44 première partie La chimie de la vie
retour sur le ConCept 2.3
1. Pourquoi la formule chimique H — C C — H
n’a-t-elle pas de sens ?
2. Qu’est-ce qui retient ensemble les atomes dans
un cristal de chlorure de magnésium (MgCl 2 ) ?
3.
et sI ?
Si vous étiez chercheur en pharma colo gie,
pourquoi voudriez-vous connaître les formes tridimensionnelles des molécules messagères naturelles ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
2.4
Les réactions chimiques établissent
et rompent des liaisons chimiques
La formation et la rupture de liaisons chimiques, qui provoquent des modifications dans la composition de la matière,
constituent les réactions chimiques. La réaction qui se
produit entre le dihydrogène et le dioxygène et qui aboutit à
la formation d’eau en est un exemple :
Réactifs
Produits
ϩ
2 H 2
2 H 2 O
O 2
Réaction
ϩ
Cette réaction rompt les liaisons covalentes de H 2 et de
O 2 . De nouvelles liaisons sont établies, et des molécules de
H 2 O sont formées. Pour exprimer une réaction chimique, on
utilise une flèche représentant la transformation des substances
de départ, appelées réactifs, en une ou plusieurs nouvelles
substances, les produits. Les coefficients indiquent le nombre
de molécules participantes. Le coefficient 2 devant H 2 signifie
que la réaction commence avec deux molécules de dihydrogène. Remarquez que tous les atomes des réactifs se retrouvent
dans les produits. Dans toute réaction chimique, la matière est
conservée : les réactions ne peuvent ni la créer ni la détruire ;
elles ne peuvent que la réorganiser.
La photosynthèse est un bon exemple de réactions
chimiques qui réorganisent la matière. Grâce à ce processus
qui se déroule chez les Végétaux, les Animaux (dont l’humain
fait partie) trouvent les substances dont ils ont besoin pour se
nourrir et pour respirer. La photosynthèse constitue la base
de presque tous les écosystèmes. Voici une formule abrégée
résumant la réaction de la photosynthèse :
6 CO
6 H O C H O
6 O
2
2
6 1
12 6
2
1
1
→
Les matériaux bruts de la photosynthèse sont le dioxyde
de carbone (CO 2 ) dans l’air et l’eau (H 2 O) provenant du sol.
La lumière du Soleil fournit aux cellules capables de photosynthèse l’énergie nécessaire à la transformation de ces ingrédients en un sucre appelé glucose (C 6 H 12 O 6 ) et en molécules
de dioxygène (O 2 ), un produit secondaire libéré dans l’environnement (figure 2.19). Même si la photosynthèse est une
suite de nombreuses réactions biochimiques, on retrouve en
fin de compte le même nombre et les mêmes types d’atomes
qu’au début du processus. Bref, les réactions réorganisent
simplement la matière grâce à l’énergie fournie par le Soleil.
Toutes les réactions chimiques sont réversibles : les produits
de la réaction directe deviennent les réactifs de la réaction
inverse. Par exemple, les molécules de dihydrogène et de
diazote peuvent se combiner pour former de l’ammoniac, et
celui-ci peut se décomposer pour reformer du dihydrogène
et du diazote :
3 H
N
2 NH
2
2
3
1
m Figure 2.18 Le mimétisme moléculaire. La morphine modifie
la perception de la douleur et l’état affectif en imitant les endorphines
naturelles du système nerveux central.
Endorphine naturelle
(a) Structures de l’endorphine et de la morphine. La partie encadrée
de la molécule d’endorphine (à gauche) se fixe sur les molécules
réceptrices situées sur des récepteurs spécifiques dans le cerveau.
Remarquez la ressemblance avec la partie encadrée de la molécule
de morphine (à droite).
Morphine
Récepteurs
de l’endorphine
Endorphine
naturelle
Morphine
Cellule du cerveau
(b) Fixation sur les récepteurs de l’endorphine. L’endorphine
et la morphine peuvent toutes les deux se fixer aux récepteurs
de l’endorphine présents à la surface des cellules du cerveau.
