Dans les lignes qui suivent, nous allons voir ce que sont les monomères , comment ils forment les macromolécules biologiques et quels sont les autres exemples de monomères.
Qu'est-ce qu'un monomère ?
Voyons maintenant la définition d'un monomère.
Lesmonomères sont des éléments de construction simples et identiques qui s'associent pour former des polymères.
La figure 1 montre comment les monomères s'assemblent pour former des polymères.
Les monomères s'associent en sous-unités répétitives semblables à un train : chaque wagon représente un monomère, tandis que le train entier qui se compose de nombreux wagons identiques reliés les uns aux autres représente un polymère.
Monomères et molécules biologiques
De nombreuses molécules essentielles sur le plan biologique sont des macromolécules. Lesmacromolécules sont de grosses molécules qui sont généralement produites par la polymérisation de molécules plus petites. La polymérisation est un processus au cours duquel une grande molécule appelée polymère est fabriquée par la combinaison d'unités plus petites appelées monomères.
Types de monomères
Lesmacromolécules biologiques sont principalement composées de six éléments en quantités et arrangements variables. Ces éléments sont le soufre, le phosphore, l'oxygène, l'azote, le carbone et l'hydrogène.
Pour former un polymère, les monomères sont liés entre eux et une molécule d'eau est libérée comme sous-produit. Un tel processus est appelé synthèse par déshydratation.
déshydratation = perte d'eau ; synthèse = action d'assembler.
D'autre part, les polymères peuvent être décomposés en ajoutant une molécule d'eau. Ce processus est appelé hydrolyse.
Il existe quatre types fondamentaux de macromolécules qui sont constituées de monomères correspondants :
Glucides - monosaccharides
Protéines - acides aminés
Acides nucléiques - nucléotides
Lipides - acides gras et glycérol
Dans cette section, nous allons passer en revue chacune de ces macromolécules et leurs monomères. Nous citerons également quelques exemples pertinents.
Les glucides sont constitués de monosaccharides
Tout d'abord, nous avons les hydrates de carbone.
Lesglucides sont des molécules qui fournissent de l'énergie et un soutien structurel aux organismes vivants. Les glucides sont constitués de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, le rapport entre ces éléments étant de 1 atome de carbone : 2 atomes d'hydrogène : 1 atome d'oxygène (1C : 2H : 1O)
Les glucides sont encore subdivisés en monosaccharides, disaccharides et polysaccharides en fonction du nombre de monomères contenus dans la macromolécule.
Lesmonosaccharides sont considérés comme les monomères qui composent les glucides. Le glucose, le galactose et le fructose sont des exemples de monosaccharides.
Lesdisaccharides sont composés de deux monosaccharides. Le lactose et le saccharose sont des exemples de disaccharides. Le lactose est produit par la combinaison des monosaccharides glucose et galactose. On le trouve généralement dans le lait. Le saccharose est produit par la combinaison du glucose et du fructose. Le saccharose est aussi une façon fantaisiste de désigner le sucre de table.
Lespolysaccharides sont composés de trois monosaccharides ou plus. Une chaîne de polysaccharides peut être composée de différents types de monosaccharides.
Tu peux déduire le nombre de monomères dans un polymère en regardant les préfixes .Mono- signifie un ; di- signifie deux ; et poly- signifie plusieurs . Par exemple,les disaccharidessont composésde deux monosaccharides (monomères).
L'amidon et le glycogène sont des exemples de polysaccharides.
L'amidonest constitué de monomères de glucose. L'excès de glucose produit par les plantes est stocké dans divers organes comme les racines et les graines. Lorsque les graines germent , elles utilisent l'amidon stocké dans les graines pour fournir une source d'énergie à l'embryon. C'est également une source de nourriture pour les animaux (y compris nous, les humains !).
Comme l'amidon, le glycogène est également constitué de monomères de glucose. Tu peux considérer le glycogène comme l'équivalent de l'amidon que les animaux stockent dans les cellules du foie et des muscles pour fournir de l'énergie.
Lagermination désigne l'ensemble des processus métaboliques actifs qui conduisent à l'émergence d'une nouvelle plantule à partir d'une graine .
Les protéines sont constituées d'acides aminés
Le deuxième type de macromolécule est appelé protéine.
