Biochimie et métabolisme.docx

Biochimie et métabolisme ======================== Table des matières {#table-des-matières.En-ttedetabledesmatires} ================== [[Biochimie et métabolisme] 1](#biochimie-et-m%C3%A9tabolisme) [[1.] [Les acides aminés et les protéines] 3](#les-acides-amin%C3%A9s-et-les-prot%C3%A9ines) [[1.1....

Biochimie et métabolisme ======================== Table des matières {#table-des-matières.En-ttedetabledesmatires} ================== [[Biochimie et métabolisme] 1](#biochimie-et-m%C3%A9tabolisme) [[1.] [Les acides aminés et les protéines] 3](#les-acides-amin%C3%A9s-et-les-prot%C3%A9ines) [[1.1.] [Les acides aminés] 3](#les-acides-amin%C3%A9s) [[1.2.] [Structure primaire] 9](#structure-primaire) [[1.3.] [Conformation en 3D] 12](#conformation-en-3d) [[1.4.] [Structure secondaire] 14](#structure-secondaire) [[1.5.] [Structure tertiaire] 19](#structure-tertiaire) [[1.6.] [Structure quaternaire] 21](#structure-quaternaire) [[1.7.] [Techniques d'analyse des aa et des protéines] 24](#techniques-danalyse-des-aa-et-des-prot%C3%A9ines) [[2.] [Les enzymes] 34](#les-enzymes) [[2.1.] [Introduction] 34](#introduction) [[2.2.] [La réaction enzymatique] 34](#la-r%C3%A9action-enzymatique) [[2.3.] [Classification des enzymes] 35](#classification-des-enzymes) [[2.4.] [Propriétés des enzymes] 35](#propri%C3%A9t%C3%A9s-des-enzymes) [[2.5.] [La cinétique enzymatique] 36](#la-cin%C3%A9tique-enzymatique) [[2.6.] [Facteurs influençant la réaction enzymatique] 40](#facteurs-influen%C3%A7ant-la-r%C3%A9action-enzymatique) [[2.7.] [Les enzymes allostériques] 42](#les-enzymes-allost%C3%A9riques) [[2.8.] [Régulation des voies métaboliques] 44](#r%C3%A9gulation-des-voies-m%C3%A9taboliques) [[2.9.] [Les coenzymes] 45](#les-coenzymes) [[3.] [Les lipides] 47](#les-lipides) [[3.1.] [Définition] 47](#d%C3%A9finition-2) [[3.2.] [Les acides gras] 47](#les-acides-gras) [[3.3.] [Les lipides constitués d'acides gras] 49](#les-lipides-constitu%C3%A9s-dacides-gras) [[3.4.] [Les lipides isopréniques] 53](#les-lipides-isopr%C3%A9niques) [[4.] [Les glucides] 55](#les-glucides) [[4.1.] [Structure] 55](#structure) [[4.2.] [Classification] 55](#classification-1) [[4.3.] [Les oses] 56](#les-oses) [[4.4.] [Les osides] 59](#les-osides) [[4.5.] [Les glycoprotéines et les protéoglycanes] 65](#les-glycoprot%C3%A9ines-et-les-prot%C3%A9oglycanes) [[4.6.] [Analyse par méthodes enzymatiques] 66](#analyse-par-m%C3%A9thodes-enzymatiques) [[5.] [Le métabolisme] 68](#le-m%C3%A9tabolisme) [[5.1.] [Introduction] 68](#introduction-1) [[5.2.] [Le métabolisme des glucides] 71](#le-m%C3%A9tabolisme-des-glucides) [[5.3.] [Le métabolisme des lipides] 78](#le-m%C3%A9tabolisme-des-lipides) [[5.4.] [Le métabolisme des protéines] 83](#le-m%C3%A9tabolisme-des-prot%C3%A9ines) [[6.] [La biochimie clinique] 89](#la-biochimie-clinique) [[6.1.] [Introduction] 89](#introduction-2) [[6.2.] [Le glucose] 92](#le-glucose) [[6.3.] [Les protéines] 94](#les-prot%C3%A9ines) [[6.4.] [Les lipides] 96](#les-lipides-1) [[6.5.] [La fonction rénale] 98](#la-fonction-r%C3%A9nale) [[6.6.] [La fonction hépatique] 101](#la-fonction-h%C3%A9patique) 1. Les acides aminés et les protéines ---------------------------------- 1. ### Les acides aminés Protéines naturelles : 20 aa « classiques » dont 8 essentiels pour nous (certaines espèces peuvent en produire certains). Acides aminés **indispensables** ou **essentiels** fournis par l'alimentation. #### Structure des aa - Les aa sont des molécules qui possèdent : - une fonction acide carboxylique (--COOH) - et une fonction amine primaire (--NH~2~) portées par le même atome de carbone **(C~α~)**. - Ils diffèrent par la nature de la chaîne latérale (--R)  A pH physiologique, tous les aa ont une charge + et une charge -. Zwitterion : bilan des charges est égal à zéro #### Classification des aa - Selon la nature de la chaine latérale Aliphatique =\> corps gras à chaine ouverte (non aromatique) - Selon la polarité de la chaine latérale aa hydrophobes  aa hydrophiles Une image contenant texte, capture d'écran, diagramme Description générée automatiquement - Utile dans la structure tridimensionnelle des protéines et leur mode d'association avec d'autres molécules - Les aa à chaîne latérale non polaire participent dans des liaisons d'interactions hydrophobes - Les aa à chaîne latérale polaire non ionisable prennent part à des liaisons hydrogènes - Les aa à chaîne latérale polaire ionisable sont impliqués dans des liaisons ioniques - Tous les aa peuvent contracter des liaisons de van der Waals Les aa sont diversifiés (présence ou non de ponts disulfures,..). Grâce à la nature de leur chaine latérale, influence sur la protéine. #### Etat d'ionisation des aa - ##### Acides aminés possédant un groupe R neutre  Ampholyte : peut se comporter en base et en acide Un aa totalement protoné = **diacide** Une image contenant texte, diagramme, ligne, Tracé Description générée automatiquement Rose : forme protonée ; bleu : forme non protonée ; vert : fct amine 9 : pKa de la fct amine ET 2 : pKa de la fct carboxylique - Equation de neutralisation  \- pKa correspond à la « constante d'acidité » relative à fonction acide/base concernée \- Les pKa des fonctions acides/bases donnent l'ordre dans lequel l'aa perd ses ions H+ \- Exemple de la Valine : pKa~COOH~ = 2,3 et pKa~NH3+~ = 9,7 Lorsque le pH augmente, COOH perdra son H^+^ en premier et NH3^+^ en deuxième. - Equation de neutralisation et pHi Une image contenant texte, diagramme, Police, ligne Description générée automatiquement - Exemple de l'alanine  - ##### Aa possédant un groupe R chargé [Comment calculer leur pH~i ~?] Ces acides aminés possèdent un 3^ème^ pK~a~ pK~R~ correspond à la « constante d'acidité » relative à fonction de R pH~i~ = moyenne des 2 pK~a~ « entourant » la forme zwittérionique (souvent les pK~a~ les plus proches) - Exemple de l'acide aspartique - ##### Détermination du point isoélectrique (pI ou pH~i~) Une image contenant texte, capture d'écran, Police, nombre Description générée automatiquement  - Exemple d'exercice demandé à l'examen En vous aidant du tableau des caractéristiques des acides aminés, déterminez le pH isoélectrique de l'acide glutamique. Explicitez les formules utilisées et faites un schéma complet pour illustrer votre calcul. pKa = valeur de pH à laquelle 50% des molécules présentent la fonction sous la forme déprotonée et 50% des molécules sont sous forme protonée Chaque fonction présente un pKa. Plus on augmente le pH, plus la molécule va se déprotoner (en 1^er^ celui avec le pKa le plus petit : COOH ici) pHi = pH isoélectrique : 100% de forme zwitterionique = moyenne des pKa #### Les dérivés des acides aminés dans le monde animal **[Le Tryptophane]** Précurseur de la sérotonine et de la mélatonine Aa essentiel qui se trouve dans les végétaux La sérotonine = hormone du bonheur - Neurotransmetteur (transmetteur neuronal) dérivé du tryptophane (synthétisé à partir du tr) - Intervient dans le contrôle de la satiété, la perception de la douleur, le sommeil, l\'humeur (en cas de dépression, diminution de la production en sérotonine et diminution de l\'appétit), la thermorégulation. - Utilisé comme anti-dépresseur Donc mettre plus de tryptophane dans la ration permettra plus de production de sérotonine La mélatonine = « hormone du sommeil » - Neuromédiateur synthétisé durant la nuit (qd il fait sombre) par l'épiphyse - La lumière empêche sa production - Synthétisée à partir de la sérotonine - Impliquée dans la régulation de l\'alternance veille/sommeil - Régule la synthèse de certaines hormones, dont le cortisol - Rôle d'antioxydant : rôle protecteur contre le vieillissement du SNC (système nerveux central) **[La Taurine]** Pas un acide aminé =\> acide sulfonique dérivé de la Metionine et de la Cystéine Sources alimentaires = protéines animales Carence : - dégénérescence de la rétine - troubles de la reproduction - baisse du système immunitaire - dysfonction cardiaque Rôle dans la bile : Acide biliaire + Taurine ou (Glycine) =\> sels biliaires (permet de transformer des ac biliaires en sels biliaires) Peut créer des pbs de digestion si manque (les sels biliaires détruisent les lipides) Essentiel chez les félins car le foie n'en produit [pas assez] (meilleure source : souris) Source de taurine = Protéines animales uniquement Félins sont carnivore « strict » Alimentation industrielle ajout de taurine car détruite par la chaleur (qd extrusion) Alimentation végétarienne NON **[Autres exemples]** - L'Histamine (médiateur chimique qd réaction allergique) des [mastocytes] et [basophiles] (= [globules blancs]) vient de l'Histidine - Catécholamines (dopamine, noradrénaline et adrénaline) sont synthétisées à partir de la phénylalanine - Créatine (éliminé au niveau urinaire) joue un rôle dans l'apport d'énergie aux cellules musculaires est synthétisée à partir de Glycine et est éliminée sous forme de créatinine - Les hormones thyroïdiennes, dérivées de la tyrosine, régulent le niveau d'activité du métabolisme (ex : taux élevé métabolisme rapide je ne stocke pas facilement + stress) ### Structure primaire Les protéines sont une importante famille de macromolécules biologiques. Ce sont des polymères d'acides aminés. On distingue plusieurs niveaux d'organisation dans la structure des protéines : - Structure **primaire** - Structure **secondaire** - Structure **tertiaire** - Structure **quaternaire**  #### Liaison peptidique Formation d'une **liaison amide** entre deux acides aminés par condensation d'un groupe **α-carboxyle** et d'un groupe **α-aminé.