Origine de la vie et thermo-cycleur

[KLASS]

Bonjour,
J'ai essuyé un bide en posant la question sur le forum biologie, je pense que les chimistes sont plus à même de me comprendre.
La PCR est un procédé de multiplication de brins d'ADN, on utilise pour cela un thermo-cycleur, et une polymérase. Mon intérêt se porte sur le thermo-cycleur. Il permet d'ouvrir par chauffage la molécule d'ADN. Les cycles refroidissement/ réchauffement de la molécule se font rapidement.
Ma question est la suivante : dans les chimies de l'improbable ( comme la vie) on en appelle traditionnellement aux enzymes qui produisent des structures moléculaires inconcevables sans catalyse mais je pense que des cycles rapides de refroidissements et de chauffage peuvent aussi générer de la complexité et changeant rapidement la conformation d'une molécule ce qui lui permet d'intégrer des atomes nouveaux à chaque changement de structure.
Existe t il en chimie minérale ou organique de tels systèmes?
Les débuts de la vie, ne pourrait il pas se concevoir, certes avec des catalyseurs minéraux mais aussi aidés par des cycles de froid chaud tels que les jours et la nuit les produisent?

En conclusion je considère que le thermo-cycleur peut être à l'origine de molécule complexe comme le sont les catalyseurs, et que dans les hypothèses de l'origine de la vie on devrait intégrer ce phénomène.
Par ailleurs je suis étonné de n'avoir jamais entendu parlé de procédés de thermo-cyclage en chimie pharmaceutique par exemple!
Voila , bonne reflexion, en ce moment c'est les vacances et j'ai plein d'idée à la C..
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[moco]

Il existe des équilibres qui se déroulent dans un sens à chaud et dans l'autre à froid. Ils peuvent donc s'inverser, mais ils ne produisent pas de nouvelles molécules. Le plus simple est celui-ci :
2 HCO₃^- <--> CO₃^2- + H₂O + CO₂
A froid il marche dans le sens droite-gauche. A chaud, il marche dans le sens gauche-droite.
Est-ce que c'est le genre de choses que tu cherches ?

[KLASS]

Merci pour ta réponse Moco, je ne connaissais pas ce que tu évoques et mes connaissances en chimie sont limitées.
Ce que j'évoque c'est le changement de conformation d'une molécule complexe si elle est chauffée, dans cette nouvelle configuration la molécule va acquérir des capacités de liaisons différentes . Ce sont évidemment des liaisons faibles qui lachent les premières.
Le gros probleme des biologistes c'est celui des origines, les molécules complexes que nous observons sont obtenus par des enymes qui catalysent des réactions chimiques impossible sans elles, mais pour obtenir ces enzymes il faut déjà des molécules complexes, donc c'est un cercle viscieux!
Mon propos est d'avancer que les cycles froid /chaud ont pu initier une chimie des débuts qui a pu très vite se complexifier.

[moco]

Tu as parfaitement raison.
Mais au vu de ton niveau de connaissances, on a un peu l'impression que tu te conduis comme un nouveau-né qui se demanderait comment s'y prendre pour battre le record de saut à la perche.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bgervais2004]

Bonjour,
les cycles chauds froids, en chimie organique, on plus pour effet d'induire des variations de cinétiques et aussi, quand c'est possible, l'obtention de composés différents selon les réactions en jeu : les composés cinétiques (les plus rapidement formés) et les composés thermodynamiques (les plus stables). Des cycles chaud / froid auront tendance au final à favoriser la formation du composé thermodynamique.
Mais les cycles eux même n'engendrent pas de complexité de structure moléculaire.
La chaleur va permettre simplement à la réaction de se faire si la température d'initiation est atteinte et pendant le temps qu'elle se maintiendra. On pourrait appeler ça une réaction en pointillés...
Conclusion, je ne pense pas que ces cycles aient engendré les molécules du vivant.
Mais la question reste passionnante, la chiralité de ces fameuses molécules du vivant, sans laquelle la vie n'existerait pas, n'a pas d'origine définie...

[KLASS]

Merci de votre réponse, il demeure que les PCR utilisent un thermo-cycleur pour ouvrir la molécule d'ADN, je conçois cependant que ce n'est pas grand chose comparé au travail de la polymérase.
Je réfléchis souvent à des sujets comme ça, il y a des chimies extrêmement modeste comme le viellissement des vins, du whiski. Pourquoi faut il des températures basses et des durées de temps si longs pour obtenir des aromes dans ces alcools.
Idem pour les médicaments? Comment explique t'on la racemisation de certaines molécules?
Pourquoi un médicament se perrime t il ? probablement parceque la molécule est instable aux températures courantes...
Dans cette chimie extrèment discrête et modeste , je verrais bien les changments de températures jouer un rôle... mais ce n'est pas parceque je l'imagine qu'elle existe!!

