Macromolecules en solution

 

Macromolecules en solution
La conformation d’une macromol´ecule est bienevidemment d´etermin´ee par les forces intramol´eculaires, mais elle d´epend aussi de l’environnement dans lequel elle se trouve. Naturellement, les macromol´ecules bi-ologiques se trouvent souvent en solution aqueuse, et leur interaction avec l’eau peut introduire de changements im-portants de conformation. Les parties charg´ees, polaires et non-polaires, interagissent chacune diff´eremment avec l’eau et d´eterminent le caract`ere hydrophile, hydrophobe ou amphiphiles de la macromol´ecule. Un exemple im-

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portant de mol´ecule amphiphile, qui participe `a la con-struction des membranes, est donn´e par les phospho-glyc´erides (figure 14). Ces mol´ecules de la famille de
lipides poss`edent une tˆete polaire, comportant notam-ment un groupe d’acide phosphorique associ´e au glyc´erol, et de deux chaˆınes hydrocarbon´ees (souvent satur´ees),non-polaires hydrophobes. Les prot´eines (form´ees par 19 des acides amin´es non-polaires, et d’acides nucl´eiques po-laires) sont souvent amphiphiles, et leur interaction avec l’eau est `a l’origine de leur repliement et de la forme glob-ulaire qu’elles adoptent dans l’eau.

La nature du solvant o`u se trouvent les macromol´ecules est aussi essentielle vis-`a-vis des interactions inter-mol´eculaires, et d´eterminent la fa¸con dont les mol´ecules s’associent pour former des structures plus complexes.

Les lipides forment en solution aqueuse des micelles, v´esicules ou double couches (bicouches) selon leur forme (en particulier la longueur des chaˆınes carbon´ees) et leur concentration (voir figure 15, voir aussi le site web Sam-son Group 2 ) micelles, les lipides s’associent pour former une sph`ere ou un cylindre, la partie apolaire au centre o`u l’eau n’a pas acc`es; v´esicules, les lipides se groupent en une bicouche qui se renferme pour isoler un compartiment aqueux int´erieur; comme pour les micelles la forme est sph´erique ou tubulaire; bicouches, `a plus forte concentration les lipides s’organisent en deux couches avec la partie apo-laire au centre et les tˆetes polaires orient´ees selon des directions oppos´ees vers l’ext´erieur (en contact avec l’eau.voir le site du Dans cette organisation interviennent des forces inter mol´eculaires entre d’une part, les chaˆınes hydrophobes qui s’attirent par des forces de van der Waals (en essayant d’´eviter l’eau), et d’autre part, les tˆetes hydrophiles qui se repoussent (en essayant de s’entourer de mol´ecules d’eau). L’organisation des lipides en v´esicules est une forme ´el´ementaire de membrane. C’est `a partir de cette structure de base, par l’association d’autres mol´ecules, en particulier par l’insertion de prot´eines, que les mem-branes ayant une fonction biologique sont form´ees.

La pr´esence de membranes permet l’apparition (`a l’´equilibre) de concentrations et compositions diff´erentes des milieux qu’elle s´epare. Les bicouches empˆechent, par exemple, pratiquement tout passage (diffusion) d’ions in-organiques, elles empˆechent aussi le libre passage des macromol´ecules. Les diff´erences de concentration (de so-lut´es et de macromol´ecules) de part et d’autre des mem-branes est `a l’origine de divers effets physiques comme la pression osmotique ou l’apparition d’une diff´erence de potentiel (´equilibre de Donnan).

 

 

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