3.1 : Synthèse de macromolécules biologiques
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Compétences à développer
- Comprendre la synthèse des macromolécules
- Expliquer les réactions de déshydratation (ou de condensation) et d'hydrolyse
Comme vous l'avez appris, les macromolécules biologiques sont de grosses molécules, nécessaires à la vie, qui sont construites à partir de molécules organiques plus petites. Il existe quatre grandes classes de macromolécules biologiques (glucides, lipides, protéines et acides nucléiques) ; chacune est un composant cellulaire important et remplit un large éventail de fonctions. Combinées, ces molécules constituent la majorité de la masse sèche d'une cellule (rappelons que l'eau constitue la majorité de sa masse complète). Les macromolécules biologiques sont organiques, c'est-à-dire qu'elles contiennent du carbone. De plus, ils peuvent contenir de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'azote et d'autres éléments mineurs.
Synthèse de déshydratation
La plupart des macromolécules sont fabriquées à partir de sous-unités uniques, ou éléments constitutifs, appelés monomères. Les monomères se combinent entre eux à l'aide de liaisons covalentes pour former de plus grosses molécules appelées polymères. Ce faisant, les monomères libèrent des molécules d'eau en tant que sous-produits. Ce type de réaction est connu sous le nom de synthèse par déshydratation, ce qui signifie « s'assembler tout en perdant de l'eau ».
Dans une réaction de synthèse par déshydratation (Figure\(\PageIndex{1}\)), l'hydrogène d'un monomère se combine au groupe hydroxyle d'un autre monomère, libérant ainsi une molécule d'eau. Dans le même temps, les monomères partagent des électrons et forment des liaisons covalentes. Lorsque d'autres monomères se rejoignent, cette chaîne de monomères répétitifs forme un polymère. Différents types de monomères peuvent se combiner dans de nombreuses configurations, donnant naissance à un groupe diversifié de macromolécules. Même un type de monomère peut se combiner de différentes manières pour former plusieurs polymères différents : par exemple, les monomères de glucose sont les constituants de l'amidon, du glycogène et de la cellulose.
Hydrolyse
Les polymères sont décomposés en monomères dans le cadre d'un processus connu sous le nom d'hydrolyse, qui signifie « séparer l'eau », une réaction dans laquelle une molécule d'eau est utilisée lors de la dégradation (Figure\(\PageIndex{2}\)). Au cours de ces réactions, le polymère est divisé en deux composants : une partie gagne un atome d'hydrogène (H+) et l'autre gagne une molécule d'hydroxyle (OH—) à partir d'une molécule d'eau divisée.
Les réactions de déshydratation et d'hydrolyse sont catalysées, ou « accélérées », par des enzymes spécifiques ; les réactions de déshydratation impliquent la formation de nouvelles liaisons, nécessitant de l'énergie, tandis que les réactions d'hydrolyse rompent les liaisons et libèrent de l'énergie. Ces réactions sont similaires pour la plupart des macromolécules, mais chaque réaction monomère et polymère est spécifique à sa classe. Par exemple, dans notre corps, les aliments sont hydrolysés, ou décomposés, en molécules plus petites par des enzymes catalytiques présentes dans le système digestif. Cela permet une absorption facile des nutriments par les cellules de l'intestin. Chaque macromolécule est décomposée par une enzyme spécifique. Par exemple, les glucides sont décomposés par l'amylase, la sucrase, la lactase ou la maltase. Les protéines sont dégradées par les enzymes pepsine et peptidase et par l'acide chlorhydrique. Les lipides sont dégradés par les lipases. La décomposition de ces macromolécules fournit de l'énergie pour les activités cellulaires.
Lien vers l'apprentissage
Visitez ce site pour voir des représentations visuelles de la synthèse et de l'hydrolyse par déshydratation.
Résumé
Les protéines, les glucides, les acides nucléiques et les lipides constituent les quatre principales classes de macromolécules biologiques : de grosses molécules nécessaires à la vie qui sont construites à partir de molécules organiques plus petites. Les macromolécules sont constituées d'unités uniques appelées monomères qui sont reliées par des liaisons covalentes pour former des polymères plus gros. Le polymère est plus que la somme de ses parties : il acquiert de nouvelles caractéristiques et conduit à une pression osmotique bien inférieure à celle formée par ses ingrédients ; c'est un avantage important pour le maintien des conditions osmotiques cellulaires. Un monomère se joint à un autre monomère avec la libération d'une molécule d'eau, ce qui entraîne la formation d'une liaison covalente. Ces types de réactions sont appelés réactions de déshydratation ou de condensation. Lorsque les polymères sont décomposés en unités plus petites (monomères), une molécule d'eau est utilisée pour chaque liaison rompue par ces réactions ; ces réactions sont appelées réactions d'hydrolyse. Les réactions de déshydratation et d'hydrolyse sont similaires pour toutes les macromolécules, mais chaque réaction monomère et polymère est spécifique à sa classe. Les réactions de déshydratation nécessitent généralement un investissement d'énergie pour la formation de nouvelles liaisons, tandis que les réactions d'hydrolyse libèrent généralement de l'énergie en brisant les liaisons.
Lexique
- macromolécule biologique
- grosse molécule nécessaire à la vie qui est construite à partir de molécules organiques plus petites
- synthèse de déshydratation
- (également, condensation) qui relie les molécules de monomères entre elles, libérant une molécule d'eau pour chaque liaison formée
- hydrolyse
- la réaction provoque la décomposition de molécules plus grosses en molécules plus petites avec l'utilisation de l'eau
- monomère
- plus petite unité de molécules plus grosses appelées polymères
- polymère
- chaîne de résidus de monomères liée par des liaisons covalentes ; la polymérisation est le processus de formation de polymères à partir de monomères par condensation