** Peptides = protéines constituées de moins de 100 aa Dipeptide (2 aa), tripeptide (3 aa),... oligopeptides(\~20 aa) Une image contenant texte, capture d'écran, Police Description générée automatiquement [Entourer les liaisons peptidiques. De quels aa est composé ce peptide ?] #### Le pH isoélectrique d'un peptide La charge globale d'un peptide dépend des charges portées par... - le C-terminal - le N-terminal - les chaines latérales  [Détermination du pH~i~ d'un peptide] NH~3~^+^ -- Glu -- Gly -- Ala -- His -- Leu -- Arg -- Val -- COOH COOH / / NH / NH~2~^+^ / Ala, Gly, Leu et Val n'ont aucune fonction acide/base dans leurs chaines latérales.  pHi = 7,75 pHi (du peptide) = (6 + 9,5)/2 = 7,75 Lorsqu'il porte autant de charges positives que négatives. Quand on plonge ce peptide-là dans un liquide entre 6 et 9,5 de pH, le peptide est globalement neutre On prend les 2 pKa qui entourent la forme zwittérionique. On doit être capable de rajouter les chaines secondaires à l'examen. On doit tjr retrouver cette sorte de suite logique (positif vers négatif) #### Les peptides dans le monde animal ##### L'insuline et le glucagon - Hormones synthétisées par les îlots de Langhérans du pancréas - L'insuline est hypoglycémiante et le glucagon est hyperglycémiant. [L'insuline ] - Favorise la pénétration du glucose dans les cellules périphériques - Structure ramifiée : deux chaînes peptidiques A (21 aa) et B (30 aa), réunies par des ponts disulfures Hypoglycémiante = Entraine une diminution de la quantité de glucose dans le sang [Le glucagon] - Structure simple : peptide de 29 aa ##### ##### Le glutathion - Présent dans presque toutes les cellules des vertébrés - Lutte contre l\'oxydation cellulaire - Tripeptide : Glu-Cys-Gly ou GSH - Il existe sous deux formes : GSH ou G-S-S-G (forme dimérique) - Rôle : éliminer les agents oxydants - H~2~O~2~ (OH.) : **2 G-SH + H~2~O~2~ G-S-S-G + 2 H~2~O** - Au niveau des globules rouges, il maintient l\'ion fer sous sa forme Fe2+, indispensable pour le bon fonctionnement de l\'hémoglobine Ulcère : pertes sanguines dans les défécations (MF noires) anémie ferriprive Il consomme assez de fer, mais il est « perdu » dans les selles (part avec le sang) - Recyclage - Nécessité d'un agent réducteur (NADPH + H+) pour régénérer le glutathion **GS-SG + NADPH, H+ 2GSH + NADP+** - Nécessite l'enzyme glutathion réductase accumulation de radicaux toxiques - Autres peptides - La bêta-endorphine : action analgésique et antalgique, effet euphorisant Antalgique = empêche la douleur Analgésique = diminue la douleur - La pénicilline : antibiotique isolé d\'un champignon, *Penicillium chrysogenum*, qui agit par mimétisme moléculaire à effet bactéricide. - Ocytocine : hormone de 9 aa, produite par l\'hypophyse, stimulant les contractions utérines, la production de lait et le comportement maternel - Tyroid releasing factor TRF ou TRH : hormone secrétée par l\'hypothalamus qui contrôle l\'activité de la thyroïde. Composé de 3 aa, il est le plus petit peptide actif connu avec le glutathion ### Conformation en 3D Donne à la protéine sa fonction (\>\< prion) Lien avec la fonction de la protéine - Chaque protéine va adopter une conformation en 3D unique (la plus confortable) = conformation NATIVE - L'activité biologique de la protéine va dépendre de cette conformation en 3D - Toute altération de la conformation en 3D fera perdre à la protéine son activité biologique  Forme globale - Protéine globulaire : molécule sphéroïde. Ex : les enzymes, les hormones, les anticorps,... - Protéine fibreuse : molécule filiforme. Ex : la kératine, le collagène... Composition chimique : - Holoprotéines : constituées uniquement d'aa - Hétéroprotéines : composées d'une partie protéique (apoprotéine) et d'une partie non-protéique (groupe prosthétique) Interactions intervenant dans le repliement des protéines : - Les interactions hydrophobes - La chaîne protéique a tendance à se replier de façon à regrouper chaînes latérales hydrophobes (non polaires) des aa entre elles au centre de la molécule. - Inversement, les aa hydrophiles (polaires) ont tendance à se disposer à la périphérie de façon à être en contact avec l\'eau. - Les interactions ioniques - Les chaînes latérales qui s\'ionisent positivement forment des liaisons ioniques avec celles qui s\'ionisent négativement. - Les chaînes latérales qui portent une charge de nature similaire se repoussent. - Les liaisons hydrogènes - Entre un doublet non liant porté par un atome et un atome d\'hydrogène relié à un atome électronégatif. - Les forces de van der Waals (rôle majeur dans la stabilisation des molécules) - Ensemble de trois forces distinctes qui se manifestent à faible distance entre atomes ou groupements d'atomes. - Attractions mutuelles et non-spécifiques - Très grand nombre rôles majeurs dans l'édification et la stabilisation des macromolécules.  - Les ponts disulfures - Deux cystéines peuvent former une liaison covalente entre elles par l\'intermédiaire de l\'atome de soufre du groupe thiol de leur radical. Conformation incorrecte - Exemple : encéphalopathies spongiformes bovines (ESB). - Maladie de la vache folle, tremblante du mouton (scrapie), maladie de Creutzfeldt-Jakob - Maladies dégénératives du système nerveux central - Aspect spongieux des zones atteintes - Transmission de la maladie par prions (Stanley Prusiner, 1982) - Prion ? Proteinaceous infectious particle (particule infectieuse protéique) - Transformation PrPc (prion normal) PrPsc (prion infectieux) - Transition hélices α feuillets β = origine du pouvoir pathogène du prion ### Structure secondaire - Organisation tridimensionnelle locale que peut adopter un polypeptide [stabilisé par] les [liaisons] [hydrogènes] [entre des éléments du squelette peptidique] (les chaines R n'interviennent pas) - Conformation répétitive régulière sur un fragment de la chaîne polypeptidique ou sur son entièreté. - Due aux relations dans l'espace des résidus d'aa proches les uns des autres. - Les protéines fibreuses ne possèdent [que] ce niveau secondaire, alors que les protéines globulaires présenteront en plus une structure tertiaire. - Différents types de structures secondaires. Les chaines latérales n'interviennent pas dans la structure secondaire. #### L'hélice alpha ##### Caractéristiques Ci-dessus la structure secondaire la plus courante. Tous les 3,6 aa on a fait un tour. Proline : aa dont la chaine latérale est reliée à la fonction amine La proline interrompt l'hélice alpha à un moment donné. Aucune interaction entre les chaines latérales. ##### La kératine α \ Une image contenant texte, capture d'écran, Visage humain, fille Description générée automatiquement Nos cheveux sont principalement constitués d'hélices alpha qui s'enroulent. ##### Exemple de récepteurs transmembranaire - 7 hélices α présentant des acides aminés hydrophobes, reliées par des boucles hydrophiles - Les 7 hélices délimitent une cavité qui permettra au messager extracellulaire de se positionner et d\'interagir avec le récepteur transmembranaire.  