L'eau dans les processus biologiques

1. Introduction

60-95% de la masse des organismes

H2O peut s'ioniser en H3O+ ou OH-

non negligeable dans les reactions

influence sur les molécules

stabiliser

rendre réactif

2 - Propriétés physiques

propriétés particulières inattendues

très différent des hydrures auxquels l'O a été remplacé par des éléments de la même colonne (normalement donc propriétés similaires)

Température de vaporisation élevée

Enthalpie de vaporisation élevée par rapport a d'autres solvants

Quantité de chaleur qu'il faut fournir pour vaporiser 1g du solvant

Tension superficielle élevée

résistance que va opposer un liquide a l'augmentation de la surface

Viscosité

c'est la résistance d'un liquide a l’écoulement

Faible comparé aux autres composés, mais relativement forte

Visqueux => forte cohésion des molécules

augmente si T diminue

Chaleur spécifique élevée

Energie requise pour élever de 1 degré la T d'1g de matière

Variation de densité importante


Eau liquide est plus dense que l'eau solide

Stable sur une large gamme de température

Température de fusion élevée par rapport aux autres hydrures

3. Propriétés chimiques: capacité à former des liaison H

Structure 3D de l'eau

4 orbitales sp3

Pas un tétraère parfait

L'eau est un dipôle permanent

Les molécules d'eau forment des liaisons H

interactions électrostatiques entre molécules d'eau

Intensité maximale si atomes alignés

=> propriétés physiques particulières de l'eau

liquide

cycles 3-5 molecules

dissociation/association rapide

Solide

4 liaisons H

Structure rigide et ouverte => moins dense que l'eau

Solvant polaire

Constante diélectrique élevée

L'effet hydrophobe

Regroupement des molécules apolaires dans l'eau

dissolution

Formation de coquilles d'hydratation

2nd principe de la thermodynamique

Bicouche/micelle/liposome

conformation des AA des proteines

4. Propriétés chimiques: capacité à s'ioniser

Faible

H3O+ / OH-

Constante de dissociation K

Produit ionique de l'eau

K * [H2O] (car [H2O] trop élevée pour être modifiée par la dissociation => constante)

Kw = prdt ionique

pH

Acide/base de Bronsted

acide = donneur de protons

base = accepteur de protons

Equation de Henderson

Proton hopping => forte mobilite

5. Les interactions faibles

Interactions electrostatiques

l'effet hydrophobe

entre groupes chargés

Liaisons ioniques (ponts salins)

Interactions charge-dipole

Forces de Van Der Waals

entre 2 groupes de charges opposées

La plus forte

entre une charge et une molécule polaire

attraction entre dipôles transitoires générées par le mouvement rapide des électrons au niveau de tous les atomes neutres

Liaison H (la plus forte des VDW)

6. Importance biologique des liaisons faibles

conformation des macromolécules

Stabilisation 3D

Dynamique/flexibilité

adaptation a la structure 3D

faible énergie mais effet cumulatif

Interactions entre macromolécules

rupture facile => brefs contacts

spécificité de reconnaissance

(ligand/récepteur)

Interactions hydrophobes

Liaisons faibles et molécule d'eau

appariement complémentaire des brins d'ADN