[Gramon]

pour le vieillissement du vin, globalement il y a une certaine catégorie de molécules (les anthocianes sauf erreur) qui polymérisent en vieillissant.

cette polymérisation ce fait mieux à basse température, c'est un équilibre, tu peux appliquer Delta G = Delta H - T Delta S

comme S est négatif pour minimiser ce terme il vaut mieux travailler à basse température.

tu peux voire cette polymérisation à la couleur du vin, un vin jeune (beaujolais nouveau par exemple) a une couleur rouge-violette. Tandis qu'avec l'age le vin prend plus une couleur rouge brique.

[bgervais2004]

Je réfléchis souvent à des sujets comme ça, il y a des chimies extrêmement modeste comme le viellissement des vins, du whiski. Pourquoi faut il des températures basses et des durées de temps si longs pour obtenir des aromes dans ces alcools.
Idem pour les médicaments? Comment explique t'on la racemisation de certaines molécules?
Pourquoi un médicament se perrime t il ? probablement parceque la molécule est instable aux températures courantes...
Dans cette chimie extrèment discrête et modeste , je verrais bien les changments de températures jouer un rôle... mais ce n'est pas parceque je l'imagine qu'elle existe!!

Je pense que pour le vin, à des température plus élevées, des réactions secondaires auraient lieu, le vin s'en trouverait dégradé, ou aurait un tout autre goût.
Pour ce qui est de la racémisation spontanée de certaines molécules, les mécanismes sont connus. La racémisation peut parfois avoir lieu même à l'état solide et à température ambiante.
Un médicament constitué de molécules organiques a forcément une date de péremption liée à sa stabilité dans le temps comme de la bouffe....

[invite2dc47ec3]

Mais les cycles eux même n'engendrent pas de complexité de structure moléculaire.

En chimie des polymères, on peut faire changer la conformation d'un réseau par la chauffe ou le refroidissement (rapide ou non). Il y a parfois réorganisation, et changement de structure, donc de complexité.

Dans cette chimie extrêmement discrète et modeste , je verrais bien les changements de températures jouer un rôle... mais ce n'est pas
parceque je l'imagine qu'elle existe!!

Les effet de vieillissement dû aux attaques du dioxygène et des rayonnements solaires ont aussi un rôle important dans le cadre de la dégradation des molécules.

[KLASS]

Salut

Ce qui gène l’homme dans l’étude de certains processus, c’est qu’il est trop pressé. Il y a une chimie de la lenteur et il est probable qu’elle ait présidée l’émergence de la vie. L’expérience de Stanley Miller (1953) de synthèse d’acide aminé à partir de molécule simple et sous l’effet de décharge électrique a été une expérience très rapide reste à expérimenter certains processus sur des dizaines d’années ou plus, ce qui est hors de portée d’un laboratoire. Les géologues, eux, ne sont pas étonnés de formation surprenante (pétrole, charbon, ambre, calcaire) grâce à la température, la pression et le temps, ce dernier terme étant souvent négligé dans l’explication décrivant la formation des roches sédimentaires (diagénèse)
Pour revenir à mon propos, s’il parait plus évident qu’un édifice moléculaire (ce qu’il y a dans le vin ou dans un médicament) se transforme en une substance a plus haut niveau d’entropie (ce qui dégage de l’énergie) il est plus difficile à admettre que des molécules complexes se forment sans que de l’énergie soit fournie. Miller lui pensait que les éclairs pouvaient être à la source de cette énergie. Moi, je m’autorisais à penser que les cycles froid / chaud pouvaient comme dans une PCR (réaction en chaine par polymérase) être à l’origine d’une construction moléculaire complexe. Pour donner une image, il existe des horloges qui se remontent par l’énergie de dilatation d’une barre métallique chauffée au soleil puis refroidie la nuit, inutile de vous expliquer que s’il fait tout le temps chaud ou froid l’horloge s’arrête !
Après information sur les PCR derniers cris, trois températures sont utilisées successivement : 95°, 56°, 72°. Pour être honnête il ne faut pas passer sous silence une autre source d’énergie, celle apportée par les nucléotides triphosphates qui construisent les nouveaux brins d’ADN. Les cycles chauds / froids servent à ouvrir la molécule d’ADN (95°), à fixer l’amorce (56°), la polymérase elle, fait son travail à 72°.
Voila où en sont mes réflexion !