1 protéine qui contient 7 hélices alpha Les hélices alpha permettent de maintenir le canal/la structure où elle doit être. #### Le feuillet plissé béta ##### Caractéristiques Il en existe 2 types : Une image contenant texte, diagramme, capture d'écran, Police Description générée automatiquement  Caractéristiques : - Distance entre deux acides aminés successifs = 0,35 nm - Chaînes latérales tantôt vers le haut, tantôt vers le bas - Feuillet plissé par les liaisons hydrogènes - Pont H intra-chaînes (p. globulaire) ou inter-chaînes (p. fibreuses) Il donne une structure locale. Interaction entre 2 parties de la [même chaine] (pour p [globulaire]) qui se retrouvent // l'un à l'autre ! Interaction entre 2 chaines polypeptidiques séparées/[différentes] pour les protéines [fibreuses]. Entre chaque feuillet béta, il y a une boucle d'aa (qui n'a pas de structure secondaire) Les 2 portions qui forment un feuillet doivent être de même taille. Liaisons H se font entre les éléments du squelette des aa (les chaines latérales n'interviennent pas). ##### Le feuillet plissé béta dans la fibroïne Protéine de la soie produite par le ver à soie *Bombix Mori* (le ver à soie) Constitué de feuillets β antiparallèles rend la soie très solide ( 1ers fils de suture) Riches en Gly et en Ala : - Chaînes latérales toutes orientées dans le même sens - Souplesse de la protéine 10. #### Le coude béta - Séquences de 4 aa qui permettent à la chaîne de se replier sur elle-même. - Stabilisée par une liaison hydrogène entre le premier et le quatrième résidu d\'acide aminé. - Jamais d\'acide aminé apolaire. - Proline en deuxième position : elle induit le coude 11. #### Boucle ou pelote statique = Régions de la protéine qui n\'adoptent aucune conformation particulière Pas de liaisons hydrogènes pour les stabiliser. Pas de structure secondaire fixe. Peuvent être une [zone souple] facilitant la liaison avec une autre molécule. Structure mixte : La carboxypeptidase - Hélices alpha - Feuillets beta - Boucles sans structure définie 12. #### L'hélice du collagène (exception) ##### Présentation - Protéine fibreuse présente dans les tissus conjonctifs - Protéine la plus abondante du règne animal (25 -- 35 % du poids des mammifères) - 23 types différents de collagène aux fonctions variées (derme, os, tendons, vaisseaux sanguins, cornée...) ##### Structure primaire du collagène Glycine : 1/3 des résidus (Gly-X-Y)~n~ Proline : 10% 4-Hydroxyproline : acide aminé peu courant ##### Structure en hélice Car présence de la proline et de l'hydroxyproline : déformation régulière de la chaîne Pas de ponts hydrogènes intracaténaires stabilisants - Hélice moins « tassée » que l'hélice α (0,94 nm/spire) Ponts H intercaténaires stabilisent la fibre ##### Structure en fibre  - 3 hélices en pas de gauche qu'on fait tourner les unes autour des autres et qui donnent une hélice en pas de droite (pour faire 1 molécule de collagène) ##### Carence en Vitamine C (= acide ascorbique) Scorbut (=maladie que les marins avaient, manque de VitC : fruits) et Cobaye Troubles dentaires et osseux, fragilisation des parois des vaisseaux, retard de cicatrisation au niveau des plaies. Troubles métaboliques et endocriniens : sensibilité au stress, stérilité ou avortement, troubles de l\'absorption du fer et des graisses, pigmentation des gencives, carences vitaminiques associées Moindre résistance aux infections et au froid. Vit C Transforme la proline en hydroxyproline (permet de faire des hélices ensuite,..) Si pas de VitC : laxité de toutes les structures où il y a du collagène ### Structure tertiaire Ne concerne que les protéines globulaires (les fibreuses n'ont pas de structure tertiaire). **Organisation spatiale globale** de la chaîne polypeptidique - Repliement sur elle-même de la molécule. - Certains aa, très distants dans la structure primaire, vont se retrouver au voisinage les uns des autres après reploiement de la protéine Confère sa fonction à la protéine. Favorisée par des protéines chaperonnes et débute par l'élaboration de la structure secondaire. #### Stabilisation de la structure tertiaire Fait appel à des interactions entre les chaînes latérales. La force majeure = l'effet hydrophobe - Les groupes R non polaires sont entraînés vers le cœur de la protéine, hydrophobe - Les groupes R polaires restent orientés vers la surface de la protéine, en contact avec le milieu physiologique aqueux D'autres interactions stabilisent : - Ponts hydrogène : entre chaînes R ou entre chaîne R et l'eau - Interactions ioniques : entre chaînes R chargées - Ponts disulfures : entre Cys - Liaisons de van der Waals  ##### Domaines et sites actifs Domaines - Si \> 200 aa protéine se replie en domaines - Fonction spécifique pour l'activité de la protéine : liaison à un substrat, catalytique,... Sites actifs (siège de l'interaction principale de la molécule) - Les replis et crevasses qui permettent la fixation de manière sélective et transitoire d'autres molécules - Peut contenir un **cofacteur** (groupes prosthétiques) 15. #### Dénaturation des protéines Principe :  Agents dénaturants - Le pH (=agent dénaturant) : ionisation des protéines (si pH \10) - L'élévation de température : rupture des liaisons faibles déplisse les protéines - Les agents chimiques [chaotropes] (exemple, l'urée provoque l'afflux d'eau à l'intérieur de la protéine) - Les détergents : SDS utilisé pour les électrophorèses - Les agents dénaturants ne sont pas uniquement chaotropes L'acidité de notre estomac dénature les protéines que l'on mange Dénaturation = détruire les interactions qui donnent cette conformation en 3 dimensions. On rend linéaire toutes les interactions. La RENATURATION est possible (les protéines chaperonnes vont aider ces protéines à retrouver leur conformation) : pH physiologique, protéines chaperonnes,.. 6. ### Structure quaternaire 16. #### Définition Agencement de [plusieurs chaînes] peptidiques (monomères) entre elles dans l'espace. Structure [maintenue par des liaisons faibles] entre des [radicaux] d'acides aminés appartenant aux différentes chaînes (liaisons interchaînes). (Ce n'est pas le squelette qui stabilise mais plutôt les relations entre les chaines secondaires.) Une image contenant Graphique, graphisme, clipart, Police Description générée automatiquement #### Structures et rôles de la myoglobine et de l'hémoglobine Protéines jouant un rôle dans le stockage et le transport de l'oxygène. Hétéroprotéines globulaires : apoprotéine + groupe prosthétique (l'hème) - Fixation [réversible] de l'oxygène : stockage et distribution ##### La myoglobine - Présente dans les muscles (8% des protéines musculaires des animaux plongeurs) - Rôle : stockage de l'oxygène dans les muscles - Une seule chaîne protéique : 153 résidus d'aa, 8 hélices α (A-H), 1 hème - Fixation réversible de O2 sur l'hème - Pourquoi existe-t-il des viandes rouges et des viandes blanches ? - Reflet de la quantité de myoglobine présente dans le muscle de l'animal : viande de bœuf (0,4%) et viande de porc (0,005%) Une image contenant Restauration rapide, texte, nourriture, produits de boulangerie Description générée automatiquement Nitrosomyoglobine : rend la viande plus rose (gaz « sous atmosphère protégé » dans les paquets de jambon. Sinon jambon serait grisâtre - Pour rendre la nourriture plus appétant - Stockage de l'oxygène : courbe d'oxygénation des tissus - Myoglobine : Mb + O2 MbO2  ##### L'hémoglobine Présente dans les globules rouges (3.108 molécules / érythrocyte) - Rôle : Transport de l'oxygène des poumons vers les organes Tétramère composé de deux types de chaînes de globine (2α et 2β) Globine : - α, β - 1 hème/globine (4 hèmes/molécule 1 molécule peut capter 4 molécules d'oxygène) - Structure IIr et IIIr similaire à myoglobine Fixation réversible de O2 sur l'hème - 4 Hèmes 4 O2 fixés Transport de l'oxygène : courbe de saturation Hémoglobine : Hb~désoxy~ + 4 O~2~ HB~oxy~  Affinité de Hb pour CO est 200x plus grande que pour O2 intoxication au CO Le rôle de Mb et Hb dans l'organisme découle directement de leur affinité pour l'oxygène aux faibles pressions d'oxygène http://i.stack.imgur.com/WQJe9.jpg [INFOS :] Intoxication au CO : molécule pour laquelle l'hémoglobine a 100x plus d'affinité qu'avec l'oxygène. En ordonnée : le pourcentage de saturation Si bcp d'oxygène, saturation de l'hémoglobine presque totale. La concentration en oxygène induit la fixation. Hémoglobine capte les molécules d'oxygène sur leurs feuillets alpha. Quand les 2 molécules d'O sont fixées aux monomères alpha, ça va modifier la conformation en 3 dimensions des feuillets béta et vont pouvoir accueillir des molécules d'oxygène. Mécanisme de coopération. Pour que le monomère béta ait la capacité à fixer l'O, nécessité que les 2 feuillets alpha soient pris. Effet coopératif permet cette courbe sigmoïde et rend possible la fonction de transport de l'hémoglobine. Oxymètre de pouls = on le met sur le doigt but : avoir 97% Ce n'est plus une chaine continue d'AA, il y en a plusieurs. La présence de la myoglobine influence la couleur de la viande. Poissons ont peu besoin de réserves d'oxygène car ils vivent dans. Il suffit d'avoir un tout petit peu d'oxygène dans le milieu pour que la myoglobine la capte et la stocke. Pas connaitre les formules. Pour se décharger, besoin d'une pression en oxygène extrêmement faible Hémoglobine doit être capable de bien capter et libérer l'oxygène. ### Techniques d'analyse des aa et des protéines **Qu'est-ce qu'on analyse ?