Biochimie - Cahier de Pré-rentrée 2024-2025 - PDF

CAHIER DE PRÉ-RENTRÉE BIOCHIMIE TSPXII 2024-2025 ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 1 sur 42 ...

CAHIER DE PRÉ-RENTRÉE BIOCHIMIE TSPXII 2024-2025 ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 1 sur 42  Plan du cours Table des matières I. GÉNÉRALITÉS SUR L’ADN............................................................................................................... 3 A. INTRODUCTION.................................................................................................................................... 3 B. LES ACIDES NUCLÉIQUES...................................................................................................................... 3 C. STRUCTURE DE LA MOLÉCULE D’ADN................................................................................................... 5 D. STRUCTURE DE L’ARN........................................................................................................................... 6 E. PROPRIÉTÉ DE LA MOLÉCULE D’ADN........................................................................................................ 7 F. ORGANISATION GÉNOMIQUE DE L’ADN................................................................................................... 8 II. RÉPLICATION DE L’ADN............................................................................................................ 10 A. PROPRIÉTÉS DE LA RÉPLICATION........................................................................................................ 10 B. DÉROULÉ DE LA RÉPLICATION............................................................................................................. 10 C. QCM D’ENTRAINEMENT..................................................................................................................... 15 III. TRANSCRIPTION....................................................................................................................... 17 A. INTRODUCTION.................................................................................................................................. 17 B. DIFFÉRENTS TYPES D’ARN.................................................................................................................. 17 C. TRANSCRIPTION : LE PROCESSUS........................................................................................................ 18 D. QCM D’ENTRAINEMENT..................................................................................................................... 20 IV. Classification et rôle des protéine............................................................................................. 22 A. LES DIFFÉRENTES CLASSIFICATIONS POSSIBLE..................................................................................... 22 B. STRUCTURE DES PROTÉINES............................................................................................................... 23 C. QCM D’ENTRAINEMENT..................................................................................................................... 31 V. TRADUCTION........................................................................................................................... 34 A. CODE GÉNÉTIQUE – VARIATIONS DE SÉQUENCES ET CONSÉQUENCES................................................ 34 B. TRADUCTION...................................................................................................................................... 35 C. QCM D’ENTRAINEMENT..................................................................................................................... 