chapitre 3 L’eau et la vie 55
également. Certaines molécules hydrophobes apparentées
aux huiles sont des constituantes importantes des membranes
cellulaires. (Imaginez ce qui arriverait à une cellule si sa membrane se dissolvait dans les milieux aqueux extracellulaires
et intracellulaires !)
Les concentrations des solutés
dans les solutions aqueuses
La plupart des réactions chimiques qui se produisent chez les
êtres vivants mettent en jeu des solutés dissous dans de l’eau.
Si l’on veut comprendre ces réactions, il faut connaître le
nombre d’atomes et de molécules en question et apprendre
à calcu ler les concentrations des solutés en solution aqueuse
(le nombre de molécules de soluté dans un certain volume
de solution).
Lorsqu’on réalise des expériences, on utilise la masse pour
calculer le nombre de molécules. Comme on connaît la masse
de chaque atome dans une molécule donnée, il est possible de
calculer sa masse moléculaire, la somme des masses de tous
les atomes dans une molécule. Par exemple, calculons la masse
moléculaire d’un glucide granulé (saccharose), dont la formule moléculaire est C 12 H 22 O 11 . Si on arrondit les nombres
d’unités de masse atomique, la masse d’un atome de carbone
est 12, celle d’un atome d’hydrogène est 1 et celle d’un atome
d’oxygène est 16. Le saccharose a donc une masse moléculaire
de (12 3 12) 1 (22 3 1) 1 (11 3 16) 5 342 daltons. Comme
il est peu commode de peser de petits nombres de molécules,
on mesure habituellement les substances en unités appelées
moles. Tout comme une douzaine signifie 12 objets, une mole
(mol) représente un nombre exact d’objets, soit 6,02 3 10
23
,
appelé nombre d’Avogadro. À cause de la façon dont le nombre
d’Avogadro et les unités de masse atomique ont été définis au
départ, il y a 6,02 3 10
23
daltons dans un gramme, ce qui est
important parce qu’après avoir déterminé la masse moléculaire d’une molécule comme le saccharose, on peut utiliser le
même nombre (342) mais l’exprimer en grammes pour représenter la masse de 6,02 3 10
23
molécules, ou une mole de
saccharose. On appelle parfois ce nombre la masse molaire.
Par conséquent, pour obtenir une mole de saccharose, on en
pèse 342 g.
Le grand intérêt d’utiliser des moles pour mesurer des
substances chimiques découle du fait qu’une mole d’une
substance donnée possède exactement le même nombre de
molécules qu’une mole d’une autre substance. Si la masse
moléculaire d’une substance A est de 342 daltons et celle
d’une substance B de 10 daltons, 342 g de A contiendront le
même nombre de molécules que 10 g de B. Une mole d’éthanol (C 2 H 6 O) contient également 6,02 3 10
23
molécules, mais
elle ne pèse que 46 g, parce que ses molécules sont plus petites
que celles du saccharose. La mesure en moles permet également aux scientifiques travaillant dans des laboratoires de
combiner des substances en respectant des proportions définies de molécules.
Comment préparer un litre (L) d’une solution formée de
1 mole de saccharose dissoute dans de l’eau ? Il faut d’abord
peser 342 g de saccharose, puis ajouter graduellement de
l’eau dans le contenant tout en agitant celuici jusqu’à dissolution complète du glucide. On verse par la suite suffisamment
d’eau pour amener le volume total de la solution à un litre.
À ce stade, on a une solution de saccharose de 1 mol/L. La
concentration molaire volumique (c), soit le nombre de
moles de soluté par litre de solution, est l’unité de concentration la plus couramment employée en biologie dans le cas de
solutions aqueuses.
apparition possible de la vie
sur d’autres planètes en présence d’eau
évolutIon
Les humains ont probablement toujours
contem plé le ciel, se demandant si d’autres êtres vivants
existent dans l’Univers. Et si la vie est apparue sur d’autres
planètes, quelle forme (ou formes) prendraitelle ? Les biologistes qui cherchent la présence de vie ailleurs dans l’Univers
(appelés exobiologistes) ont concentré leurs recherches sur
les planètes susceptibles de contenir de l’eau. À ce jour, on a
découvert plus de 200 planètes hors de notre système solaire
et démontré la présence d’eau sur une ou deux d’entre elles.