** On analyse l'échantillon de départ (plasma, urine, LCR...) = mix de molécules LCR = liquide céphalo-rachidien - Séparer/Purifier les différentes molécules - Identifier chacune d'elles - Quantifier une ou plusieurs d'entre elles - Analyse de la structure d'une protéine - Séquençage - Identification de sites spécifiques - Etude de la structure en 3D - Propriétés physico-chimiques de la molécule 18. #### Séparation des aa et des protéines Molécule va précipiter si pas soluble dans le milieu (son pH isoélectrique) - ##### Techniques basées sur la solubilité des protéines - **Influence du pH** :  Ci = concentration de l'ion Zi = charge de l'ion - **Force ionique du milieu influencée par nature et quantité de sels dissous** - La force ionique = concentration en sels dissous dans une solution - Double effet sur la solubilité des protéines - À faible force ionique la solubilité ↗ avec \[Sel\] - « Salting in » : les ions interagissent avec les chaines latérales et forment un écran qui empêche les interactions directes entre les protéines. - À force ionique élevée la solubilité ↘ avec \[Sel\] - « Salting out » : les ions monopolisent le solvant qui devient indisponible pour la protéine dissoute. Il y a déshydratation du milieu, les molécules de protéines vont interagir entre elles et précipiter. Plus il y a du sel dans un milieu, plus la molécule est soluble dans ce milieu, car ions du sel agissent avec les chaines latérales de la protéine empêchent les protéines d'interagir entre elles et les forcent donc à interagir avec le milieu. Les ions ajoutés interagissent avec la protéine. Si protéine interagit avec le milieu, ça veut dire qu'elle est soluble dans le milieu. Haute concentration en sel : les ions monopolisent le solvant/milieu Le milieu devient indisponible pour interagir avec les protéines car il est saturé en ions (sel). Donc les protéines précipitent. En fonction de la [nature] de la protéine, elle va précipiter à des concentrations différentes en sel. #####  - ##### Par électrophorèse - Séparation des espèces chargées d'après leur vitesse de migration dans un champ électrique - Vitesse de migration est fonction de la charge - Migration vers la borne de signe opposé - Pas de migration pour les molécules neutres - Dosage En réalité les aa sont incolores. On va attendre un temps imparti puis colorer les spots présents sur le papier. On place une molécule dans un milieu où on va faire passer un courant électrique et en fct de la charge que porte la molécule, elle va soit rester sur place, soit être attirée vers la borne positive ou négative (+ou- rapidement selon sa force). - ###### Electrophorèse sur papier Uniquement les acides aminés En pratique, des échantillons connus de différents aa sont traités dans les mêmes conditions comme « marqueurs », afin d'établir leur localisation. Une image contenant texte, capture d'écran, Équipement médical, conception Description générée automatiquement - Dosage par coloration et colorimétrie **[Exercice :] Séparation de 3 a.a. : Alanine -- Lysine -- Acide glutamique à pH =6** pK~COOH~ pK~NH3+~ pK~R~ Charge ----------- ---------- ---------- ------- -------- Alanine 2,4 9,9 Neutre Lysine 2,2 9,1 10,5 \+ Glutamate 2,1 9,5 4,1 \- Les termes anode et cathode ne sont pas à connaitre. ###### - ###### Electrophorèse en gel de polyacrylamide (PAGE) Concerne les protéines. Composition du gel : polymérisation de monomères d'acrylamide et de bisacrylamide (agent pontant) La composition dépend de la taille de la protéine à séparer (maillage ± serré) Séparation des protéines en fonction de la [taille] et de la [charge]   Les petites molécules migrent le plus vite. Une molécule chargée très négativement va migrer plus vite qu'une molécule peu chargée négativement. Pb : séparer des molécules sur base de 2 paramètres : 2 spots peuvent être au même endroit pour des raisons différentes - ###### Electrophorèse en gel de polyacrylamide en présence de SDS (SDS-PAGE) Séparation des protéines uniquement en fonction de la taille **Rôle du SDS :** masquer les charges, la protéine devient négative Sodium dodécyl sulfate = détergent = agent dénaturant Il a 2 actions : il rend la protéine linéaire Vitesse de migration ne dépend plus que de la charge. SDS = Molécule qui va se fixer à la surface de la protéine et qui porte une charge négative  Toutes -- donc migrent toute vers la cathode + Rôle de « tamis » du PAGE f (taille) SDS page va séparer les protéines selon leur taille. Pour affiner le résultat, on peut ajouter une étape soit avant soit après pour voir si on a la même protéine. - Electrophorèse bidimensionnelle (2D)  Gel fabriqué avec un gradient de pH. Va séparer toutes les protéines selon leur pHi. Si la molécule est plongée dans un pH supérieur à son pHi, elle est un cation et va donc migrer vers la charge négative. Sinon c'est un anion. Ces tests peuvent avoir un obj de diagnostic - ###### Révélation des gels d'électrophorèse  Les aa et protéines sont rarement colorés on va devoir les colorer pour les déceler - ##### **Par chromatographie (CCM ou colonne)** - Technique séparative analytique et/ou préparative qui consiste à faire migrer les constituants à séparer sur une phase stationnaire immobile, à l\'aide d\'une phase mobile, liquide ou gazeuse, de nature différente. - Support fixe = phase stationnaire - Solvant = phase mobile - Vitesse de migration est f(propriété) - Propriété : taille, polarité, charge, affinité pour un substrat Le mélange va intéragir avec le support fixe. Les interactions entre ces 2 phases va déterminer comment les molécules vont être séparer (selon quelles propriétés). - ##### **Par Finger Print** - Combinaison de deux techniques de séparation - Electrophorèse = séparation selon la charge - Chromatographie (CCM) = séparation selon la polarité Je sépare 2x, selon 2 propriétés différentes. J'applique une technique qui sépare selon 1 propriété. Puis on prend le résultat et on lui applique une autre technique. Une image contenant prise Description générée automatiquement - **Dosage par coloration et colorimétrie** 19. #### Identification des aa et des protéines - ##### **Comparaison avec des étalons** - ##### **Recueil d'informations selon la technique utilisée** Exemple : Evaluation du poids moléculaire de protéines inconnues par SDS-PAGE Si on arrive à trouver la pente de la droite grâce à des prot connues, on peut la placer sur cette droite et évaluer son poids moléculaire. - ##### **Comparaison avec une base de données centrale** On peut comparer cette molécule avec une grande base de donnée centrale. #### Dosage des aa et des protéines - ##### **Titrage des acides aminés acides et basiques**  [Objectif :] Déterminer la concentration d'une solution d'acide (ou de base) en mesurant le volume exact d'une solution de base (ou d'acide) de concentration connue qui réagira avec un volume exact de solution. Une image contenant texte, diagramme, ligne, Police Description générée automatiquement - ##### **Méthode spectrophotométrique** Principe de fonctionnement :  - Molécules traversées absorbent une certaine partie du Ry - Comparaison entre énergie du Ry incident et celle du Ry transmis \--\> niveau d'absorbance - Méthode de dosage : - Choix de la longueur d'onde (λ) du Ry incident = λmax de la molécule dosée - A λ max, Absorbance (A) est proportionnelle à la concentration de la molécule (C) - Dosage quantitatif en appliquant la relation de Beer-Lambert : A = ε~λ~. C. l Ondes électromagnétiques/photons/rayonnement - ##### **Méthode spectrophotométrie directe** Ne concerne que 3 aa Les aa sont incolores → pas d'absorption dans le domaine du visible SAUF : - Les aa aromatiques absorbent dans l'UV - Le tryptophane est fluorescent (émission) ##### Cette méthode sera également mise à profit pour doser les protéines en solutions si elles possèdent ces acides aminés dans leurs séquences. - ##### **Méthode spectrophotométrie indirecte** **- La plupart des aa sont incolores → pas d'absorption dans le domaine du visible** **- Technique de coloration nécessaire** - Méthode de colorimétrie à la Ninhydrine (coloration bleu-violette) Dosage par