38 ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 2 sur 42  I. GÉNÉRALITÉS SUR L’ADN A. INTRODUCTION L'ADN est le support stable et transmissible de l’information génétique qui définit les fonctions biologiques d’un organisme. D’après le dogme de la biologie moléculaire, mis en évidence par Avery, L’ADN donne naissance aux protéines en deux étapes : 1. Transformation de l’ADN en ARNm dans le noyau : la TRANSCRIPTION 2. Transformation de l’ARN en protéine dans le cytosol : la TRADUCTION. B. LES ACIDES NUCLÉIQUES 1. Structure générique Les acides nucléiques correspondent à l’assemblage de nucléotides (polymère de nucléotides) pour former les molécules d’ADN et d’ARN. Un nucléotide est composé de 3 éléments : 1. Une base azotée o Purine = adénine ou guanine o Pyrimidines = uracile, cytosine, thymine 2. Un Pentose o Ribose = ARN o Désoxyribose = ADN 3. Un groupement phosphate (ou acide phosphorique) L'enchaînement ose-base azotée est appelé nucléoside. En ajoutant, un groupement phosphate, on passe donc de nucléoSide à nucléoTide. NB : un nucléoTide à un T comme « tout », il est donc composé des trois éléments contrairement au nucléoside. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 3 sur 42  2. Nomenclature L’ADN est un polymère de désoxyribonucléotides. L’ARN est un polymère de ribonucléotides. Lorsque l’on parlera d’un nucléotide présent dans l’ADN on rajoutera le suffixe désoxy- (ex : désoxyadénylate = dAMP) Il y a une numérotation internationale pour les atomes qui composent les nucléotides. Au niveau de l’ose cette numérotation est très importante : Le carbone 3' porte un -OH très important. Le carbone 5' porte le phosphate. Ainsi, au niveau d’un nucléotide les extrémités sont en 3’ et 5’. Sachant que les nucléotides sont reliés entre eux par des liaisons phospho- diester (covalente), cette liaison s’établit toujours à partir de l’extrémité 3’ -OH libre du nucléotide avec le résidu 5’ d’un nouveau nucléotide. Donc, la polymérisation et l’allongement de l’ADN se fait TOUJOURS dans le sens !"#$#%"& Polymérisation ADN : condensation polymère de désoxyribonucléoSides MONOphosphate avec un désoxyribonucléoSide TRIphosphate ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 4 sur 42  C. STRUCTURE DE LA MOLÉCULE D’ADN 1. Structure primaire La structure primaire de l’ADN est l’enchaînement de nucléotides. En fonction de l’espèce, le rapport A+T/G+C est très variable. Par contre, quelle que soit l’espèce, on retrouve toujours une équivalence entre la quantité de A et de T, et entre celle de G et de C. L’ADN est formé de 2 chaînes hélicoïdales complémentaires et antiparallèles. C’est-à-dire qu’à chaque G d’une chaine correspond un C sur l’autre chaine, et à chaque A correspond un T. Les nucléotides complémentaires s’apparient entre eux à l’aide de liaisons hydrogène inter-nucléotidique entre leurs bases azotées. On retrouve 2 liaisons H entre A-T et 3 entre G-C. Par conséquent, les liaisons G-C sont plus difficiles à dissocier et demande plus d’énergie pour être rompu lors de la dénaturation. Par convention, '(#)*+#,(#-.*(#/0123#/4(5#)6#56(5#!0$%07#6+#8#94.+*.#/6#:6#-.*(#'(#/;+6. 3’) représente le brin codant. Sa séquence est identique à l’ARN synthétisé (les Thymines étant remplacés par les Uraciles sur l’ARN). Les deux brins de l’ADN peuvent être codants, donc donner naissance à des protéines. Des gènes sont donc présents sur les 2 brins de l’ADN. 2. Chronologie a) Initiation Le début de la transcription correspond à la fixation de facteurs de transcription (TFIID) sur une séquence spécifique en amont du gène : la TATA box. Cette zone est une partie de la zone promotrice du gène. Une fois fixé, le TFIID va recruter différentes protéines nécessaires au commencement de la transcription. Parmi elles, on retrouve les topoisomérases qui assureront le déroulement de l’ADN et créeront une bulle de transcription. b) Élongation Le complexe d’initiation va ensuite recruter l’ARN polymérase II, qui commence la synthèse d’ARNm dans le sens 5’ > 3’. L’élongation correspond à la progression de l’ARN polymérase II (ARN polymérase ADN dépendante : comme toutes les ARN poly) le long du gène tout en déroulant l’hélice d’ADN. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 18 sur 42  c) Terminaison Chez les procaryotes, la liaison de certaines bases forme une structure en épingle à cheveux et donne un signal d’arrêt au système. Chez les eucaryotes, une protéine vient se fixer sur une zone spécifique et arrête le système par encombrement stérique. Dans les deux cas, on obtient une séparation du brin d’ADN matrice et de la chaîne d’ARN néosynthétisé. 