Le monde vivant, en revanche, manifeste une
extrême diversité au niveau des macromolécules
et des édifices qu’elles constituent. Chaque espèce
vivante, chez qui on recense des milliers de types
de protéines distinctes, est unique de ce point de
vue ;c ’est à cette échelle qu’il faut en fait rechercher l’origine de la biodiversité. Même des protéines ayant des fonctions similaires dans des
espèces voisines (par exemple, l’hémoglobine chez
les Animaux), présentent des compositions différentes. Seules quelques rares protéines (les histones chez les Eucaryotes, par exemple) montrent
une composition qui a été bien conservée au cours
de l’histoire des êtres vivants ;c eci est lié au fait
qu’elles sont soumises à des contraintes évolutives
très fortes, en raison de la grande spécificité de
leurs fonctions. La diversité des protéines se
retrouve évidemment dans les acides nucléiques
qui constituent, dans toute cellule, le message
héréditaire (ADN) et les outils de son expression
(ARN). Ces deux types de macromolécules informatives, ainsi que les protéines, sont qualifiées de
«codées» car leurs fonctions et surtout leur mode
de synthèse les distinguent fondamentalement des
autres biomolécules. Les macromolécules sont en
général stabilisées par des liaisons faibles (non
covalentes) et elles constituent des édifices fragiles
mais souples, dans lesquels structure et fonction
sont étroitement liées. Enfin, une caractéristique
majeure des macromolécules est leur capacité à
former, par assemblage spontané ( autoassemblage) des édifices de grande taille, dits supramoléculaires (voir plus loin).
Certaines petites molécules organiques sont suffisamment simples du point de vue chimique pour
pouvoir apparaître spontanément à partir d’un
milieu minéral exclusif, comme cela a pu être le
cas sur la Terre primitive, c’est-à-dire dans des
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
7
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Tableau 1.2
Comparaison des espèces moléculaires caractéristiques de deux types de cellules : procaryotique ( E. coli) et eucaryotique (foie de rat)
L’hépatocyte de rat a un volume approximativement égal à 1000 fois celui de la cellule bactérienne (2.10
– 9
cm
3
, contre
2.10
– 12
cm
3
). Une cellule de grain de maïs ou de blé contiendrait environ 10-15 % d’eau seulement, mais 70-75 % de
polysaccharides (réserves d’amidon).
Escherichia coli
Cellule hépatique de rat
constituants% du poids
nombre
% du poids
nombre
(MM
total
de molécules
total
de molécules
moyenne,
par cellule
par cellule
en Da)
eau (18)
70
4.10
10
75-85
4,2.10
13
ions
inorganiques
1-2
2,5.10
8
1-2
2,4.10
11
(40)
petites molécules
et précurseurs
(100-300)
3-4
2,5.10
8
0,5-2
1,4.10
10
lipides et
précurseurs
1-2
2,5.10
7
2-5
2,5.10
10
(750)
polysaccharides
1-2
/2 -10
/
protéines
(4 .10
4
)1 53 ,6.10
6
10-12
2,5.10
9
ARN
(10
4
-10
6
)64,6.10
5
0,8-1
1,5.10
8
ADN
11 -2
0,4
44
(MM =
chromosomes
2,5.10
9
)
extrême diversité au niveau des macromolécules
et des édifices qu’elles constituent. Chaque espèce
vivante, chez qui on recense des milliers de types
de protéines distinctes, est unique de ce point de
vue ;c ’est à cette échelle qu’il faut en fait rechercher l’origine de la biodiversité. Même des protéines ayant des fonctions similaires dans des
espèces voisines (par exemple, l’hémoglobine chez
les Animaux), présentent des compositions différentes. Seules quelques rares protéines (les histones chez les Eucaryotes, par exemple) montrent
une composition qui a été bien conservée au cours
de l’histoire des êtres vivants ;c eci est lié au fait
qu’elles sont soumises à des contraintes évolutives
très fortes, en raison de la grande spécificité de
leurs fonctions. La diversité des protéines se
retrouve évidemment dans les acides nucléiques
qui constituent, dans toute cellule, le message
héréditaire (ADN) et les outils de son expression
(ARN). Ces deux types de macromolécules informatives, ainsi que les protéines, sont qualifiées de
«codées» car leurs fonctions et surtout leur mode
de synthèse les distinguent fondamentalement des
autres biomolécules. Les macromolécules sont en
général stabilisées par des liaisons faibles (non
covalentes) et elles constituent des édifices fragiles
mais souples, dans lesquels structure et fonction
sont étroitement liées. Enfin, une caractéristique
majeure des macromolécules est leur capacité à
former, par assemblage spontané ( autoassemblage) des édifices de grande taille, dits supramoléculaires (voir plus loin).
Certaines petites molécules organiques sont suffisamment simples du point de vue chimique pour
pouvoir apparaître spontanément à partir d’un
milieu minéral exclusif, comme cela a pu être le
cas sur la Terre primitive, c’est-à-dire dans des
1. L AL OGIQUE MOLÉCULAIRE DU VIVANT.D ES MOLÉCULES AUX ORGANISMES
7
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Tableau 1.2
Comparaison des espèces moléculaires caractéristiques de deux types de cellules : procaryotique ( E. coli) et eucaryotique (foie de rat)
L’hépatocyte de rat a un volume approximativement égal à 1000 fois celui de la cellule bactérienne (2.10
– 9
cm
3
, contre
2.10
– 12
cm
3
). Une cellule de grain de maïs ou de blé contiendrait environ 10-15 % d’eau seulement, mais 70-75 % de
polysaccharides (réserves d’amidon).
Escherichia coli
Cellule hépatique de rat
constituants% du poids
nombre
% du poids
nombre
(MM
total
de molécules
total
de molécules
moyenne,
par cellule
par cellule
en Da)
eau (18)
70
4.10
10
75-85
4,2.10
13
ions
inorganiques
1-2
2,5.10
8
1-2
2,4.10
11
(40)
petites molécules
et précurseurs
(100-300)
3-4
2,5.10
8
0,5-2
1,4.10
10
lipides et
précurseurs
1-2
2,5.10
7
2-5
2,5.10
10
(750)
polysaccharides
1-2
/2 -10
/
protéines
(4 .10
4
)1 53 ,6.10
6
10-12
2,5.10
9
ARN
(10
4
-10
6
)64,6.10
5
0,8-1
1,5.10
8
ADN
11 -2
0,4
44
(MM =
chromosomes
2,5.10
9
)