mesure **colorimétrique** (spectrophotométrie d'absorption moléculaire) Plus il y a d'aa, plus la couleur est fixée. On va rendre les aa coloré en les liant à qq ch (indirecte) Va donner une couleur violette. Quantité de pourpre permet de connaitre le dosage de notre échantillon en aa. On met un échantillon avec nyhydrine. Ça nous donnera une certaine quantité de pourpre. [Ex] : la ninhydrine permet de mettre en évidence/révéler les empreintes **- Association avec une molécule qui absorbe dans le domaine du visible** - Méthode à l'isothiocyanate de phényle (PITC) - Méthode au Biuret - Dosage colorimétrique des protéines totales (ex : sérum sanguin) - Molécule avec plusieurs groupements amides + ions cuivriques + milieu alcalin Complexe bleu Dosage par spectroscopie d'absorption moléculaire Nous donne une idée de la quantité totale de protéine de sérum sanguin présent Concentration des protéines selon intensité de la couleur bleu. #### Séquençage d'un peptide - **Composition en acide aminés** **1°** on sépare/détruit la structure quaternaire **2°** on détruit les structures tertiaires et secondaires **3°** on casse la structure primaire séparation de tous les aa Hydrolyse = on utilise une molécule d'eau pour détruire une liaison peptidique Totale car on sépare TOUS les aa **[Ex :]** Ala, Gly, Asp, Phe, Arg, Gly séparés par chromatographie par échange d'ions Les acides aminés peuvent être identifiés selon leur temps de rétention et quantifiés selon la surface des pics.  Il y a 2x plus de Gly que de Ala car absorbance 2x plus forte. Si on a un Asp, est-ce que c'est un Asp ou un Asn qui a été transformé au stade 3 ?... - **Détermination du résidu C-terminal** - Méthode **d'Akatori** : permet de séparer et d'identifier le C terminal - **Détermination du résidu N-terminal** - Méthode de **Sanger**  **[Il existe aussi des méthodes enzymatiques :]** - **Fragmentation de la chaine polypeptidique** On peut deviner où le Arg était (ex : s'il est 1^er^ en N, on le retrouvera tout seul) - Plusieurs agents de clivage sont utilisés pour fragmenter la chaîne : Une image contenant texte, capture d'écran, Police, nombre Description générée automatiquement On divise de façons différentes afin d'en apprendre plus sur la molécule On fait subir un agent au peptide puis on analyse. Puis on prend le résultat - **Dégradation d'Edman** - Uniquement petits peptides car dégradation des chaines plus grandes - Fixation de PITC sur N-terminal - Peptide traité à l'acide dilué à froid (hydrolyse incomplète) - Séparation et identification de l'aa Permet de décomposer les aa d'un peptide. On séquence et on connait l'ordre dans lequel les aa sont présents. Ne fonctionne que sur des petites enzymes (4-5 peptides). Le pit va s'attacher au 1^er^ aa. - **Recombinaison des fragments** On trouve la position de chaque peptide par élimination. Les 2 fragments représentent la chaine d'aa qui aurait été analyser 2x avec 2 agents =/= - On fait des recouvrements - On traite les peptides par différentes techniques pour l'avoir coupée à des endroits =/= afin de pouvoir la reconstituer pour à la fin retrouver notre chaine d'aa - **Synthèse**  **Cet exercice n'est pas à l'examen !!!** +-----------------------------------------------------------------------+ | Déterminer la structure primaire d'un octapeptide à partir des | | données suivantes : | | | | L'hydrolyse acide donne : 2 Arg, Leu, Lys, Met, Phe, Ser, Tyr | | | | La carboxypeptidase libère Ser | | | | Le réactif d'Edman libère Leu | | | | Le bromure de cyanogène donne 2 peptides ayant la composition | | suivante : | | | | 1\. Arg, Phe, Ser 2. Arg, Leu, Lys, Met, Tyr | | | | La trypsine libère 2 acides aminés et 2 tripeptides : | | | | 1\. Arg 3. Arg, Met, Phe | | | | 2\. Ser 4. Leu, Lys, Tyr | +-----------------------------------------------------------------------+ BrCN coupe à droite de met Pour que Ser se retrouve tout seul, la trypsine a dû couper à sa gauche DONC c'est Arg à sa gauche. 2. Les enzymes ----------- 8. ### Introduction ###### Problématique de base : il faut de l'E pour une réaction chimique Pour que les réactifs se transforment en un produit, il faut bcp de temps. Le rôle d'une enzyme est de diminuer l'E nécessaire pour que la transformation ait lieu.  **Certaines réactions sont spontanées (ne nécessitent pas d'apport énergétique extérieur) mais ne sont pas instantanées.** ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Les enzymes sont des **catalyseurs biologiques** [spécifiques] des réactions biochimiques. Tous les enzymes sont des **protéines.** ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Spécifique car chaque réaction va nécessiter sa propre enzyme. ### La réaction enzymatique #### Complexe enzyme-substrat https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Enzyme\_mechanism\_2.svg/400px-Enzyme\_mechanism\_2.svg.png  - Complémentarité (modèle de l'ajustement induit «leur fixation rend possible leur fixation», l'interaction des 2 entités transforme la forme des 2) Phase de liaison, puis phase de catalyse, puis libération des produits et recherche d'un autre substrat. Une enzyme n'est pas seulement là pour cliver (couper) qq ch. Elle peut aussi construire qq ch. L'enzyme est seulement là pour faciliter les réactions, elle ne fait rien par elle-même. Le site actif est en général formé par des parties différentes de la séquence. ### Classification des enzymes #### Historique (pour info) :  - Ex : Trypsine = EC 3.4.21.4. 11. ### Propriétés des enzymes - **Efficacité :** réaction 10^3^ -- 10^7^ fois plus rapide que la réaction non catalysée - **Non-consommation :** régénération de l'enzyme en fin de réaction (la molécule est prête à recatalyser une autre réaction, elle est réutilisable) - **Rentabilité :** enzyme en concentration faible (pas besoin de bcp de substrat pour qu'elle commence à travailler) - **Spécificité :** enzyme capable de reconnaître un seul réactif (= **spécificité absolue**) OU type de réactif (= **spécificité restreinte**) - **Fragilité :** dénaturation de la structure protéique tertiaire (chaleur, pH, détergents,...) - **Régulable** **:** modifient leur activité en fonction de signaux métaboliques 12. ### La cinétique enzymatique a. #### L'activité spécifique - **Activité enzymatique =** Quantité de substrat (μmol) transformé par unité de temps (min) - Unité : μmol.min^-1^ **= Unité Internationale (U.I.)** - Autre unité : le **katal** : quantité de substrat (mol) transformé par unité de temps (sec) - **Activité spécifique =** activité enzymatique ramenée à 1 mg d'enzyme - Unité : μmol.min^-1^.mg^-1^ - Si masse molaire de l'enzyme est connue, l'activité spécifique s'exprimera en : μmol.min^-1^.μmol^-1^ **min^-1^** - **Constante catalytique =** nombre de molécules de substrat transformées [par unité de] [temps] - **Unité :** min^-1^ - **k~cat~ ou Turnover** - Caractérise l'**efficacité** d'une enzyme dans une situation donnée #### La vitesse initiale - **Apparition du produit au cours du temps** Une image contenant texte, diagramme, ligne, Tracé Description générée automatiquement Vitesse de transformation du substrat en produit = v~0~ M = mole - **Influence de la concentration en substrat**  V~0~ varie selon la quantité de substrat Mais il y a une limite. Il y a une vitesse max que l'enzyme ne peut pas dépasser (v~max~). L'enzyme est limitée par sa propre vitesse. Il y a un maximum de vitesse de transformation. #### L'équation de Michaelis-Menten - **Expression de la vitesse initiale en fonction de la concentration en substrat** 1. Vitesse de réaction est proportionnelle à \[S\] 2. Quand \[S\] augmente, l'augmentation de v~o~ n'est plus proportionnelle 3. Quand \[S\] est très importante, v~0~ devient constante, indépendante de \[S\] = l'enzyme est **saturée** par S Km est la \[S\] lorsque V~0~ = V~max~/2, quand l'enzyme est à demi-saturation Km = concentration en S nécessaire pour que l'enzyme fonctionne à la moitié de sa vitesse max Une image contenant texte, logiciel, Logiciel multimédia, Logiciel de graphisme Description générée automatiquement Km est **inversement proportionnelle** à l'affinité de l'enzyme pour son substrat :  K~m1~ : gde affinité (K~m~ élevé = peu d'affinité pour le substrat) Affinité (= facilité pour l'enzyme de se fixer au substrat = Km) =/= vitesse Kcat = efficacité - **Signification des paramètres cinétiques** - **V~max~ est la vitesse de la réaction lorsque l'enzyme est « à saturation »**, lorsque toutes les molécules de l'enzyme sont complexées au substrat. - **K~M~ est la concentration du substrat lorsque l'enzyme est « à demi-saturation »**, lorsque la moitié des molécules de l'enzyme sont complexées au substrat. - **K~M~ est donc inversement proportionnel à l'affinité de l'enzyme pour le substrat.