Fiche de révision : Constituants chimiques du vivant

📋 Plan du Cours

1. Organisation générale du vivant
2. Atomes et liaisons des biomolécules
3. Propriétés biologiques de l’eau
4. Groupes fonctionnels organiques
5. Réactions et diversité moléculaires

📖 1. Organisation générale du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Vivant : Constitué de cellules, maintient des conditions internes différentes du milieu extérieur, utilise des enzymes, peut se développer et se reproduire, et possède une information génétique.

★ À maîtriser

• Les trois grands domaines du vivant sont:
  • les eucaryotes
  • les archées
  • les eubactéries

📌 Les eucaryotes possèdent un noyau et peuvent être unicellulaires ou pluricellulaires, tandis que les eubactéries ont une structure procaryote et que les archées ont une constitution particulière.

Compléments

• Les niveaux d’organisation du vivant comprennent:
  • l’organisme
  • la cellule
  • la population
  • l’espèce
  • la communauté
  • l’écosystème
  • la biosphère

📖 2. Atomes et liaisons des biomolécules

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Une liaison forte fondée sur le partage de deux électrons entre deux atomes.
• Biomolécule : Une molécule organique produite par l’activité des êtres vivants.

📝 Points essentiels

• Les éléments hydrogène, carbone, azote et oxygène représentent environ 96 % de la biomasse, tandis que les 4 % restants comprennent notamment le sodium, le magnésium, le soufre et le chlore.

• Le carbone peut établir quatre liaisons, l’oxygène deux liaisons et l’azote trois liaisons.

📌 Les liaisons fortes construisent le squelette des biomolécules, tandis que les liaisons faibles leur donnent une structure tridimensionnelle.

💡 Astuce mémo

Liaisons fortes pour le squelette, liaisons faibles pour la forme

📖 3. Propriétés biologiques de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Eau amphotère : Une espèce capable de se comporter comme un acide et comme une base dans les réactions acido-basiques.
• Amphiphile : Possède à la fois une partie polaire et une partie apolaire.

📝 Points essentiels

• Une molécule d’eau peut théoriquement établir quatre liaisons hydrogène.

• La cohésion des molécules d’eau permet notamment la remontée de la sève brute et la marche de certains insectes à la surface de l’eau.

• L’eau possède une forte capacité thermique massique de 4,18 J·g⁻¹·K⁻¹ et une forte chaleur de vaporisation de 2,26 kJ·g⁻¹.

📌 Les molécules polaires ou chargées sont hydrophiles et solubles dans l’eau, tandis que les molécules apolaires sont hydrophobes et insolubles dans l’eau.

💡 Astuce mémo

Liaisons hydrogène → cohésion, tampon thermique et solvatation

📖 4. Groupes fonctionnels organiques

★ À maîtriser

• Les chaînes carbonées peuvent être:

  • aliphatiques
  • plus ou moins longues
  • saturées ou insaturées
  • linéaires
  • ramifiées
  • cycliques non aromatiques

• Les principaux groupes fonctionnels cités sont:

  • alcool
  • thiol
  • amine
  • aldéhyde
  • cétone
  • acide carboxylique
  • phosphate

Compléments

• Les groupes carbonyle sont polaires et très réactifs, tandis que les chaînes hydrogénocarbonées sont apolaires et relativement peu réactives.

📐 Formule — L’acide phosphorique peut réagir avec l’eau selon la relation $H_3PO_4 + H_2O \rightarrow H_2PO_4^- + H_3O^+$.

📖 5. Réactions et diversité moléculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Isomère : Deux isomères ont la même formule brute mais diffèrent par l’enchaînement de leurs atomes ou par leur représentation spatiale.
• Oxydoréduction : Un échange d’électrons entre deux couples oxydant-réducteur et correspond à la somme de deux demi-réactions.

★ À maîtriser

📌 Les stéréoisomères de configuration sont obtenus par rupture de liaisons, tandis que les stéréoisomères de conformation sont obtenus par rotation autour de liaisons simples.

• Les réactions entre groupes fonctionnels citées comprennent: la formation d’un ester entre un alcool et un acide carboxylique, la formation d’un thioester entre un thiol et un acide carboxylique, la formation d’un phosphoester entre un alcool et un acide phosphorique, la formation d’un amide entre un acide carboxylique et une amine

📌 Dans une réaction d’oxydoréduction, l’oxydant du couple au pouvoir oxydant le plus fort est réduit et le réducteur de l’autre couple est oxydé.

Compléments

• Un couple rédox est caractérisé par un potentiel standard d’oxydoréduction E exprimé en volts ; plus ce potentiel est faible, plus le réducteur du couple est fort.

💡 Astuce mémo

Isomérisation → réactions entre fonctions → oxydoréduction

📊 Tableaux de synthèse

Types de liaisons dans les biomolécules