3. Maturation des ARNm Chez les eucaryotes, les ARNm sont produits sous forme prématuré (aussi appelé transcrit primaire): ils possèdent donc à la fois des introns et des exons (tout comme l’ADN du gène). Exons : séquence codante qui produit les protéines. Introns : zone non codante. Un processus spécifique, l’épissage, va éliminer les introns pour ne conserver dans l’ARNm mature que des séquences exoniques. Cependant, tout l’ARNm mature produit ne sera cependant pas codant. En effet, des zones flanquantes en 3’ et en 5’ des zones exoniques seront transcrites mais non traduites. a) L’ajout d’une coiffe L’ARNm procaryote est relativement solide, tandis que celui des eucaryotes est fragile. Une 7-méthyl-guanosine va être ajoutée à l’extrémité 5’ du transcrit primaire. L’ARNm étant instable et la cible des ribonucléases, cette coiffe vient stabiliser et protéger l’ARNm et ainsi, potentialiser la traduction. b) L’addition d’une queue polyadénylée En 3’, il va y avoir un empilement de résidus AAAA par une polyA polymérase. Plus le nombre de A est élevé, plus l’ARN messager sera traductible. c) L’épissage des ARNs pré-messagers Entre la coiffe de 7-methylguanosine et la zone polyA de l’ARNm prématuré, se situe les introns et les exons. Cependant, les introns ne participant pas à la synthèse des protéines, vont devoir être excisés : c’est l’épissage. L’épissage s’effectue grâce à des sites spécifiques, identiques pour tous les introns, qui indiquent la présence des introns à éliminer : Le site donneur d’épissage correspond aux 2 premières bases de l’intron : elles sont toujours GU, en 5’ de l’intron (GU comme GénéreUx). Le site de branchement A est situé 20 bases en amont du site accepteur. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 19 sur 42  Le site accepteur d’épissage correspond aux 2 dernières bases de l’intron : elles sont toujours AG, en 3’ de l’intron (AG comme Accepteur de Généreux). Si ça vous intéresse, voici une animation en temps réel de l’épissage : https://www.youtube.com/watch?v=aVgwr0QpYNE&list=PL5iaZmfzZK7txRFKLJPHBtYgi5x2ijeon&index=13 Une fois l’ARNm mature produit, il va sortir du noyau par les pores nucléaires (chez les eucaryotes) pour aller dans le cytoplasme et commencer la 2e étape : la traduction. D. QCM D’ENTRAINEMENT QCM 1. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) concernant les ARN ? A. Les ARNm des procaryotes sont polycistroniques : ils peuvent produire plusieurs protéines grâce à leur coiffe et l’extrémité polyA. B. Les ARNm matures peuvent contenir des séquences non codantes. C. La transcription nécessite la présence d’une ARN polymérase ARN dépendante. D. L’ARNm aura la même séquence que le brin sens, mais à la place des bases T il y aura des bases U. E. Toutes les réponses sont fausses. QCM 2. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) concernant la transcription ? A. Le brin sens sert de matrice à la synthèse du brin d’ARNm. B. L’ARN polymérase se fixe sur la région promotrice, en aval du gène. C. La synthèse de l’ARNm se fait dans le sens 5’ > 3’. D. L’épissage permet de retirer les introns. E. Le transcrit mature ne contient que des séquences codantes. QCM 3. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) vraie(s) concernant les ARNm procaryotes ? A. Ils sont monocaténaires. B. Leur coiffe en 5’ est une 7-méthyl-guanosine. C. La transcription se passe dans le cytoplasme. D. Ils peuvent produire jusqu’à 10 protéines en même temps. E. La structure en épingle à cheveux permet d’arrêter la transcription. QCM 4. On analyse et on compare 4 séquences d’acides nucléiques entre elles, 1 possède 21% d’adénine, 17% de cytosine, 32% de guanine et 32% de thymine 2 possède 33% d’adénine, 17% de cytosine, 17% de guanine et 33% de thymine 3 possède 33% d’adénine, 17% de cytosine, 17% de guanine et 33% d’Uracile 4 possède 21% d’adénine, 29% de cytosine, 29% de guanine et 21% de thymine Parmi les propositions suivantes lesquels sont exactes ? A. 1 est bicaténaire. B. 2 est bicaténaire. C. 3 est bicaténaire. D. 4 possède un Tm supérieur à celui de 2. E. Si la totalité de 2 est transcrite, le produit aura une composition identique à 3. