophobe: Les composés qui n’interagissent pas avec l’eau. Les composés non-polaires sont hydrophobe. Ils ne peuvent pas former des liaisons d’hydrogène avec l’eau comme le peuvent les composés ioniques et polaire. Figure pas dans le livre: Formation d’une micelle et le phénomène hydrophobe dans la bicouche. SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Les atomes et les liaisons chimiques Quiz #1. Un composé ionique est polaire. V ou F #2. L’eau est un soluté universel. Il peut dissoudre plusieurs sels. V ou F #3. Une liaison covalente est plus forte qu’un lien hydrogène. V ou F #4. Une molécule de O2 est un exemple de liaisons covalente polaire. V ou F #5. Un isotope est un atome qui possède un différent nombre de proton. V ou F #6. Le carbone possède 2 isotopes. V ou F #7. Une micelle est une particule qui se forme quand on dissout du sel. V ou F #8. La membrane cellulaire des cellules est totalement hydrophobe. V ou F #9. Dans le modèle moléculaire de dessin 3D, un lien triangle est une projection vers l’avant. V ou F Carbone et Oxygène partage une liaison ionique très forte. V ou F #10. SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Les atomes et les liaisons chimiques • Lecture de la section 1.1 • Compléter les notes de cours avec le livre ou en suivant le cours de l’enseignant. • Compléter les questions # 1 à 5 “Révision de la section” à la page 13 de ton livre. SBI4U LAF Module B – Biochimie Cellulaire Chapitre 1 - La chimie de la vie Copyright @laf- sept 2014 Section 1.1 - Les atomes et les liaisons chimiques • Faite le croquis des molécules suivantes selon les différentes représentations dans le tableau ci-dessous. Formule Lewis Moléculaire à la main à la main Structurel à la main Compact Boules et Dessin 3D Tiges Image ou à Image ou à À la main la main la main 10 Molécules à représenter: (à remettre selon les directives de LAF) Une molécule par feuille selon l’ordre ci-dessous. Eau, Méthane Ammoniac Acide Acétique Bioxyde de carbone (g) Alcool isopropylique (g) Oxygène diatomique (g) Butane (g) Glycérol (g) Paradichloro-Benzène