Dans notre propre système solaire, les exobiologistes s’intéressent surtout à la planète Mars.
Comme la Terre, Mars possède une calotte glaciaire aux
deux pôles. Et dans les décennies qui ont suivi le début de
l’ère de l’exploration spatiale, les scientifiques ont découvert
des signes intrigants indiquant que l’eau pouvait exister
ailleurs sur Mars. Enfin, en 2008, la sonde Phoenix s’est posée
sur Mars et a commencé à prélever des échantillons à sa surface. Les images renvoyées par Phoenix ont mis fin à des
années de débat : la présence de glace juste sous la surface de
Mars est prouvée, et l’atmosphère martienne contient suffisamment de vapeur d’eau pour qu’il se forme du givre
(figure 3.9). Cette découverte passionnante a renforcé la
quête de signes de vie, passée ou présente, sur Mars ou sur
d’autres planètes. Si on y découvre des formes de vie ou des
fossiles, leur étude éclairera le processus de l’évolution dans
une perspective entièrement nouvelle.
retour sur le ConCept 3.2
1. Décrivez comment les propriétés de l’eau contribuent
à la faire monter dans un arbre.
2. Expliquez cette expression populaire : « Ce n’est pas la
chaleur, c’est l’humidité qui est pénible à supporter ! »
3. Expliquez comment la roche peut se casser sous
l’action du gel.
b Figure 3.9 Glace souterraine
et givre matinal sur Mars.
Cette photographie a été prise par
le module martien Phoenix en 2008.
La tranchée a été creusée par un bras
robotisé qui a révélé de la glace
(en blanc dans le rectangle au bas de
l’image) sous le matériau de surface.
Le givre apparaît également comme
une couche blanche en plusieurs
endroits dans la moitié supérieure
de l’image. La NASA a ajouté des
couleurs à la photographie pour
mettre la glace en évidence.
également. Certaines molécules hydrophobes apparentées
aux huiles sont des constituantes importantes des membranes
cellulaires. (Imaginez ce qui arriverait à une cellule si sa membrane se dissolvait dans les milieux aqueux extracellulaires
et intracellulaires !)
Les concentrations des solutés
dans les solutions aqueuses
La plupart des réactions chimiques qui se produisent chez les
êtres vivants mettent en jeu des solutés dissous dans de l’eau.
Si l’on veut comprendre ces réactions, il faut connaître le
nombre d’atomes et de molécules en question et apprendre
à calcu ler les concentrations des solutés en solution aqueuse
(le nombre de molécules de soluté dans un certain volume
de solution).
Lorsqu’on réalise des expériences, on utilise la masse pour
calculer le nombre de molécules. Comme on connaît la masse
de chaque atome dans une molécule donnée, il est possible de
calculer sa masse moléculaire, la somme des masses de tous
les atomes dans une molécule. Par exemple, calculons la masse
moléculaire d’un glucide granulé (saccharose), dont la formule moléculaire est C 12 H 22 O 11 . Si on arrondit les nombres
d’unités de masse atomique, la masse d’un atome de carbone
est 12, celle d’un atome d’hydrogène est 1 et celle d’un atome
d’oxygène est 16. Le saccharose a donc une masse moléculaire
de (12 3 12) 1 (22 3 1) 1 (11 3 16) 5 342 daltons. Comme
il est peu commode de peser de petits nombres de molécules,
on mesure habituellement les substances en unités appelées
moles. Tout comme une douzaine signifie 12 objets, une mole
(mol) représente un nombre exact d’objets, soit 6,02 3 10
23
,
appelé nombre d’Avogadro. À cause de la façon dont le nombre
d’Avogadro et les unités de masse atomique ont été définis au
départ, il y a 6,02 3 10
23
daltons dans un gramme, ce qui est
important parce qu’après avoir déterminé la masse moléculaire d’une molécule comme le saccharose, on peut utiliser le
même nombre (342) mais l’exprimer en grammes pour représenter la masse de 6,02 3 10
23
molécules, ou une mole de
saccharose. On appelle parfois ce nombre la masse molaire.