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 20 sur 42 QCM 1 BD A. FAUX : Ils n’ont pas de coiffe ni de queue polyA. B. VRAI : Les zones flanquantes en 5’ et 3’ sont non codantes. C. FAUX : ARN polymérase ADN dépendante. D. VRAI : E. FAUX. QCM 2 CD A. FAUX : Le brin antisens. B. FAUX : En amont du gène. C. VRAI : Toujours. D. VRAI : E. FAUX. QCM 3 ACDE A. VRAI. B. FAUX : Ils n’ont pas de coiffe. C. VRAI. D. VRAI. E. VRAI. QCM 4. BD A. FAUX : Il est monocaténaire B. VRAI. C. FAUX : 3 est une molécule d’ARN. D. VRAI. E. FAUX : L’ADN 2 est bicaténaire et puisqu’on ne sait pas la composition du brin servant de matrice, on ne peut pas connaître la composition du produit de sa transcription. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 21 sur 42  IV. CLASSIFICATION ET ROLE DES PROTEINE A. LES DIFFÉRENTES CLASSIFICATIONS POSSIBLE Les protéines jouent un rôle fondamental dans l’organisme car elles sont impliquées dans presque tous les processus biologiques. Leur structure est adaptée à leur fonction, il existe donc un lien entre la forme et la fonction des protéines. Les différents types de classification des protéines On classe historiquement les protéines en deux catégories : Par grand type de Les protéines fibrillaire / fibreuses structure Les protéines globulaires Ce classement consiste à regrouper les protéines qui partagent des éléments Par famille et super similaires, mais pas forcément la même fonction. familles Exemple : superfamille des immunoglobulines. En fonction de sa localisation, une même protéine peut être différente à cause des variations de conditions comme le pH par exemple. Les protéines Par localisations s’adaptent donc aux différents compartiments du corps pour obtenir une tissulaire spécificité d’action. Exemple : enzymes digestives, protéines musculaires. De la même manière que pour la classification par localisation membranaire, deux protéines d’une même famille au sein d’une cellule fonctionneront Par localisation différemment en fonction d’où elles se trouvent pour s’adapter. Par exemple cellulaire elles auront un fonctionnement légèrement différent entre la membrane plasmatique hydrophobe, et le cytosol hydrophile. Cette classification permet de regrouper des protéines avec un même rôle : Créer et maintenir une structure : protéines du cytosquelette et des tissus de soutient. Bouger, se déplacer : protéines des mouvements intracellulaires et à fonction motrices. Exemple : contraction musculaires grâce à la myosine Transformer : les enzymes catalysent la majeure partie des réactions chimiques du vivant. Cette fonction concerne des protéines globulaires, repliées sur elles-mêmes. Leur structure dépend des actions qu’elles accomplissent dans l’organisme. Transporter : les transporteurs (transmembranaires ou de molécules) Par fonction exemple : hémoglobine. Informer-signaler : En étant récepteurs et/ou ligands. Chaque ligand (grande variété : ion, petites molécules comme un AA, un peptide, protéines comme les hormones…) est associé à un récepteur qui lui est spécifique. Une fois que le ligand est fixé à son récepteur il y a transduction du signal le message est transmis et la cellule agit en conséquence. Reconnaître et se défendre : les protéines chaperonnes et les Immunoglobulines (=Anticorps). ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 22 sur 42  B. STRUCTURE DES PROTÉINES Il existe des protéines monomériques, et des protéines multimériques composées de plusieurs monomères ou sous-unités. Par exemple, l’hémoglobine est composée de 4 sous-unités, elle est donc multimérique. La structure des protéines est étagée sur plusieurs niveaux, et permet d’obtenir une forme adaptée à leurs fonctions. Il y a 4 niveaux de structure, du moins complexe au plus complexe : 1. La structure primaire, qui est l'enchaînement d’acides aminés liées entre eux par des liaisons peptidiques. 