rubrique Biologie moléculaire

Les édifices atomiques : H₂O

En dehors des ions alcalins, l'on rencontre peu d'atomes à l'état libre. Ils vont en général se lier par deux ou plusieurs éléments pour former des molécules ou des édifices ioniques. Dans ce cadre, la molécule d'eau (H₂O) est sans doute l'édifice atomique le plus remarquable.
En raison de ses propriétés physico-chimiques, elle est d'une importance considérable pour toute la biologie car il n'y a pas de vie sans eau. Comme l'a dit Henri Doffin : "Toute la biologie est la science de l'eau".
L'eau est le grand ordonnateur de notre organisme, conditionnant ce qu'il est ainsi que ses mécanismes et ses relations avec l'environnement. Cet organisme est tantôt une solution vraie, tantôt un système colloïdal où l'eau dissout, disperse, stabilise, ionise, organise et répare des édifices moléculaires de toutes sortes. C'est par elle également que passent les processus de drainage, de respiration, de perspiration et de transpiration.

Dans la molécule d'eau, la charge négative des électrons engagés dans les liaisons n’est pas répartie de manière homogène entre les atomes d’hydrogène et d’oxygène : l’atome d’oxygène est chargé négativement et l’atome d’hydrogène positivement. On dit d’une telle molécule que c’est une molécule polaire, ce qui en fait un extraordinaire solvant pour les composés ioniques. Par suite de cette polarité, les molécules d'eau peuvent s'associer entre elles (auto-association) ou aux autres substances polaires (hydratation). C'est le principe de la liaison hydrogène. Mais si la molécule H₂O est capable de développer des liaisons hydrogène, elle n’est pas la seule : la plupart des molécules polaires et en particulier les molécules biologiques peuvent le faire et se lier ainsi entre elles ou avec des molécules d’eau.

C'est la liaison hydrogène qui va intervenir dans dans la plupart des réactions biochimiques et l'organisation fonctionnelle des macromolécules biochimiques. Pour exemple la structure en double hélice de l'ADN dont les bases AT et GC sont associées par des liaisons H. C'est encore cette dernière qui est à l'origine de la structure et de la fonction des protéines. C'est encore elle qui variera en longueur et se déformera afin d'assurer un équilibre énergétique donné.

Et si tout le mystère de la vie se trouvait en fait davantage dans la liaison hydrogène plutôt que dans l'eau elle-même ? Car si le terrain de l'organisme peut être matérialisé par l'eau, c'est par l'établissement et la rupture des liaisons hydrogène de l'eau et des autres constituants qu'il sera maintenu en équilibre dynamique !

A la polarité et à la liaison H, il faut ajouter une troisième propriété de la molécule d'eau : l'auto-ionisation ou auto-dissociation.

- L'eau est un amphotère, c'est à dire qu'elle joue à la fois le rôle d'acide ou de base. C'est cette caractéristique qui va réglé le flux des ions H⁺ dans notre milieu intérieur, flux qui régit l'énergie vitale.
   . Caractère acide de l'eau : H₂O OH^- + H⁺
   . Caractère basique de l'eau : H₂O + H⁺ H₃O⁺

- L'eau a des propriétés oxydo-réductrices, alternativement fournisseur d'ions H⁺ et d'électrons :
2H₂O 4H⁺ + 4e^- + O₂ ... c'est l'équation fondamentale de la vie dont la qualité est réglée par ces phénomènes d'oxydo-réduction qui régissent le flux d'électrons.

- L'eau a une mémoire qui lui permet de conserver l'organisation induite par un agent extérieur même si ce dernier n'existe plus.

- L'eau est un résonateur capable de captation, de transformation et de réduction de l'énergie environnementale. C'est donc le facteur de l'harmonie entre le vivant et son environnement.

pH, rH₂ et résistivité

- Le pH varie entre 0 et 14. Il donne le caractère acide (<7) ou basique (>7) d'une solution et est donc conditionné par le transfert de protons H⁺. Le pH est égal au cologarithme de la concentration en ions H⁺ : pH = colog [H⁺] = - log [H⁺].
- Le rH₂ varie entre 0 et 42. Caractérisant l'activité des électrons pour un pH donné va permettre d'évaluer son degré d'oxydation (>28) ou de réduction (<28).
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