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raît pas dans l’équation de la réaction. Le catalyseur, souvent introduit en petites quantités, est
toujours régénéré en fin de réaction.

Lorsque le catalyseur est une espèce chimique qui est présente dans la même phase que les
réactifs, on parle de catalyse homogène. Elle nécessite une concentration minimale de cataly-
seur et il existe une concentration optimale pour que le phénomène catalytique soit efficace.

Lorsque le catalyseur est dans une phase différente, on parle de catalyse hétérogène. Elle fait
intervenir la notion de « contact » entre le catalyseur et les réactifs. Le catalyseur est solide,
alors que les réactifs sont liquides ou gazeux. Ainsi, plus la surface de contact est grande, plus
la catalyse est efficace. À la fin de la réaction, il est alors relativement simple de séparer le
catalyseur des réactifs en excès et produits en vue de le réutiliser.

La catalyse enzymatique présente des points communs avec les catalyses homogène et hétéro-
gène, mais aussi des spécificités. En effet, une enzyme (notée E) est un catalyseur qui est spé-
cifique des transformations en milieu biologique. L’espèce à transformer est appelée substrat.
Ce dernier, noté S, va interagir avec le site actif de l’enzyme. Le contact est possible de par la
complémentarité de forme entre ce site actif et le substrat : il se fait grâce à des interactions
de type ionique, de van der Waals et des liaisons hydrogène. Il se forme alors un complexe E-S
qui va alors être transformé en produit. L’efficacité des enzymes présente un optimum : elles
sont particulièrement performantes à un pH et une température donnés (pH = 7 et θ = 37 °C
par exemple). Les enzymes sont hautement sélectives vis-à-vis des substrats qu’elles modi-
fient et agissent dans des conditions douces, ce qui est un atout important pour l’industrie. En
revanche, le recyclage des enzymes est encore coûteux.

7 Importance de la structure tridimensionnelle des molécules en biologie
Les textes proposés sont volontairement très longs mais le professeur peut faire le choix de
sélectionner soigneusement certaines parties au détriment d’autres.
Proposition de synthèse avec les mots clés soulignés :

Les molécules organiques sont usuellement représentées « à plat » notamment en utilisant les
représentations semi-développées et topologiques. Cependant, la compréhension de la réac-
tivité des molécules organiques d’intérêt biologique nécessite d’élucider leur structure tridi-
mensionnelle. Les différentes dispositions des atomes dans l’espace, obtenues par des rota-
tions et torsions autour de liaisons simples, sont appelées « conformations » d’une molécule.
Ces conformations jouent un rôle primordial dans l’activité des molécules biologiques.

Le document I insiste sur la nécessité de modéliser les molécules en 3D : en effet, l’ADN, sup-
port de l’information génétique, est traduit en une chaîne linéaire d’acides aminés. Celle-ci est
susceptible de se replier sur elle-même. La forme adoptée par la protéine est, entre autres,
intimement liée aux interactions de type van der Waals et les liaisons hydrogène qui se déve-
loppent entre les acides aminés constitutifs de la chaîne.

L’activité des protéines est extrêmement corrélée à leur structure spatiale, encore appelée
structure tertiaire. Par exemple :
– le document 3 montre clairement l’importance du changement de conformation dans le fonc-
tionnement des canaux ioniques. Selon la conformation du canal, ce dernier permet ou non
l’échange d’ions via des pores ;
– le document 2 montre que la connaissance de la structure tridimensionnelle est fondamen-
tale pour expliquer l’activité catalytique d’une protéine ainsi que son mécanisme d’action. Il
existe une complémentarité de forme entre le site actif de l’enzyme et le substrat à transformer
(comparable au modèle clé-serrure).

