Le rôle des métaux en biologie 231
chapitre 12, comme l'a été celui du magnésium dans le contexte de la
modification de l'énergie libre d'hydrolyse des liaisons phosphoanhydride. Le magnésium et le calcium présentent une configuration électronique similaire, c'est-à-dire avec deux électrons en plus que le gaz
noble qui les précède. De ce fait, la perte de ces deux électrons aboutit
à une configuration isoélectronique de gaz noble, donc stable, ce qui
explique que ces métaux prédominent dans la biosphère sous la forme
de leurs cations divalents.
Le calcium et le magnésium se retrouvent presque toujours sous
forme complexée (voir section 14.2) ou inclus dans des sels. Le calcium
donne des sels très stables avec le phosphate et le carbonate, lesquels ne
sont tous deux que faiblement solubles. L'insolubilité des sels de calcium
signifie qu'on assiste à la formation aisée de cristaux très solides et très
stables. Les êtres vivants mettent à profit ces matériaux pour former
des tissus résistants comme les coquilles des mollusques et les os des
vertébrés supérieurs.
Question 14.4
Quelle est la valence habituelle des métaux alcalino-terreux ?
14.5 Les métaux de transition
Parmi les métaux de transition, on se doit de citer, en guise d'éléments
importants du point de vue biochimique, le manganèse, le fer, le cobalt,
le cuivre, le zinc et le molybdène. La configuration électronique des
métaux de transition et de leurs ions est quelque peu compliquée, étant
donné que ces métaux mettent en jeu un remplissage progressif des
orbitales d. En outre, il n'est pas toujours facile de déduire la valence
de ces ions métalliques et, en bien des cas, celle-ci est variable. Ainsi,
par exemple, le fer à l'état soluble affiche des valences stables de deux et
trois. Dans ce cas précis, lesdites valences diffèrent par un seul électron
et peuvent se convertir facilement l'une en l'autre. C'est pourquoi, le fer
et les autres métaux de transition sont d'excellents transporteurs d'électrons et certaines de leurs fonctions biologiques reposent sur cette
propriété.
14.6 Le rôle des métaux en tant que transporteurs d'oxygène
Les métaux peuvent jouer le rôle de cofacteurs au sein des protéines
et ce, de deux manières différentes. La première consiste à faire partie
d'un groupe prosthétique, comme !'hème, lequel devient alors la partie
fonctionnelle d'une protéine. La seconde manière exige de la protéine
que celle-ci s'approprie directement l'ion métallique. L'utilisation des
métaux par les protéines est largement répandue. L'intervention des ions
métalliques dans des cofacteurs permet à ceux-ci d'assumer des rôles
très diversifiés et, notamment, une aide catalytique, la facilitation de
l'ancrage de ligands ou encore le transport d'électrons dans les proces-
chapitre 12, comme l'a été celui du magnésium dans le contexte de la
modification de l'énergie libre d'hydrolyse des liaisons phosphoanhydride. Le magnésium et le calcium présentent une configuration électronique similaire, c'est-à-dire avec deux électrons en plus que le gaz
noble qui les précède. De ce fait, la perte de ces deux électrons aboutit
à une configuration isoélectronique de gaz noble, donc stable, ce qui
explique que ces métaux prédominent dans la biosphère sous la forme
de leurs cations divalents.
Le calcium et le magnésium se retrouvent presque toujours sous
forme complexée (voir section 14.2) ou inclus dans des sels. Le calcium
donne des sels très stables avec le phosphate et le carbonate, lesquels ne
sont tous deux que faiblement solubles. L'insolubilité des sels de calcium
signifie qu'on assiste à la formation aisée de cristaux très solides et très
stables. Les êtres vivants mettent à profit ces matériaux pour former
des tissus résistants comme les coquilles des mollusques et les os des
vertébrés supérieurs.
Question 14.4
Quelle est la valence habituelle des métaux alcalino-terreux ?
14.5 Les métaux de transition
Parmi les métaux de transition, on se doit de citer, en guise d'éléments
importants du point de vue biochimique, le manganèse, le fer, le cobalt,
le cuivre, le zinc et le molybdène. La configuration électronique des
métaux de transition et de leurs ions est quelque peu compliquée, étant
donné que ces métaux mettent en jeu un remplissage progressif des
orbitales d. En outre, il n'est pas toujours facile de déduire la valence
de ces ions métalliques et, en bien des cas, celle-ci est variable. Ainsi,
par exemple, le fer à l'état soluble affiche des valences stables de deux et
trois. Dans ce cas précis, lesdites valences diffèrent par un seul électron
et peuvent se convertir facilement l'une en l'autre. C'est pourquoi, le fer
et les autres métaux de transition sont d'excellents transporteurs d'électrons et certaines de leurs fonctions biologiques reposent sur cette
propriété.
14.6 Le rôle des métaux en tant que transporteurs d'oxygène
Les métaux peuvent jouer le rôle de cofacteurs au sein des protéines
et ce, de deux manières différentes. La première consiste à faire partie
d'un groupe prosthétique, comme !'hème, lequel devient alors la partie
fonctionnelle d'une protéine. La seconde manière exige de la protéine
que celle-ci s'approprie directement l'ion métallique. L'utilisation des
métaux par les protéines est largement répandue. L'intervention des ions
métalliques dans des cofacteurs permet à ceux-ci d'assumer des rôles
très diversifiés et, notamment, une aide catalytique, la facilitation de
l'ancrage de ligands ou encore le transport d'électrons dans les proces-