Biochimie de l'eau
Pour construire une cellule, la membrane et l’intérieur, il faut : des glucides, des lipides, des acides nucléiques, des acides aminés. Et pour qu'elle se reproduise il lui faut des acides nucléiques, et our le cytoplasme de l’eau : base de tout être vivant.
L’eau est le maillon le plus simple et le plus indispensable à la vie aux êtres vivants. C’est le constituant le plus représenté au niveau cellulaire. L’eau a, dans la cellule, des caractéristiques particulières, elle est très différente de l'eau pure. La structure interne très complexe, différents organismes macromolaires, forme un réseau dense et structuré et l’eau comble les espaces. Elle solubilise l’intérieur de la cellule et donne un état visqueux. Elle va du plasmasol au cytosol. L’eau va être plus ou moins gélifié ou plus ou moins solide en fonction de sa quantité et de la quantité des composants dans la cellule.
La réaction de métabolisme cellulaire qui modifie continuellement au cours du temps, les liaisons intramolléculaire. Plus la densité de liaison sera importante plus le cytoplasme sera visqueux. Le cytoplasme est un état stationaire ( il se passe beaucoup de chose) Il y a deux types d’eau, l’eau libre ou eau de soluatation. L’eau libre sert de solvant pour les molécules, elle intervient dans des réactions métabolique. L’eau est une molécule polaire. Elle a une affinité pour elle-même. Une propriété très importante de l'eau est sa nature polaire. La molécule d'eau forme, au niveau de l’atome d'oxygène, un angle de 104,45° avec les deux atomes d'hydrogène. Puisque l'oxygène a une électronégativité plus forte que l'hydrogène, le côté de la molécule d'eau où se trouve l'atome d'oxygène est chargé négativement, par comparaison avec le côté hydrogène. Une molécule avec une telle différence de charge est appelée un dipôle (molécule polaire), ayant un moment dipolaire de 1,83D. Cette différence de charge fait que les molécules d'eau s'attirent les unes les autres, le côté positif de l'une attirant le côté négatif de l'autre. Un tel lien électrique entre deux molécules s’appelle un pont hydrogène ou liaison hydrogène. Cette polarisation permet aussi à la molécule d'eau de dissoudre les corps ioniques, en particulier les sels, et de les maintenir dans cet état en entourant chaque ion d'une coque de molécules d'eau, c’est la solvatation (voir ci-dessous l'eau comme solvant). Cette force d'attraction, relativement faible par rapport aux liaisons chimiques covalentes de la molécule elle-même, est à la source de propriétés comme un point d'ébullition élevé (quantité d'énergie calorifique nécessaire pour briser les ponts hydrogènes), ainsi qu'une capacité calorifique élevée. À cause des ponts hydrogènes, la densité de l'eau liquide est supérieure à la densité de la glace (état où l’eau est cristallisée). De ce fait, en hiver la glace qui se forme à la surface d'un étang y reste et protège du gel l'eau située plus bas, ce qui permet aux poissons et autres êtres vivants d'y survivre. L'eau atteint sa plus haute densité à la température de 4 °C, qui est ainsi la température qu'on trouve typiquement au fond d'un étang gelé. Une autre conséquence est que la glace fond quand suffisamment de pression lui est appliquée.
L’eau + une molécule hydrophobe : interaction. Les molécules hydrophobes se regroupent, on a ségrégation de l’eau. Les molécules d’eau se rassemblent autour d’un groupe. Quand on met une molécule hydrophobe dans l’eau, elles vont limiter leurs interactions avec l’eau en se rassemblant dans un volume plus ou moins serré.
Dans l’eau on a des petites quantité de H3O+ et de OH-. Quand H3O+ = OH- on a une solution neutre.
Pression osmotique : pression qui conduit à équilibrer les flux d’eau et égaliser les concentrations. On a création d’un flux d’eau du milieu le moins concentré vers le plus concentré, ce qui égalise les concentrations de chaque côté.
- Isotonicité. Niveau de teneur en eau tendant vers une valeur constante.
Une molécule d’eau peut faire 4 liaisons d’affinité, car elle est polaire.
La glace est l’état de structuration de l’eau. Globalement dans la glace, l’affinité des molécules d’eau est de 100%. Il y a des moments spontanés qui font et défont des liaisons. À 35 °C il y a 15% d’interaction, n’est jamais avec les mêmes molécules.
Une liaison hydrogène est une liaison qui fait intervenir la mise en commun d’un atome H entre deux molécules. Une possède un H périphérique électropositif, l’autre un atome attractif comme O ou l’azote. La liaison entre deux molécules d’eau est un cas particulier de liaison hydrogène.