La thermodynamique, cinétique des réactions et métabolisme

Thèmes abordés

Thermodynamique, cinétique des réactions, métabolisme, transformations biologiques, énergie libre

Résumé du document

Les êtres vivants, de même que leurs sous-unités constitutives, les cellules,
réalisent des échanges avec le milieu extérieur :
– Prélèvement d'énergie dans le milieu (photon, matière organique).
– Rejet de déchets dans le milieu.
Ce sont donc des systèmes thermodynamiques ouverts puisqu'il y a des
échanges de matière et d'énergie entre les cellules (le système) et l'environnement.
L'énergie constamment prélevée permet de maintenir l'état hautement organisé
des cellules grâce au métabolisme.

Extraits

[...] L'entropie des systèmes biologiques est donc faible. L'enthalpie libre G : une mesure de l'énergie utilisable Les systèmes vivants doivent fonctionner à des pressions et des températures stables. Ils ne peuvent utiliser que l'enthalpie libre appelée aussi énergie libre de Gibbs qui est l'énergie utilisable sous forme de travail : = T ( 1.2 ) Avec la variation d'enthalpie libre au cours d'une réaction à pression et température constantes (on peut parler de travail utile), la variation de l'enthalpie du système (variation d'énergie comme par exemple dans celle de l'oxydation du glucose), la variation de l'entropie du système et T la température absolue en Kelvin. [...]

[...] Dans n'importe quelle transformation physique ou chimique, la quantité d'énergie de l'univers reste constante. L'énergie ne peut être ni créée, ni détruite, elle ne peut que se transformer d'une forme en une autre. Le passage d'une forme d'énergie à une autre est appelé transduction (à ne pas confondre avec la transduction du signal qui sera étudié en cours). Lors du passage d'un système d'un état initial à un état final, toute variation du contenu énergétique du système est contrebalancée par une variation en sens inverse de contenu énergétique de son environnement. [...]

[...] Le signe de concerne le système et non pas le reste de l'univers. Le second principe de la thermodynamique : la fonction entropie prédiction du sens d'évolution des réactions spontanées Ce principe, encore appelé principe de dégradation, indique que le désordre est plus probable que l'ordre. l'entropie, est une mesure du désordre. S est maximale quand l'énergie et la matière ont une répartition homogène. En effet, le désordre étant plus probable que l'ordre, la répartition homogène de l'énergie est plus probable que la répartition inhomogène. [...]

[...] Si est très négatif [...]

[...] Pourtant, cette réaction est exergonique ! Mais dans ce cas, c'est la valeur de qui permet de savoir quel sera le sens d'évolution de la réaction. dépend des concentrations des réactifs et des produits à un instant donné (en effet, dans la réalité, donc dans la cellule, les concentrations ne sont pas des concentrations molaires comme c'est le cas pour le calcule de En l'occurrence, ici, dans la cellule, la réaction est "tirée" vers le fructose-6-phosphate, car celui-ci est utilisé pour la réalisation de la troisième réaction de la glycolyse. [...]