2. La structure secondaire, qui confère une forme différente et donc des propriétés différentes à la protéine. 3. La structure tertiaire, qui constitue le monomère protéique avec une organisation interne une et indivisible. Cette sous-unité à des fonctions propres à elle. 4. La structure quaternaire, qui est un niveau de structure que toutes les protéines ne possèdent pas. Une protéine est quaternaire quand elle possède au moins deux monomères, elle est donc multimérique. 1. Structure primaire Une protéine est un polymère d’acides aminés. Leurs enchaînements forment la structure primaire et sont déterminés par les gènes. La structure primaire conditionne la structure tridimensionnelle de la protéine. Elle conditionne donc son repliement et sa conformation spatiale, et va influer directement sur sa fonction. La séquence d’acide aminés est déterminée par les gènes. 1. Les acides aminés Tous les acides aminés ont une structure de base commune composée d’une fonction acide, une fonction amine et une chaîne latérale R variable. Le carbone est asymétrique, c’est un carbone α. Il génère donc deux stéréoisomères possible (un lévogyre et un dextrogyre). Les acides aminés humains sont tous des lévogyres ( de série L) Il existe 20 acides aminés dans le vivant, classés en fonction de leurs chaîne latérales R. 2. Propriétés générales des acides aminées Dans tous les systèmes biologiques, les acides aminés se chargent, ils sont ionisés. Leurs états d’ionisation dépendent du pH environnant. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 23 sur 42 Le pHi est le pH où les deux fonctions ionisables de l’acide aminé sont ionisées en même temps. En dessous du pHi l’acide aminé est chargé positivement (seule la fonction amine est ionisée), au-dessus du pHi les acides aminés sont chargés négativement (seule fonction acide est ionisée). Le pHi se calcul en fonction des pKs des fonctions présentes sur l'acide aminés. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 24 sur 42 Méthodologie pour déterminer la charge globale d’un peptide à pH physiologique (pH=7) : Les fonction acide et amines du carbone asymétrique s’annulent. On regarde uniquement les acides aminés ionisables (les autres ne sont pas chargés). Les acides aminés acides sont chargés négativement. Les acides aminés basique sont chargés positivement. On fait la somme de toutes les charges. Exemple : soit le peptide suivant à pH physiologique : NH2-ASP-SER-PHE-HIS-LYS-COOH. Quel est ça charge ? ASP = -1, SER-PHE = 0, HIS = +1, LYS = +1. Le peptide est chargé positivement à pH physiologique. 3. La liaison peptidique Les acides aminés sont liés entre eux par une liaison peptidique, qui est une liaison covalente formée par condensation entre le résidu COOH d’un premier acide aminé et le résidu NH2 d’un second acide aminé. Cette condensation permet de former une liaison amide particulière et produit une molécule d’eau. La liaison peptidique est un hybride de résonance en 2 formes extrêmes ( les électrons se déplacent librement entre l’azote et l’oxygène) Cette liaison possède 3 propriétés fondamentales : Plane Rigide Polaire ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 25 sur 42 De plus, elle est extrêmement forte et ne peut être cassée qu’en fournissant beaucoup d’énergie. Elle est aussi hybride avec 2 formes extrêmes car les électrons se déplacent librement entre l’azote et l’oxygène. La liaison peptide forme trois angles différent, le plus important est l’angle oméga qui prend deux valeurs : 0° où le carbone et l’azote sont dans le même plan et du même côté de l’axe qui correspond à la conformation CIS (la moins stable) ; et 180° qui correspond à la configuration TRANS, la plus stable et la seule possible et existante. Par convention, on place toujours le N-terminal à gauche et le C-terminal à droite. 2. Structure secondaire Dans une chaîne polypeptidique, la structure secondaire apparaît en fonction de deux angles : φ et ψ. En réalité, il n’existe pas beaucoup de valeurs de ces deux angles, et donc peu de possibilités pour la formation des structures secondaires. 