Par conséquent, pour obtenir une mole de saccharose, on en
pèse 342 g.
Le grand intérêt d’utiliser des moles pour mesurer des
substances chimiques découle du fait qu’une mole d’une
substance donnée possède exactement le même nombre de
molécules qu’une mole d’une autre substance. Si la masse
moléculaire d’une substance A est de 342 daltons et celle
d’une substance B de 10 daltons, 342 g de A contiendront le
même nombre de molécules que 10 g de B. Une mole d’éthanol (C 2 H 6 O) contient également 6,02 3 10
23
molécules, mais
elle ne pèse que 46 g, parce que ses molécules sont plus petites
que celles du saccharose. La mesure en moles permet également aux scientifiques travaillant dans des laboratoires de
combiner des substances en respectant des proportions définies de molécules.
Comment préparer un litre (L) d’une solution formée de
1 mole de saccharose dissoute dans de l’eau ? Il faut d’abord
peser 342 g de saccharose, puis ajouter graduellement de
l’eau dans le contenant tout en agitant celuici jusqu’à dissolution complète du glucide. On verse par la suite suffisamment
d’eau pour amener le volume total de la solution à un litre.
À ce stade, on a une solution de saccharose de 1 mol/L. La
concentration molaire volumique (c), soit le nombre de
moles de soluté par litre de solution, est l’unité de concentration la plus couramment employée en biologie dans le cas de
solutions aqueuses.
apparition possible de la vie
sur d’autres planètes en présence d’eau
évolutIon
Les humains ont probablement toujours
contem plé le ciel, se demandant si d’autres êtres vivants
existent dans l’Univers. Et si la vie est apparue sur d’autres
planètes, quelle forme (ou formes) prendraitelle ? Les biologistes qui cherchent la présence de vie ailleurs dans l’Univers
(appelés exobiologistes) ont concentré leurs recherches sur
les planètes susceptibles de contenir de l’eau. À ce jour, on a
découvert plus de 200 planètes hors de notre système solaire
et démontré la présence d’eau sur une ou deux d’entre elles.
Dans notre propre système solaire, les exobiologistes s’intéressent surtout à la planète Mars.
Comme la Terre, Mars possède une calotte glaciaire aux
deux pôles. Et dans les décennies qui ont suivi le début de
l’ère de l’exploration spatiale, les scientifiques ont découvert
des signes intrigants indiquant que l’eau pouvait exister
ailleurs sur Mars. Enfin, en 2008, la sonde Phoenix s’est posée
sur Mars et a commencé à prélever des échantillons à sa surface. Les images renvoyées par Phoenix ont mis fin à des
années de débat : la présence de glace juste sous la surface de
Mars est prouvée, et l’atmosphère martienne contient suffisamment de vapeur d’eau pour qu’il se forme du givre
(figure 3.9). Cette découverte passionnante a renforcé la
quête de signes de vie, passée ou présente, sur Mars ou sur
d’autres planètes. Si on y découvre des formes de vie ou des
fossiles, leur étude éclairera le processus de l’évolution dans
une perspective entièrement nouvelle.
retour sur le ConCept 3.2
1. Décrivez comment les propriétés de l’eau contribuent
à la faire monter dans un arbre.
2. Expliquez cette expression populaire : « Ce n’est pas la
chaleur, c’est l’humidité qui est pénible à supporter ! »
3. Expliquez comment la roche peut se casser sous
l’action du gel.
b Figure 3.9 Glace souterraine
et givre matinal sur Mars.
Cette photographie a été prise par
le module martien Phoenix en 2008.
La tranchée a été creusée par un bras
robotisé qui a révélé de la glace
(en blanc dans le rectangle au bas de
l’image) sous le matériau de surface.
Le givre apparaît également comme
une couche blanche en plusieurs
endroits dans la moitié supérieure
de l’image. La NASA a ajouté des
couleurs à la photographie pour
mettre la glace en évidence.