Biochimie - Acides Aminés et Protéines

Une famille importante de macromolécules biologiques qui sont des polymères d'acides aminés, pouvant avoir plusieurs niveaux d'organisation : structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire.

La séquence linéaire d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. Elle détermine la forme tridimensionnelle de la protéine et donc sa fonction.

Une liaison covalente qui se forme entre deux acides aminés par condensation d'un groupe α-carboxyle et d'un groupe α-aminé. Elle donne naissance à un dipeptide et libère une molécule d'eau.

Des protéines constituées de moins de 100 acides aminés.

Des peptides qui ont moins de 20 acides aminés.

Le pH auquel la charge globale d'un peptide est nulle.

La charge globale d'un peptide dépend des charges portées par le C-terminal, le N-terminal et par les chaînes latérales des acides aminés.

1. Ecrire la formule du peptide avec les chaînes latérales, le NH3+ au N-terminal et le COOH au C-terminal.
2. Repérer les pKa des chaînes latérales des acides aminés chargés.
3. Construire un tableau d'ionisation en fonction du pH.

La forme zwitterionique d'une molécule est une forme neutre où les charges positives et négatives sont équilibrées. Cette forme se produit lorsque le pH est compris entre deux pKa successifs.

Le pHi est le point isoélectrique, le pH auquel une molécule est électriquement neutre. On le calcule en faisant la moyenne des deux pKa les plus proches du point isoélectrique.

L'insuline est une hormone produite par le pancréas qui régule le taux de glucose dans le sang. Elle favorise l'absorption du glucose par les cellules, ce qui abaisse le taux de glucose sanguin.

Le glucagon est une autre hormone produite par le pancréas qui régule le taux de glucose dans le sang. Il a un effet contraire à l'insuline, augmentant le taux de glucose sanguin.

Les îlots de Langerhans sont des amas de cellules spécialisées situées dans le pancréas qui produisent notamment l'insuline et le glucagon.

Une protéine globulaire est une protéine dont la structure tridimensionnelle est compacte et sphérique. Elle est souvent soluble dans l'eau et joue un rôle vital dans de nombreuses fonctions biologiques.

Une protéine fibreuse est une protéine dont la structure tridimensionnelle est allongée et filamenteuse. Elle est souvent insoluble dans l'eau et a un rôle structurel important dans les tissus.

Une holoprotéine est constituée uniquement d'acides aminés. Elle ne contient aucune autre composante non protéique.

Une hétéroprotéine est constituée d'une partie protéique, appelée apoprotéine, et d'une partie non protéique appelée groupe prosthétique.

Les interactions hydrophobes sont les forces d'attraction qui se produisent entre les groupes R hydrophobes (non polaires) des acides aminés. Ils se regroupent au centre de la molécule protéique, tandis que les groupes hydrophiles se situent à la périphérie.

Les interactions ioniques sont les forces d'attraction qui se produisent entre les groupes R chargés positivement et négativement des acides aminés. Des groupes R portant une charge de nature similaire se repoussent.

Les liaisons hydrogènes sont des liaisons faibles qui se produisent entre un atome d'hydrogène lié à un atome électronégatif et un doublet non-liant porté par un autre atome électronégatif.

Les forces de Van Der Waals sont des forces d'attraction faibles qui se produisent entre des atomes non liés. Elles jouent un rôle important dans la stabilisation des structures des protéines.

L'hélice de collagène est une structure particulière présente dans les protéines fibreuses du tissu conjonctif, elle est constituée de trois chaînes polypeptidiques enroulées en hélice gauche, stabilisées par des liaisons hydrogène.

Les molécules de collagène s'associent pour former des fibres de collagène, qui sont les structures principales du tissu conjonctif, et donnent sa résistance aux tissus comme le cartilage, les os, la peau et les tendons.

La proline est un acide aminé présent en grande quantité dans le collagène. La présence d'hydroxyproline, une proline modifiée, est essentielle pour la stabilité de l'hélice de collagène. La vitamine C est nécessaire pour la transformation de la proline en hydroxyproline.

Une carence en vitamine C peut entraîner des problèmes de santé graves car elle empêche la formation d'hydroxyproline, et donc la synthèse correcte du collagène. On retrouve des symptômes tels que des saignements des gencives, des problèmes osseux et de cicatrisation.

La structure tertiaire d'une protéine correspond à sa forme tridimensionnelle finale, obtenue par repliement de la chaîne polypeptidique. Elle est déterminée par les interactions entre les chaînes latérales des acides aminés.

La courbe de titrage d'un acide aminé est une représentation graphique de son comportement en fonction du pH. Elle montre les différents états d'ionisation de l'acide aminé en fonction de la valeur du pH.

Le point isoélectrique (pHi) est le pH auquel la charge globale d'un acide aminé est nulle. Il est situé au milieu des deux pKa adjacents sur la courbe de titrage.

La méthode spectrophotométrique est une technique analytique qui utilise la capacité d'une substance à absorber la lumière à une longueur d'onde spécifique. L'intensité de la lumière absorbée est proportionnelle à la concentration de la substance dans l'échantillon.

La méthode spectrophotométrique directe est utilisée pour doser des acides aminés qui absorbent la lumière dans le domaine UV-visible. C'est le cas des acides aminés aromatiques.

La méthode spectrophotométrique indirecte est utilisée pour doser des acides aminés qui n'absorbent pas la lumière dans le domaine UV-visible. Elle implique une réaction de coloration avec un réactif qui crée un complexe coloré.

La méthode de la Ninhydrine est une méthode colorimétrique utilisée pour doser les acides aminés. La Ninhydrine réagit avec les acides aminés pour former un complexe coloré violet.

La méthode au Biuret est une méthode colorimétrique utilisée pour doser les protéines totales. Elle est basée sur la réaction des ions cuivriques avec les liaisons peptidiques en présence de milieu alcalin.

Le séquençage d'un peptide est la détermination de la séquence exacte des acides aminés qui le composent.

La force ionique d'une solution correspond à la concentration en sels dissous. Elle a un impact direct sur la solubilité des protéines et peut avoir deux effets opposés.

Lorsque la force ionique est faible, la solubilité des protéines augmente avec la concentration en sel. Les ions forment un écran autour des protéines, limitant les interactions entre elles et favorisant leur solubilité.

Lorsque la force ionique est élevée, la solubilité des protéines diminue avec la concentration en sel. Les ions se lient au solvant, le rendant indisponible pour les protéines, ce qui les fait précipiter.

L'électrophorèse est une technique de séparation des molécules chargées en fonction de leur mobilité dans un champ électrique.

L'électrophorèse sur papier est utilisée pour séparer les acides aminés (petits peptides) en fonction de leur charge à un pH donné.

L'électrophorèse en gel de polyacrylamide (PAGE) est utilisée pour séparer les protéines en fonction de leur taille et de leur charge.

L'électrophorèse en gel de polyacrylamide en présence de SDS (SDS-PAGE) est utilisée pour séparer les protéines uniquement en fonction de leur taille.

L'électrophorèse bidimensionnelle (2D) combine deux techniques d'électrophorèse pour séparer les protéines en fonction de leur point isoélectrique (pHi) et de leur masse moléculaire.

La migration des molécules pendant l'électrophorèse dépend de plusieurs facteurs, dont la taille, la charge et la forme de la molécule.

L'électrophorèse joue un rôle crucial dans l'analyse des protéines en permettant leur séparation et leur identification.