1. Hélices α C’est la structure secondaire la plus fréquente. Souvent, il s’agit d’hélices droites. Stabilisée par des liaisons hydrogène intra-chaînes. L’hélice droite est la plus fréquente car plus stable. L’intérieur de l’hélice est hydrophobe, et les résidus extérieurs sont hydrophile ou polaire. C’est une structure riche en alanine et pauvre en glycine et proline. Un tour d’hélice correspond à 3,6 résidus et 5,41 A L’hémoglobine est composée à 70% d’hélice alpha. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 26 sur 42 L’hélice alpha possède plusieurs propriétés : 2. Feuillets β Il existe 2 types de feuillet béta : anti-parallèle et parallèle. Ils sont également stabilisés par des liaisons hydrogènes. Les feuillets antiparallèles sont plus stables. Les corps hydrophobes sont à l’intérieur et les résidus hydrophile à l’extérieur. Ils sont riches en valine et pauvre en proline. 3. Les coudes et les boucles Ce sont des structures non régulières et non répétitives, qui permettent des connexions entre deux structures secondaires. Elles sont riches en proline et glycine et constituent une zone d’interaction stabilisant la protéine. Les coudes sont généralement constitués de quelques résidus alors que les boucles peuvent atteindre une vingtaine de résidus. 4. Structures super secondaires C’est l'association de plusieurs structures secondaires, selon des motifs simples comme coins-alpha alpha, feuillet bêta twisté, ou plus complexe comme Barillet béta. Ces motifs complexes confèrent à la protéine une fonction biologique spécifique. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 27 sur 42  5. Structure secondaire et pathologie Un défaut de la structure d’une protéine peut devenir pathologique comme dans le cas de la maladie de la vache folle. La protéine prion normale est riche en hélice alpha alors que la protéine pathologique est riche en feuillet bêta. Elle devient donc insoluble et ne peut être éliminée correctement. Elle s’accumule dans le cerveau et induit une dysfonction des neurones. De plus, la protéines pathologique, scarpie, est infectieuse car elle induit un changement de conformation de proche en proche des protéines normales. 3. Structure tertiaire Ce niveau d’organisation supérieur résulte des interactions qui peuvent naître du rapprochement des acides aminés grâce à la structure secondaire. Les protéines peuvent se replier sur elle-même. Les structures secondaires se replient sur elle-même par formations de pont disulfure entre deux cystéines par exemple. Il peut y avoir rapprochement de deux zones initialement éloignées dans la structure primaire. La structure tertiaire est donc conditionnée par les liaisons covalentes et stabilisée par des liaisons faibles. La structure tertiaire est le niveau minimal de fonctionnement d’une protéine. TOUTES les protéines possèdent au moins les niveaux de structures primaires, secondaires et tertiaires. 1. Stabilité de la structure La stabilité de la structure est assurée par les liaisons covalentes entre acide aminés distants, et par les interactions entre des segments d’une même chaîne ou de deux chaînes différentes. 2. Domaine fonctionnel Une protéine peut avoir plusieurs domaines de fonctions qui peuvent donner des propriétés spécifiques (ex : transport et activité enzymatique). Un domaine peut ainsi déterminer l’appartenance à une superfamille de la protéine (souvent une activité proche). On peut donc déterminer par analyse la fonction que la protéine exerce. 