Lesprotéines sont des macromolécules biologiques qui remplissent un large éventail de fonctions, notamment en fournissant un soutien structurel et en agissant comme des enzymes qui catalysent les réactions biologiques.
Les protéines sont constituées de monomères appelésacides aminés. Lesacides am inés sont des molécules composées d'un atome de carbone lié à un groupe amino (NH2), à un groupe carboxyle (-COOH), à un atome d'hydrogène et à un autre atome ou groupe appelé groupe R.
Il existe 20 acides aminés courants, chacun ayant un groupe R différent. Lesacides aminés ont une chimie (par exemple, acidité, polarité, etc.) et une structure (hélices, zigzags et autres formes) variables . Les variations des acides aminés dans les séquences de protéines entraînent des variations dans la fonction et la structure des protéines.
Un polypeptide est une longue chaîne d'acides aminés attachés les uns aux autres par des liaisons peptidiques.
Une liaison peptidique est une liaison chimique produite entre deux molécules dans laquelle l'un de leurs groupes carboxyle interagit avec le groupe amino de l'autre molécule, produisant une molécule d'eau comme sous-produit.
Les acides nucléiques sont constitués de nucléotides
Ensuite, nous avons les acides nucléiques.
Lesacides nuclé iquessont des molécules qui contiennent des informations génétiques et des instructions pour les fonctions cellulaires.
Les deux principales formes d'acides nucléiques sont l'acide ribonucléique (ARN) et l'acide désoxyribonucléique (ADN).
Lesnucléotides sont les monomères qui composent les acides nucléiques : lorsque les nucléotides s'assemblent, ils créent des chaînes de polynucléotides , qui forment ensuite des segments de macromolécules biologiques appelées acides nucléiques. Chaque nucléotide a trois composants principaux : une base azotée, un sucre pentose et un groupe phosphate.
Lesbases az otées sont des molécules organiques comportant un ou deux anneaux avec des atomes d'azote. L'ADN et l'ARN contiennent tous deux quatre bases azotées. L'adénine, la cytosine et la guanine se trouvent à la fois dans l'ADN et dans l'ARN. La thymine ne se trouve que dans l'ADN, tandis que l'uracile ne se trouve que dans l'ARN.
Un sucre pent ose est une molécule comportant cinq atomes de carbone. On trouve deux types de sucre pentose dans les nucléotides : le ribose dans l'ARN et le désoxyribose dans l'ADN. Ce quidistingue le désoxyribose du ribose, c'est l'absence de groupe hydroxyle (-OH) sur son carbone 2' (c'est pourquoi on l'appelle "désoxyribose").
Chaque nucléotide possède un ou plusieurs groupes phosphates attachés au sucre pentose.
Les lipides
Enfin, nous avons les lipides. Cependant, garde à l'esprit que les lipides ne sont pas considérés comme de "véritables polymères".
Leslipides sont un groupe demacromoléculesbiologiques non polaires qui comprennent les graisses, les stéroïdes et les phospholipides.
Certains lipides sont constitués d'acides gras et de glycérol .Lesacides gras sont de longues chaînes d'hydrocarbures avec un groupe carboxyle à une extrémité. Les acides gras réagissent avec le glycérol pour former des glycérides.
Une molécule d'acide gras attachée à une molécule de glycérol forme un monoglycéride.
Deux molécules d 'acide gras attachées à une molécule de glycérol forment un diglycéride.
Trois molécules d 'acide gras attachées à une molécule de glycérol forment un triglycéride, qui sont les principaux composants de la graisse corporelle chez l'homme.
Attends, ces préfixes (mono- et di-) ressemblent beaucoup à ce dont nous avons parlé plus tôt dans la section sur les glucides. Alors, pourquoi les monosaccharides sont-ils considérés comme des monomères, mais pas les acides gras et le glycérol ?
S'il est vrai que les lipides sont composés d'unités plus petites (les acides gras et le glycérol), ces unités ne forment pas de chaînes répétitives. Remarque que même s'il y a toujours un glycérol, le nombre d'acides gras change. On peut donc dire que, contrairement aux polymères, les lipides contiennent une chaîne d'unités dissemblables et non répétitives !