Azote
Soufre
Carbone
Hydrogène
Oxygène
Légende
retour sur le ConCept 2.3
1. Pourquoi la formule chimique H — C C — H
n’a-t-elle pas de sens ?
2. Qu’est-ce qui retient ensemble les atomes dans
un cristal de chlorure de magnésium (MgCl 2 ) ?
3.
et sI ?
Si vous étiez chercheur en pharma colo gie,
pourquoi voudriez-vous connaître les formes tridimensionnelles des molécules messagères naturelles ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
2.4
Les réactions chimiques établissent
et rompent des liaisons chimiques
La formation et la rupture de liaisons chimiques, qui provoquent des modifications dans la composition de la matière,
constituent les réactions chimiques. La réaction qui se
produit entre le dihydrogène et le dioxygène et qui aboutit à
la formation d’eau en est un exemple :
Réactifs
Produits
ϩ
2 H 2
2 H 2 O
O 2
Réaction
ϩ
Cette réaction rompt les liaisons covalentes de H 2 et de
O 2 . De nouvelles liaisons sont établies, et des molécules de
H 2 O sont formées. Pour exprimer une réaction chimique, on
utilise une flèche représentant la transformation des substances
de départ, appelées réactifs, en une ou plusieurs nouvelles
substances, les produits. Les coefficients indiquent le nombre
de molécules participantes. Le coefficient 2 devant H 2 signifie
que la réaction commence avec deux molécules de dihydrogène. Remarquez que tous les atomes des réactifs se retrouvent
dans les produits. Dans toute réaction chimique, la matière est
conservée : les réactions ne peuvent ni la créer ni la détruire ;
elles ne peuvent que la réorganiser.
La photosynthèse est un bon exemple de réactions
chimiques qui réorganisent la matière. Grâce à ce processus
qui se déroule chez les Végétaux, les Animaux (dont l’humain
fait partie) trouvent les substances dont ils ont besoin pour se
nourrir et pour respirer. La photosynthèse constitue la base
de presque tous les écosystèmes. Voici une formule abrégée
résumant la réaction de la photosynthèse :
6 CO
6 H O C H O
6 O
2
2
6 1
12 6
2
1
1
→
Les matériaux bruts de la photosynthèse sont le dioxyde
de carbone (CO 2 ) dans l’air et l’eau (H 2 O) provenant du sol.
La lumière du Soleil fournit aux cellules capables de photosynthèse l’énergie nécessaire à la transformation de ces ingrédients en un sucre appelé glucose (C 6 H 12 O 6 ) et en molécules
de dioxygène (O 2 ), un produit secondaire libéré dans l’environnement (figure 2.19). Même si la photosynthèse est une
suite de nombreuses réactions biochimiques, on retrouve en
fin de compte le même nombre et les mêmes types d’atomes
qu’au début du processus. Bref, les réactions réorganisent
simplement la matière grâce à l’énergie fournie par le Soleil.
Toutes les réactions chimiques sont réversibles : les produits
de la réaction directe deviennent les réactifs de la réaction
inverse. Par exemple, les molécules de dihydrogène et de
diazote peuvent se combiner pour former de l’ammoniac, et
celui-ci peut se décomposer pour reformer du dihydrogène
et du diazote :
3 H
N
2 NH
2
2
3
1
m Figure 2.18 Le mimétisme moléculaire. La morphine modifie
la perception de la douleur et l’état affectif en imitant les endorphines
naturelles du système nerveux central.
Endorphine naturelle
(a) Structures de l’endorphine et de la morphine. La partie encadrée
de la molécule d’endorphine (à gauche) se fixe sur les molécules
réceptrices situées sur des récepteurs spécifiques dans le cerveau.
Remarquez la ressemblance avec la partie encadrée de la molécule
de morphine (à droite).
Morphine
Récepteurs
de l’endorphine
Endorphine
naturelle
Morphine
Cellule du cerveau
(b) Fixation sur les récepteurs de l’endorphine. L’endorphine
et la morphine peuvent toutes les deux se fixer aux récepteurs
de l’endorphine présents à la surface des cellules du cerveau.
Azote
Soufre
Carbone
Hydrogène
Oxygène
Légende