4. Structure quaternaire La structure quaternaire résulte de l'association de plusieurs sous-unités entre-elles. Cette association est favorable à : La réduction du rapport surface/volume. L’association de sites de liaison. L’induction de la coopérativité. L’activité de la protéine. Une protéine n’est pas une structure figée, elle vibre en permanence. La coopérativité : les sous-unités vibrent en permanence les unes par rapport aux autres et peuvent modifier leur conformation au fil du temps de manière séquentielle. L’allostérie : phénomène génétique qui confère des propriétés de proche en proche entre les différentes sous-unités. Ainsi, les protéines allostériques ont le plus souvent une structure quaternaire. Les sous-unités sont liées le plus souvent entre elles par des liaisons faibles non-covalentes. On distingue 2 types de liaisons : Isologue : la surface de contact entre les monomères est identique sur chacun des monomères. Hétérologue : la surface de contact entre les monomères est différente. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 28 sur 42  1. Cas du collagène Le collagène possède une composition en acides aminées très particulière. Il contient de l’hydroxyproline et de l’hydroxylysine, deux acides aminés inhabituels qui ont une fonction alcool surnuméraire. L’unité de base des fibres de collagène est le tropocollagène. Les fibres de collagène sont formées par la connexion entre de nombreuses molécules de tropocollagène. Il est formé de trois hélices gauches (liées entre elles par des liaisons hydrogènes inter-chaînes) qui sont super enroulées en hélice droite. Les résidus glycine et proline sont indispensables à la formation de chaque chaîne, car ils imposent des rotations répétitives (Gly-Pro-Gly-Pro), qui conduisent à une structure fibrillaire. 2. Cas de l’élastine L’élastine : Est formée d’une séquence répétitive (Val-Pro-Gly-Val) différente du collagène. Elle a une structure et des propriétés particulières (notamment de déformation extrême puissantes). 3. Cas particulier de la myoglobine et de l’hémoglobine Les tissus sont requérants en oxygène, on extrait 18 fois plus d’énergie à partir du glucose en présence d’oxygène (aérobie) qu’en l’absence d’oxygène (anaérobie). Dans les muscles c’est la myoglobine qui est responsable du transport de l’oxygène, elle s’y fixe avec une forte affinité. L'hémoglobine fixe l’oxygène avec une affinité modulable. L’hème L’hémoglobine et la myoglobine sont des hétéroprotéines, elles contiennent une partie protéique et une partie non protéique : le groupement prosthétique appelé l’hème. L’hème présente un atome de fer qui est capable de se lier au dioxygène de manière réversible. Le fer de l’hème existe sous deux formes : Forme ferreuse Fe2+ = ferroglobine #$#/*59'56# /6 6 liaisons de coordination Forme ferrique Fe3+ = ferriglobine qui rend la molécule inactive La liaison de l’hème à la myoglobine ou l’hémoglobine dépend principalement de deux résidus histidine. Fixation de l’oxygène à la myoglobine La courbe de fixation de dioxygène par la myoglobine suit une courbe hyperbolique. ©Tutorat Paris XII 2024/2025 – BIOCHIMIE - PR – Ce document n’est pas le support officiel Page 29 sur 42 Plus la pression partielle en oxygène augmente, plus la myoglobine se saturera en dioxygène. Pour 40mmHg, 95% de la myoglobine est saturée. P50 est la pression partielle en O2 par laquelle 50% des protéines sont liées à l’oxygène. Plus la P50 est faible, plus la protéine aura une grande affinité pour le dioxygène. Pour la myoglobine, P50 = 3mmHg, ce qui traduit une très haute affinité pour l’oxygène. Physiologiquement (20-40mmHg), quasi-toute la myoglobine est saturée, c’est une protéine de stockage. Fixation de l’oxygène à l’hémoglobine L’hémoglobine A1 (majoritaire chez l’homme) est une protéine allostérique particulière constituée de : 4 sous-unités maintenus par des interactions non covalentes avec : o 2 chaînes de globine alpha. o 2 chaînes de globine béta. Chaque chaîne possède un hème (donc un site de liaison à l’oxygène) L’HbF a une affinité supérieure pour l’O2 par rapport à l’hémoglobine maternelle HbA. La courbe de fixation de l’oxygène sur l’hémoglobine est sigmoïdale, ce qui représente un effet coopératif. L’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène est donc modulable, et plus faible que celle de la myoglobine. L’hémoglobine est parfaitement adaptée pour la captation, le transport et la libération de l’oxygène dans les tissus. La P50 de l’hémoglobine est d'environ 26 mmHg, donc P50 Myoglobine