Révisions BAC 203

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D’après le document 2, la notion de conformation est également importante dans le domaine
de la recherche pharmaceutique pour comprendre le mode d’action des médicaments. Le prin-
cipe actif doit interagir avec la cible thérapeutique. La plus grande chance d’interaction est
obtenue lorsqu’il y a une bonne adéquation entre la structure tridimensionnelle de la molécule
et la forme du récepteur biologique.
La notion de conformation est donc capitale en biologie puisque l’explication des phénomènes
en dépend fortement. Certaines conformations sont plus réactives que d’autres et le chercheur
doit donc mettre à profit toutes les technologies et innovations (par exemple, la diffraction aux
rayons X) pour appréhender au mieux ces arrangements tridimensionnels.

B. Errata

✔ S ujet Bac 1 p. 309, ajouter : « Données. Spectre de la lumière blanche (en rabat de couver-
ture). »

✔ S ujet Bac 2 p. 310-311 :
– les courbes (a) et (b) du document 1 sont inversées ;
– question 2, lire : « Justifier le choix de la longueur d’onde de travail pour l’obtention de la
courbe du doc 1.a. » ;
– question 5, lire : « Une autre analyse a permis de montrer que la molécule IV a pour formule
brute C7H6O3. Proposer une formule semi-développée pour cette molécule IV, compatible
avec son spectre IR et la formule brute. »

✔ Sujet Bac 3 p. 312-313 :
– le titre du document 2 est : « Principe du titrage de la vitamine C, ou acide L-ascorbique, par
une solution d’iodate de potassium » ;
– le titre du document 3 est : « Protocole de titrage de la vitamine C dans un jus d’orange » ;
– le titre du document 4 est : « Résultats du titrage de la vitamine C dans un jus d’orange
commercial » ;
– la réaction 2 du document 2 est :
« Acide L-ascorbique + I2(aq) + 2 H2O() → produit +  2 H3O+(aq) + 2I–(aq) » ;
– les valeurs du tableau de mesures du document 4 sont les suivantes :

Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Groupe 4

Veq (mL) 4,15 4,10 4,20 4,25

© Éditions Belin, 2012 – question 5, lire : « À partir des résultats des différents groupes, exprimer la masse de

vitamine C dans 100 mL de jus d’orange sous la forme mmoy ± Δm avec Δm = 2σ/ n
(voir fiche 7 p. 322). »

204 Livre du professeur

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C. Compléments pédagogiques

L’énoncé du sujet Bac supplémentaire « Syn- c. À l’état final, le ballon contient de l’acétani-
thèse d’un fébrifuge : l’acétanilide » est dis- lide, éventuellement de l’aniline qui n’aurait
ponible dans les compléments pédagogiques pas réagi, de l’acide éthanoïque et de l’eau
sur www.libtheque.fr. (doc. 2).
Seul l’acétanilide est très peu soluble dans
 Correction l’eau froide (doc. 3) : c’est le solide blanc
(doc. 1) qui apparaît lors de la cristallisation.
Synthèse d’un fébrifuge : l’acétanilide
2. a. En transformant l’anilide en acétanilide,
1. a. Schéma du montage à reflux : voir p. 318. il n’y a pas de modification de la chaîne car-
On légende les éléments suivants : support bonée de la molécule (pas de formation ou
élévateur, bain-marie, ballon (mélange réac- de rupture d’une liaison carbone-carbone).
tionnel et pierre ponce), réfrigérant à boules, Le groupe caractéristique amine est remplacé
2 pinces. L’eau circule de bas en haut dans le par le groupe amide.
réfrigérant. Il s’agit donc d’une modification de groupe
caractéristique.
b. La température est un facteur cinétique :
chauffer permet de diminuer la durée de la b. Lors de la réaction, un atome d’hydrogène
réaction. Dans un montage à reflux, les va- porté par l’atome d’azote de l’aniline est rem-
peurs produites lors l’ébullition sont conden- placé par le groupe d’atomes –CO–CH3. Il
sées (reflux), il n’y a donc pas de perte de s’agit donc d’une réaction de substitution.
matière.

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