** - **K~cat~ caractérise l'efficacité d'une catalyse enzymatique** Il y a 2 paramètres important : affinité et vitesse de transformation du S en produit (Kcat) - **Exercice (EXAM !!)** **Quelle enzyme a la plus grande efficacité ?** La catalase, car c'est celle qui présente le kcat le plus élevé **Quelle enzyme a le plus d'affinité pour son substrat ?** La fumarase (Km le plus bas) **Quelle enzyme a le moins d'affinité pour son substrat ?** La catalase (il faut une gde concentration en H~2~O~2~ dans le S pour qu'elle s'en occupe) La catalase transforme très vite le H2O2, mais pour qu'elle l'attrape il faut une grande concentration dans le milieu (efficace dans sa v de transfo, mais faible affinité) Fumarase : enzyme a spécificité restreinte. S'il y a de la tyrosine dans le milieu, la chymotrypsine ne s'attaquera jamais à la glycine (couper à droite). - **Linéarisation de Lineweaver et Burk**  http://dbs.umt.edu/courses/fall2006/bioc380/lectures/014/images/lb-plot.jpg Ca permet de simplifier l'étude de l'activité enzymatique (plus facile de travailler sur une droite qu'une demi-parabole). LINEARISATION - **Détermination de Km et Vmax** Les données expérimentales suivantes ont été obtenues au cours d'une étude de l'activité catalytique d'une peptidase intestinale capable d'hydrolyser le dipeptide glycylglycine : A partir de ces données, déterminer par analyse graphique les valeurs de K~M~ et V~max~ pour cette préparation enzymatique.  - On va linéariser la droite  Une image contenant texte, ligne, capture d'écran, nombre Description générée automatiquement Elle ne demandera jamais ça à l'exam. On doit savoir expliquer les notions et leurs liens entre elles. Affinité et efficacité caractérisent l'activité enzymatique. ### Facteurs influençant la réaction enzymatique #### Influence du pH sur la vitesse de réaction - Etat d'ionisation des aa varie en fonction du pH modification du site actif - Aux pH extrêmes dénaturation de la protéine (l'efficacité de l'enzyme arrive au plus bas) - pH optimal souvent proche de la neutralité - Mais pas toutes : Pepsine gastrique pH optimal = 2 et trypsine duodénale pH optimal = 9 - pH corporel = pH optimal en général (7) environnement optimal de travail #### Influence de la température sur la vitesse de réaction - **T° faible :** augmentation exponentielle de l'activité de l'enzyme car fourni l\'énergie nécessaire à la réaction - **T° optimale :** svt proche de la T° du milieu cellulaire - **T° élevée :** Dénaturation de la protéine modification du site actif La fièvre est bénéfique (augmentation de la t° du corps pour tuer la bactérie). Augmenter notre température commence à dénaturer les prot les plus fragiles de notre organisme. #### Les inhibiteurs chimiques - ##### Définition  - Un **inhibiteur** est une molécule qui se fixe à un enzyme : - Diminution de l'activité enzymatique - Diminution de la vitesse de réaction - L\'inhibition des enzymes joue un rôle important dans le contrôle des mécanismes biologiques, et notamment dans la régulation des voies métaboliques. - Domaines d'utilisation : Médicaments, Insecticides, Pesticides On peut utiliser ce système d'inhibition des enzymes pour empêcher des voies métaboliques (sur VIH, via pesticide,...) - ##### Inhibiteurs réversibles : liaisons faibles avec l'enzyme ###### Les compétitifs **K~M~ augmente** affinité pour le substrat diminue **V~max~ n'est pas modifiée** inhibiteur déplacé par excès de substrat Il faut augmenter la concentration en substrat si on veut déloger l'inhibiteur. En présence de l'I, je vais devoir augmenter la concentration en substrat dans le milieu pour qu'elle continue à travailler de la même façon. Pour qu'elle atteigne sa vitesse max, il faut plus de substrat. Mais elle est tjr tout aussi capable. L'enzyme a moins d'affinité pour son substrat =\> il faut augmenter la C en substrat pour arriver à Vmax/2. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f6/Michaelis-Menten\_plot\_competitive\_inhibition.svg/514px-Michaelis-Menten\_plot\_competitive\_inhibition.svg.png ###### Les non-compétitifs **K~M~ n'est pas modifiée** affinité pour le substrat inchangée **V~max~ diminue** inhibiteur non déplacé par excès de substrat Une image contenant capture d'écran, Police, texte, conception Description générée automatiquement  L'inhibiteur a son propre site actif, ne gêne pas l'emplacement du S. mais il a changé la forme du site actif du S. Le S va pouvoir se fixer mais ne pourra plus être transformé en produit. Modif de la structure 3D - La protéine présente au moins 2 sites actifs L'affinité de l'enzyme pour son substrat n'a pas changé. Mais elle est empêchée du fait de la présence de l'I dans l'autre site actif. Vmax va diminuer. C'est la vitesse qui change. Efficacité est modifiée, pas l'affinité. Affinité ne change pas, Km ne change pas, mais la vitesse nécessaire est modifiée On peut déterminer quel type d'I est présent (compétitif ou non) en regardant si Vmax ou si K a changé. Si I compétitif, point de rencontre avec ordonné ne change pas (Vmax). Si non compétitif affinité (Km) ne change pas, mais Vmax change. - ##### Inhibiteurs irréversibles ###### Liaison covalente avec l'enzyme Exemple : - L'aspirine inhibe la cyclooxygénase (elle se fixe de manière irréversible sur l'enzyme) - Acétylation de Ser au niveau du site actif #### Les activateurs chimiques Ils améliorent le fonctionnement/permet de fonctionner. Ion qui facilite l'action de l'enzyme par sa simple présence. Les ions métalliques : - Favorisent la bonne conformation en 3D - Favorisent la fixation du S - Participent à la catalyse Protéolyse limitée : - Irréversible - Proenzyme Enzyme - Clivages de liaisons peptidiques - Pepsinogène - Fibrinogène Modification covalente : - Réversible - Forme active Forme inactive Le but est de produire une molécule et d'attendre qu'elle soit dans les bonnes conditions pour qu'elle puisse faire son action. Elle sera transformée lorsqu'elle sera au bon endroit et avec les bons composants. ### Les enzymes allostériques - **Courbe v = f(\[S\]) sigmoïde** ≠ d'un enzyme « Michaelien ». - **Structure quaternaire** **2 configurations** La fixation de S sur E augmente l'affinité de E pour son S de la concentration en substrat de la proportion d'enzyme en conformation R - **Effet coopératif** **courbe sigmoïde**  Les enzymes allostériques ne répondent pas à ces caractéristiques (celles des enzymes michaelliennes) Plus il y a de substrat dans l'environnement, plus l'enzyme sera sous forme R. Plus on augmente la C de S, plus l'enzyme présente une affinité pour ce substrat, est attirée par le substrat. Quand il y a énormément de substrat, les 2 enzymes se comportent de la même façon (la micha et l'allo). Il y a un effet coopératif entre les différents monomères. Quand un est relâché, il facilite le 2^ème^ à se relâcher plus il y a de relâchés, plus il sera facile pour les autres de se relâcher. - Fonctionnement de bcp de nos enzymes. Ex : peu de glucose dans l'organisme je ne veux pas que ça se stocke Quand il y a une faible C en substrat, ça nous arrange que l'enzyme ne fonctionne pas. Permet de ne pas changer le sucre en réserve lorsqu'il est présent en petite quantité. - **Effecteurs allostériques** - Activateur allostérique - L'équilibre entre tendu et relâché s'oriente vers R (Déplace T ↔ R vers R) - L'affinité de E pour S est augmentée - Extrême eq. Michaelis-Menten - Inhibiteur allostérique - Déplace T ↔ R vers T - L'affinité de E pour S est diminuée - Très grande importance de l'allostérie - Confère à E une grande sensibilité de son activité aux variations de concentration de S et des effecteurs - Premier rang des mécanismes régulateurs des activités enzymatiques - Souvent enzyme catalysant la [1^ère^ réaction limitante] d'une voie métabolique Effecteur = molécule qui a une action sur l'enzyme Ex : En cas d'hypoglycémie, permet d'éviter de changer le glucose en glycogène (=réserve). ### Régulation des voies métaboliques - L'activité des voies métaboliques est constamment régulée pour adapter l'offre métabolique à la demande cellulaire une E peut être contrôlée par plusieurs effecteurs positifs ou négatifs appartenant à la même voie métabolique - Le produit terminal sera inhibiteur - Un précurseur sera activateur Permet la régulation des voies métaboliques. Le produit de la voie métabolique