Exemples de monomères
Il existe une longue liste de monomères qui peuvent être utilisés comme exemples pour expliquer comment les monomères font place aux polymères. Voici quelques exemples de monomères qui peuvent t'aider à comprendre le fonctionnement de ce processus :
Lesacides aminés, comme le glutamate, le tryptophane ou l'alanine. Les acides aminés sont les monomères qui construisent les protéines. Il existe 20 types différents d'acides aminés, chacun ayant une structure chimique et une chaîne latérale uniques. Les acides aminés peuvent se lier entre eux par des liaisons peptidiques pour former des chaînes polypeptidiques, qui se replient ensuite en protéines fonctionnelles.
Nucléotides (adénine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C) et uracile (U)) : les nucléotides sont les monomères qui composent les acides nucléiques, y compris l'ADN et l'ARN. Un nucléotide est constitué d'une molécule de sucre, d'un groupe phosphate et d'une base azotée. Les nucléotides peuvent s'assembler par des liaisons phosphodiester pour former un seul brin d'ADN ou d'ARN.
Monosaccharides: les monosaccharides sont les monomères qui constituent les hydrates de carbone, notamment les sucres, les amidons et la cellulose. Les monosaccharides sont des sucres simples constitués d'un seul anneau d'atomes de carbone, auquel sont attachés des atomes d'hydrogène et d'oxygène. Le glucose, le fructose et le galactose sont des exemples de monosaccharides. Les monosaccharides peuvent s'associer par des liaisons glycosidiques pour former des glucides plus complexes.
Différence entre monomères et polymères
Un monomère est une unité unique d'une molécule organique qui, lorsqu'elle est liée à d'autres monomères, peut produire un polymère. Cela signifie que les polymères sont des molécules plus complexes que les monomères. Un polymère est constitué d'un nombre indéterminé de monomères. La figure 2 ci-dessous montre comment les monomères forment des macromolécules de polymères.
Monomères | Polymères / macromolécules biologiques |
Monosaccharides | Glucides |
Acides aminés | Protéines |
Nucléotides | Acides nucléiques |
| Tableau 1. Ce tableau présente les macromolécules biologiques polymères et leurs monomères correspondants. | |
Il est également important de noter que tous les polymères ne sont pas des molécules biologiques. L'homme crée et utilise des polymères artificiels depuis le20e siècle.
Exemples de polymères artificiels et de leurs monomères
Lespolymères artificiels sont des matériaux créés par l'homme en reliant des monomères. Nous allons aborder deux exemples de polymères artificiels populaires : le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle.
Le polyéthylène
Lepolyéthylène est un matériau souple, cristallin et translucide. Tu le vois utilisé dans les emballages, les récipients, les jouets et même les fils électriques. En fait, c'est le plastique le plus utilisé aujourd'hui. Le polyéthylène est un polymère artificiel composé de monomères d'éthylène . Une chaîne de polyéthylène peut compter jusqu'à 10 000 unités monomères !
Chlorure de polyvinyle
Un autre polymère artificiel couramment utilisé est le chlorure de polyvinyle (PVC). C'est un matériau rigide et qui ne prend pas facilement feu, il est donc utilisé dans les tuyaux et les revêtements de fenêtres et de portes. Comme son nom l'indique, le chlorure de polyvinyle est un polymère composé de monomères de chlorure de vin yle. Le chlorure de vinyle est un gaz produit en faisant passer de l'oxygène, du chlorure d'hydrogène et de l'éthylène à travers du cuivre qui fonctionne comme un catalyseur.
Un catalyseur est toute substance qui déclenche ou accélère une réaction chimique sans être consommée ou altérée au cours du processus.
Monomères - Points clés
- Les monomères sont des éléments de construction simples et identiques qui s'associent pour former des polymères.
- Pour former un polymère, les monomères sont liés entre eux et une molécule d'eau est libérée comme sous-produit. Ce processus est appelé synthèse par déshydratation.
- Lespolymères peuvent être décomposés en monomères en ajoutant une molécule d'eau. Ce processus est appelé hydrolyse.
- Les principaux types de monomères sont les monosaccharides, les acides aminés et les nucléotides qui constituent respectivement les glucides complexes, les protéines et les acides nucléiques.
- L'homme a utilisé divers monomères pour créer des polymères artificiels comme le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle.
Références
- Zedalis, Julianne, et al. Advanced Placement Biology for AP Courses Textbook. Texas Education Agency.
- Blamire, John. " Les molécules géantes de la vie : Monomères et polymères." Science at a Distance, http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/SDPS/SD.PS.polymers.html.
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