Matière vivante

Définition

La matière vivante est tout organisme ou forme de vie qui a un métabolisme le qualifiant d'être vivant. Le carbone C, l'oxygène O, l'azote N et l'hydrogène H sont les éléments communs qui composent la matière vivante. La matière vivante est biotique (protistes, plantes, animaux, champignons, bactéries), par opposition à l'abiotique (eau, sol, lumière, minéraux, air) qui est inerte (matière morte).

La matière vivante :

La matière vivante est un arbre de la vie, regroupant le biotique et l'abiotique. La matière non-vivante est un matériau inerte.

Explications

Les éléments se trouvent souvent à l'état libre, mais dans la nature, la plupart des matières se présentent sous la forme d'un mélange organique, mécanique ou d'un composé chimique. L'air est un mélange d'azote et d'oxygène.

⛔ Si toute matière vivante est forcément organique, la matière organique n'est pas obligatoirement de la matière vivante ! Certaines matières organiques, même si elles intègrent les 4 éléments essentiels (C, O, N, H), sont inertes et non-vivantes. En effet, ces dernières n'ont aucun système métabolique propre à la définition de la vie (et du vivant).

La biologie cherche à expliquer la structure et les propriétés de la matière vivante en termes de physique et de chimie. Il est donc nécessaire de se familiariser avec les fondements des deux sciences soeurs. La matière est définie comme tout ce qui occupe l'espace.

Elle existe dans trois états différents : solide, liquide et gazeux. La matière est indestructible. C'est la loi de conservation de la matière et la conservation de la masse (principe de Lavoisier : rien ne se crée, rien ne se perd : tout se transforme) et elle est applicable à toutes les substances vivantes ou non vivantes.

La matière peut cependant changer d'un état à un autre sans subir de perte de poids. Ainsi, l'eau peut être congelée en une masse de glace ou vaporisée en vapeur.

Formes de matière vivante

La matière peut exister sous différentes formes. Un élément en chimie est une substance qui ne peut pas être divisée en substances différentes d'elle-même. Le carbone, l'oxygène, l'azote et l'hydrogène sont les éléments communs qui composent la matière vivante.

Les éléments se trouvent souvent à l'état libre, mais dans la nature, la plupart des matières se présentent sous la forme d'un mélange mécanique ou d'un composé chimique. L'air est un mélange d'azote et d'oxygène.

Un mélange est composé de deux ou plusieurs substances dont chacune conserve ses propres propriétés. La composition d'un mélange est variable et les ingrédients peuvent être présents dans n'importe quelle proportion.

Les éléments peuvent se combiner pour former des composés. Un composé est une substance composée de deux éléments ou plus combinés en proportion définie. Il est plus ou moins stable mais peut être décomposé en ses éléments constitutifs par des moyens chimiques ordinaires. Ainsi, l'eau, qui peut être décomposée en éléments hydrogène et oxygène, est un composé.

Il faut noter que les propriétés d'un composé sont entièrement différentes de celles des éléments qui le composent. Les éléments et les composés existent sous forme de molécules. La molécule est la plus petite particule d'une matière qui conserve toutes les propriétés de la substance d'origine.

Si une molécule d'un composé est décomposée, les parties résultantes ne présentent plus les propriétés chimiques caractéristiques de la molécule d'origine.

Une molécule est, à son tour, composée d'atomes. Un atome peut être défini comme la plus petite particule d'un élément qui participe à une réaction chimique. Une molécule d'hélium est composée d'un seul atome, mais une molécule d'oxygène contient deux atomes.

Selon l'idée moderne, les atomes de tous les différents éléments chimiques sont constitués de seulement trois types de particules appelées protons (+), électrons (-) et neutrons (±).

Les protons portent une charge électrique positive, les électrons sont chargés négativement et les neutrons n'ont pas de charge. La nature de ces particules est identique dans toutes sortes de matières. C'est le nombre et la disposition de ces particules qui déterminent le type d'élément qu'elles composent.

Propriétés de la matière vivante

Nous terminerons cette section par une brève discussion sur les propriétés de la matière à l'état colloïdal, car beaucoup des substances dont sont composées les plantes et les animaux existent dans la cellule vivante en tant que telle. En effet, le protoplasme doit l'essentiel de ses propriétés physico-chimiques caractéristiques à l'état colloïdal des substances qui le composent.