va permettre son arrêt si présent en grande qtté. Le produit inhibe sa propre production lorsqu'il est en excès. Sert d'inhibiteur pour la 1^ère^ enzyme - **Exemple de la glycogène phosphorylase musculaire** - Action de l'insuline : - \+ déphosphorylation de la glycogène synthase et ainsi active la glycogénogénèse - \+ l'enzyme qui inactive la glycogène phosphorylase et ainsi inhibe la glycogénolyse - Fonctionnement de la Glycogène phosphorylase : - Active soit car T R soit car lié à un P - ATP et du glucose : inactive l'enz - A AMP : active l'enz - Insuline : inactive l'enz - Adrénaline : active l'enz Insuline = molécule hypoglycémiante qd on en injecte à qqun, on diminue sont taux de sucre dans le sang/la glicémie (on favorise le stockage du sucre) Transformation du glucose en glucogène Glycogénogénèse = Transformation du glucose en glycogène \>\< glycogénolyse (= glycogène transformé en plusieurs glucose) L'enzyme sous forme T (tendu) est inactive, mais sous forme relâchée elle fonctionne. T ou R dépend de la C en substrat. L'insuline empêche la mobilisation des réserves de sucre. Elle veut inhiber cette voie métabolique (glycogénolyse) La glycogénolyse est « poussée » par l'enzyme glycogène phosphorylase. L'insuline va essayer d'inhiber cette enzyme-là. La phosphorylase phosphatase (transforme gp de forme a en forme b) permet d'inactiver la glycogène phosphorylase. L'insuline va stimuler pp. Règle de l'allostérie : s'il y a trop de glucose, régulation de l'allostérie L'enzyme est soumise à la régulation allostérique Le glucose pousse la forme b active à devenir inactive. Donc la glycogénolyse ne peut pas avoir lieu. La régulation des voies métaboliques est qq ch de millimétré. Tout est prévu et anticipé. ### Les coenzymes  **Cofacteur** = petite molécule requise pour donner son activité à l\'enzyme et qui vient se fixer dans le site actif de l\'apoprotéine **Coenzyme** = petite molécule organique requise pour donner son activité à l\'enzyme et qui vient se fixer dans le site actif de l\'apoprotéine Groupe prosthétique = fixé de manière covalente Co-substrat = molécule libre, nécessaire pour que la réaction ait lieu, second substrat de la réaction Apoprotéine = partie protéique de l'enzyme L'hème de l'hémoglobine est lié de manière covalente à la partie protéique de l'hémoglobine (groupe prosthétique). - **Les coenzymes pyridiniques (NAD^+^ et NADP^+^)** - NAD+ = cosubstrat pour des réactions d'oxydoréduction (NADH joue le rôle de transporteur d'e-) - **Les coenzymes flaviniques (FAD et FMM)** - FAD = groupement prosthétique d'oxydoréduction (dérivé de la Vit B2) - **Le coenzyme A** - Coenzyme A = cosubstrat dans des réactions de transfert de groupe acyle dont acétyle (dérivé de la Vit B3) - **Les coenzymes quinoniques (Coenzyme Q)** - Le CoQ : Coenzyme Q **(cosubstrat d'oxydoréduction)** - **Les coenzymes héminiques (Cytochrome c)** - Le Cytochrome C **(groupement prosthétique d'oxydoréduction)** 3. Les lipides ----------- 1. ### Définition = Composés organiques peu ou pas solubles dans l'eau (Hydrophobes) et solubles dans les solvants organiques Polymorphes Isoprénique = pas construit à base d'acide gras Amphiphile = Molécule avec une partie polaire et une partie apolaire (aime l'eau et les solvants organiques) ### Les acides gras ##### Définition **[Acides carboxyliques à longues chaînes hydrogénocarbonées]** Une image contenant texte, Police, capture d'écran, logo Description générée automatiquement - Lipides **amphiphiles** (ou amphipathiques) - Ils existent rarement à l'état libre (souvent liés à des alcools) Plus la queue hydrophobe est longue, plus le point de fusion est haut. S'il y a une insaturation, point de fusion plus bas. Regroupés ensemble sous des formes complexes. Dans les matières grasses animales, les acides gras sont la plupart du temps saturés. ##### Classification - **Nombre d'atome de carbone :** - Entre 4 et 36 (souvent : 14 ≤ n ≤ 24) presque toujours pair - Numérotation à partir de la fonction COOH - **Acides gras saturés (AGS)** MG animales - Molécule totalement saturée en hydrogène : pas de liaison double molécule étirée - **Acides gras insaturés (AGI)** MG végétales - Liaison double molécule coudée ##### Propriétés physiques - **Solubilité** - Soluble dans l'eau jusque 4 C, insoluble à partir de 10 C - Soluble dans les solvants organiques peu polaires (hexane, chloroforme,...) - **Formation de micelles** - **Transport sanguin** - Albumine sérique (Le transport sanguin est assuré par des lipoprotéines ou par l'albumine. - **Point de fusion** (forme solide à forme liquide) - Température : Phase solide Phase liquide - Augmente avec la longueur de la chaîne (n^bre^ de C) - À longueur égale, diminue avec le nombre de doubles liaisons - [Applications au monde animal] - Les animaux qui vivent dans les régions froides Les lipides membranaires de leurs extrémités sont très riches en AGI (par exemple les sabots des rennes) ; de même pour les poissons et cétacés vivant dans les eaux très froides dont les chairs sont très riches en AGI. Adaptation des rênes au froid : Bcp de poils + Le corps du rêne chauffe l'air qui est bloqué sous ses poils, leurs articulations craquent (permet de se localiser). Sabots : lipides qui forment les membranes des extrémités de leurs pieds sont très riches en acides gras insaturés (permet aux membranes de garder leur souplesse malgré le froid) Avoir nos membranes insaturées permet de garder la souplesse de la membrane. - La spermacétie du cachalot = Organe crânien rempli d'huile (et triglycérides insaturés et cires) qui pèse 4 tonnes. Ceci permet au cachalot, lorsqu\' il plonge pour se nourrir, de maintenir son équilibre et de rester au fond facilement. - À 37 °C (température corporelle) : l\'ensemble est liquide - Sous 31°c : cristallisation puis solidification (si t° descend encore) - Or, lorsque le liquide devient solide, la densité augmente : reste au fond facilement - Blanc ou huile de baleine chasse 3. ### Les lipides constitués d'acides gras 1. #### Lipides simples ##### Les cérides **Esters** d'acides gras avec des alcools à longues chaînes hydrogénocarbonées - Souvent, n^bre^ de C de l'AG = n^bre^ de C de l'alcool → ester symétrique - Constituant des cires (abeilles, plumes, pommes, sébum...) - Palmitate de cétyle (blanc de baleine) ##### Les glycérides  1. Monoglycéride 2. Diglycéride 3. Triglycéride (TAG) a. TAG simple : contient les mêmes AG b. TAG mixte : contient 2 ou 3 AG Glycérol : pris en charge par le métabolisme des glucides ≠ - **Solubilité** - TAG sont **très** hydrophobes insolubles dans l'eau - Regroupement en gouttelettes lipidiques - **Dans le corps** - Transport sanguin et lymphatique par les chylomicrons et les lipoprotéines - Réserve énergétique animale dans les adipocytes blancs TG : 99,5% des lipides de réserve - Production d'énergie : clivage des liaisons ester AG libres et du glycérol - **Graisse** - TAG solides ou semi-solides à température ambiante - Origine animale - AG saturés ou une seule double liaison - Structure compacte T° fusion élevée - **Huiles** - TAG liquides à température ambiante - Origine végétale - AG insaturés - Structure non compacte T° fusion plus faible 2. #### Lipides complexes ##### Les glycérophospholipides **Esters** d'acides gras et de glycérol + phosphate + autre molécule **= Phospholipides** Il existe différentes familles. - **Molécules amphiphiles**  - **En milieu aqueux :** 1 tête hydrophile et 2 chaines carbonées hydrophobes Forme des structures en micelle, ou des bicouches phospholipidiques - **Les lécithines = phosphatidylcholine** On les trouve dans le cerveau, le foie, le jaune d\'œuf, le soja,... Propriété émulsifiante : formation de micelles **Applications :** - Surfactant alvéolaire - Produit par les Pneumocytes de Type 2 - Rôle tensioactif pour maintenir les alvéoles pulmonaires ouvertes - Produit avant la naissance pour aider au déploiement des poumons (et puis tout au long de la vie) Surfactant produit dans les alvéoles pulmonaires et qui permet que le jour où le nouveau-né va respirer pour la 1^ère^ fois, le surfactant aide les alvéoles à s'ouvrir. Les prématurés n'ont pas assez de surfactants car nés avant la prod. - **Les membranes biologiques :** Association de phospholipides et de protéines (lipoprotéines) - **Les lipoprotéines (HDL, VLDL, LDL et chylomicron)** - Véhicules de transport dans le plasma sanguin (et la lymphe) pour les TAG et le cholestérol - Molécules amphiphiles en périphérie : Phospholipides, cholestérol libre et protéines - Molécules