Enthalpie et systèmes thermodynamiques

Cette section aborde le concept d'enthalpie (ΔH) et les différents types de systèmes thermodynamiques.

L'enthalpie est définie comme la quantité de chaleur absorbée ou émise lors d'une réaction. Une réaction exothermique (ΔH < 0) libère de la chaleur, tandis qu'une réaction endothermique (ΔH > 0) en absorbe.

Les trois types de systèmes thermodynamiques sont présentés :

• Système ouvert : échange d'énergie et de matière (êtres vivants)
• Système fermé : échange d'énergie uniquement (réfrigérateur, pile)
• Système isolé : aucun échange (thermos)

Définition: L'enthalpie (ΔH) représente la variation de chaleur lors d'une réaction, mesurée en kilocalories (kcal) ou joules (J).

Exemple: Une réaction exothermique comme la combustion libère de la chaleur (ΔH < 0), tandis que la photosynthèse absorbe de l'énergie (ΔH > 0).

Highlight: La compréhension des systèmes thermodynamiques est essentielle pour analyser les échanges d'énergie dans les processus biologiques.

Variation d'énergie libre de Gibbs

Cette section explore le concept central de variation d'énergie libre de Gibbs (ΔG), qui permet de prédire la spontanéité des réactions biochimiques.

La variation de l'énergie libre de Gibbs et entropie totale sont liées par la formule ΔG = ΔH - TΔS, où ΔH est l'enthalpie, T la température absolue, et ΔS la variation d'entropie.

Les caractéristiques des réactions selon le signe de ΔG sont détaillées :

• ΔG < 0 : réaction exergonique, spontanée, libère de l'énergie
• ΔG > 0 : réaction endergonique, non spontanée, consomme de l'énergie
• ΔG = 0 : système à l'équilibre

Définition: L'énergie libre de Gibbs (G) représente la portion d'énergie disponible pour effectuer un travail dans un système.

Exemple: La dégradation du glucose (glycolyse) est une réaction exergonique (ΔG < 0) qui libère de l'énergie utilisable par la cellule.

Highlight: La variation de l'énergie libre de Gibbs et entropie totale sont des concepts clés pour comprendre la direction spontanée des réactions biochimiques.

Introduction à la bioénergétique

Cette section présente les concepts fondamentaux de la bioénergétique, qui étudie les échanges d'énergie dans les processus biochimiques des êtres vivants.

Le rôle crucial du transporteur d'ADP/ATP est expliqué. Cette protéine contrôle l'import d'ADP et l'export d'ATP dans la mitochondrie, permettant l'approvisionnement énergétique des cellules. Son inhibition empêche les fonctions vitales.

Les notions de thermodynamique sont introduites, notamment l'oxydation (perte d'électrons) et la réduction (gain d'électrons). L'énergie est présentée sous ses formes potentielle et cinétique.

Définition: L'oxydation correspond à une perte d'électrons par une molécule, tandis que la réduction correspond à un gain d'électrons.

Exemple: Les organismes phototrophes produisent de la matière organique par réduction du CO2 grâce à l'énergie solaire. Les hétérotrophes oxydent le glucose pour produire de l'ATP.

Highlight: L'importance du transporteur d'ADP/ATP en bioénergétique est soulignée, car il contrôle les flux d'énergie essentiels au fonctionnement cellulaire.