Si un peu de saccharose (sucre de canette) ou de chlorure de sodium (sel commun) est secoué avec de l'eau, le système résultant sera une vraie solution. Si, au contraire, du limon fin de fond de rivière est mélangé avec de l'eau dans un tube à essai, un système différent en résultera.

Les particules de limon ne se dissolvent pas mais se dispersent simplement dans le milieu aqueux. Les particules en suspension sont suffisamment grosses pour être détectées au microscope.

Ceci est une suspension colloïdale. Il n'est pas stable, car après un certain temps, les particules de limon se déposent progressivement et le système se sépare en ses composants d'origine contrairement à la vraie solution, qui est absolument stable.

Une solution colloïdale peut être soit un suspensoïde (limon dans l'eau), soit un émulsoïde (amidon ou protéines dans l'eau). Les caractéristiques essentielles des deux formes sont qu'il s'agit de systèmes constitués de deux phases, la phase dispersée et la phase continue.

Dans un suspensoïde, la phase continue est généralement un liquide et la phase dispersée est un solide. Mais dans un émulsoïde, les deux phases sont liquides. Le lait et le latex (jus laiteux exsudant de la surface de coupe de certaines plantes comme l'usine de caoutchouc de l'Inde) sont les deux émulsions naturelles.

Les émulsions sont beaucoup plus stables que les suspensoïdes, car elles sont stabilisées par la présence d'un troisième composant. Ce sont les émulsifiants.

Si l'huile d'olive et l'eau sont vigoureusement secouées dans un tube à essai, le système résultant sera une émulsion instable, mais si un peu de savon ou de gomme est ajouté au mélange avant l'agitation, il produira une émulsion stable à partir de laquelle les composants ne seront pas facilement séparer.

Le lait est une émulsion de fines gouttelettes de graisse dans l'eau stabilisée par une protéine qui joue le rôle d'un émulsifiant. Le beurre, quant à lui, est une émulsion de fines gouttes d'eau dispersées dans un milieu gras. Ainsi, la phase continue du lait est devenue la phase dispersée dans le beurre et vice versa.

Il faut se rappeler que la solution colloïdale n'est qu'un état et non une forme de matière. Les substances à l'état colloïdal ne constituent pas une classe définie à elles seules, car le chlorure de sodium qui est un cristalloïde défini lorsque la phase continue est l'eau, donne une solution colloïdale lorsque la phase continue est changée en éther de pétrole.

Dans les vraies suspensions, les composants ne se séparent que très lentement et la stabilité est assurée par l'interaction des particules de la phase dispersée, qui effectuent un mouvement erratique en zigzag étant bombardées de tous côtés par les particules de la phase continue.

C'est ce qu'on appelle le mouvement brownien. C'est l'un des facteurs qui stabilise une vraie suspension. On peut souligner ici que la phase continue peut ne pas être toujours liquide. Dans certains cas, il peut être solide, liquide ou gazeux. Les exemples suivants présenteront certaines combinaisons colloïdales intéressantes.

Les particules d'une solution colloïdale sont incapables de traverser les pores d'une fine membrane de parchemin contrairement à celles de la vraie solution qui la traversent aisément. Ce phénomène, connu sous le nom de dialyse, a été initialement conçu par Graham pour séparer les colloïdes des cristalloïdes donnant une vraie solution, à partir de laquelle ils peuvent être récupérés sous forme de cristaux.

Cette division de la matière en colloïdes et cristalloïdes, en fonction de leur capacité à passer à travers les pores d'une membrane de parchemin, n'est pas acceptée aujourd'hui, car la plupart des substances peuvent, par des moyens appropriés, être amenées à l'état colloïdal.

Ainsi, le chlorure de sodium, lorsqu'il est agité avec de l'éther de pétrole, donne une solution colloïdale bien qu'il forme une vraie solution lorsque le milieu de dissolution est l'eau. La taille des molécules dans une solution colloïdale est très grande ou elles existent dans un état d'agrégation; c'est pourquoi ils ne peuvent pas traverser les pores fins d'une membrane de dialyse.

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