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