hydrophobes au centre : TG et Ester de cholestérol Si trop de transporteurs dans notre sang risque de dépôts de gras (pas soluble) bouchon Certains oiseaux meurent en hiver car ils font des obstructions boules trop grasses oiseaux en meurent Il vaut mieux prendre des mélanges de graines que des boules ##### Les sphingolipides Il y a une fonction amine au niveau du carbone central. Se lie à un acide gras (céramide) au niveau de cet amine. Sphingolipide : lipide constitué d'une sphingosine et d'un AG Myéline = substance qui entoure nos neurones - Rôle dans la structure des membranes cellulaires animales et végétales - Constituant des gaines de myéline entourant les axones des cellules nerveuses  ### Les lipides isopréniques #### ### #### #### #### ### - Lipides **insolubles** dans l'eau et solubles dans les solvants organiques - Ne sont pas liés à un acide gras - Contiennent souvent un multiple de 5 atomes de carbone - Polymérisation un grand nombre de fois - 2 familles : les terpènes et les stéroïdes - **Les terpènes** Souvent rencontrés dans le monde végétal Ex : le menthol, le camphre (lésions cutanées), cadinen, vitamine 1, grandisol (phéromone sexuel) - **Les stéroïdes** Les stéroïdes sont dérivés d'un noyau cyclique : **stérane** Le **cholestérol** : stérol très répandu dans le monde animal - Composant de la membrane cellulaire chez les animaux - **Hydrophobe**, faiblement **amphiphile** (tête polaire) Dérivés du cholestérol Testostérone et œstrogène sont fait à partir de cholestérol.  - Schéma pas à connaitre, mais savoir qu'il y a ce type de base cyclique Les glucides ------------ ### Structure ### - Molécules organiques dont les carbones sont porteurs de : - **Fonctions alcools** (R \-- OH) - **Fonction carbonyle** (aldéhyde ou cétone) - Confère des propriétés réductrices à la molécule - **Parfois autres fonctions :** amine ou acide - HYDRATE DE CARBONE : Formule brute : C~n~(H~2~O)~n~ ### ### Classification ### Hétéroglycanes =Plusieurs types d'oses liés les uns aux autres Un hétéroside est hydrolisable. Un monosaccharide n'est pas hydrolisable. ### Les oses #### Classification On retrouve dans le nom : - Le nombre de carbones : n = 3 : triose n = 4 : tétrose n = 5 : pentose n = 6 : hexose - La nature du groupement carbonyle : Aldéhyde = **Aldose** ou Cétone = **Cétose**  - La configuration D ou L - En biochimie, les stéréoisomères sont nommés en fonction de la position du groupement hydroxyle (OH) sur le dernier carbone asymétrique : - Série D : OH sur le dernier carbone asymétrique à droite - Série L : OH sur le dernier carbone asymétrique à gauche - Dans les systèmes biologiques, tous les glucides sont de [configuration D] Stéréoisomères = molécules de constitution identique mais dont l\'organisation spatiale des atomes est différente #### Série D et L Tous les D-aldoses sont des dérivés du D-glycéraldéhyde - **D-aldoses :** - 1 triose - 2 tétroses - 4 pentoses - 8 hexoses Épimère = une molécule organique dont la configuration absolue ne diffère d\'une autre molécule que d\'un atome de carbone asymétrique, bien que les deux molécules aient la même formule brute Une image contenant diagramme, texte, Plan, ligne Description générée automatiquement - **D-cétoses :** - 0 triose - 1 tétroses - 2 pentoses - 4 hexoses #### Structure cyclique des oses Les molécules qui possèdent à la fois un groupement carbonyle (aldéhyde ou cétone) et un groupement alcool ont tendance à former spontanément un hémiacétal cyclique par réaction d\'addition nucléophile intramoléculaire  Un ose est représenté de manière cyclique car ce sont des molécules qui se cyclisent. Généralement, on schématise la forme cyclisée à l\'aide de la représentation de Haworth, ou de façon plus exacte encore, dans sa forme chaise. La majorité des formes cycliques des monosaccharides sont des cycles à 5 ou 6 atomes de carbone. - Un monosaccharide qui forme un cycle à 5 atomes est appelé furanose - Un monosaccharide qui forme un cycle à 6 atomes est appelé pyranose Sous forme pentagonale = furane / hexagonale = pyrane Carbone anomérique porte l'hémiacétal (représenté à droite) devient asymétrique Possibilité de deux isomères (α et β) différents pour un même monosaccharide : - L'un dont le nouveau groupement hydroxyle est en bas anomère α - L'autre dont le nouveau groupement hydroxyle est en haut anomère β Si la nouvelle fonction alcool apparue pointe vers le bas, l'anomère sera appelé alpha alors que s'il pointe vers le haut du cycle, il est appelé bêta.  Une même molécule peut se présenter sous la forme d'un pyrane ou d'un furane. Cela dépend de quel fonction alcool a réagi avec le groupement carbonyle. La mutarotation peut se faire assez facilement pour toute molécule de sucre quand c'est un monomère. Mutarotation = chgmt alpha vers beta ou inverse A l'équilibre : 36% en configuration alpha et 64% de type anomère béta + moins de 0,01% entre les 2 Une image contenant texte, diagramme, Police, capture d'écran Description générée automatiquement Différence entre du sirop de glucose et du saccharose : ne contient que du glucose et peut donc entrer immédiatement dans la glycolise/saccharose ce ne sont pas des monomères besoin de fournir un peu d'énergie pour les décomposer. 8. ### Les osides 3. #### Les holosides : les oligosides ##### a) La liaison glycosidique - Deux oses sont unis entre eux par une liaison glycosidique → diholoside Car liaison entre le 1^er^ C et le 4^ème^ C de l'autre monomère Alpha pcq le OH concerné& par la liaison glycosidique était un monomère alpha. Alpha car est vers le bas. 1^er^ carbone tjr celui le plus à droite. - Hydrolyse : La liaison glycosidique peut être brisée en milieu acide ou par une enzyme ##### b) Les diholosides (ou disaccharides) - Le saccharose (sucrose) - Hydrolyse par la saccharase (sucrase) du suc intestinal - **Le lactose** - Hydrolyse par la lactase intolérance au lactose - Production de lait sans lactose grâce aux lactases extraites de *Saccharomyces lactis ou Aspergillus niger*  Actu 2 (Mme Bohn) Lycée Hoche, BCPST 1 L\'intolérance au lactose Le lactose, principal glucide du lait, est un diose réduct Ceci explique les symptômes de l'intolérance au lactose - **Le maltose** - Produit de digestion enzymatique salivaire de l'amidon et du glycogène - Hydrolyse par la maltase pancréatique dans l'intestin grêle - = glucose + glucose  - **Le lactulose (galactofructose)** - Non digestible dans l'intestin grêle mais bien par les bactéries du colon - Pouvoir osmotique important lutte contre la constipation - Attire l'eau dans les intestins (insuffisance rénale, post-op des glandes anales,..) Le 1^er^ C qui commence le cycle a un OH qui est vers le haut - **Le tréhalose (exemple)** - Liaison (α 11) très stable propriétés cryoprotectrices - Présent dans le cytoplasme des cellules du Tardigrades, Oursons d\'eau - Animaux extrêmophiles - T° de −272 à +150 °C - Pressions jusqu\'à 6 000 bar - Milieu anhydrique ou exposé aux UV ou Rx, vide spatial - Cryobiose jusqu'à 30 ans #### Les holosides : les polyosides ou polysaccharides ##### Les homoglycanes - **[Le Glycogène]** = forme de [stockage] du glucose pour les cellules animales Homoglycane formé d'unités D-glucose (\> 50 000) Structure très ramifiée Liaisons glycosidiques de type : - α (14) intrachaîne - α (16) interchaînes On stocke le glycogène dans nos muscles et dans notre foie. Constitué uniquement de D-glucose (50 000 par molécules) - **[L'amidon = amylose + amylopectine]** = forme de [stockage] du glucose pour les cellules végétales - **L'amylose (20 à 30%)** - Homoglycane formé d'unités D-glucose (\> 1000) - Structure linéaire - Liaisons glycosidiques de type α (14) http://www.periodni.com/gallery/starch.png Longue chaine de glucose en spirale (prend une forme d'hélice), sans ramification. Amylose prend une forme d'hélice en 3D. - **L'amylopectine (70 à 80%)** - Homoglycane formé d'unités D-glucose - Structure ramifiée - Liaisons glycosidiques de type: - α (14) intrachaîne - α (16) interchaînes Seule différence avec le glycogène : la structure est bcp moins ramifiée que le glycogène. Mais même chose d'un point de vue structurel. **Amidon et glycogène 2 formes de stockage du sucre** Mais il y a qq exceptions (inuline pour certains végétaux,..) - **[La cellulose ]** Rôle de [soutien] dans les parois des cellules végétales (La cellulose sert à apporter de la structure) - Homoglycane formé d'unités D-glucose (\> 10 000) - Structure linéaire - Liaisons glycosidiques de type β (14) - Assemblage des chaînes par ponts hydrogènes - **[Comparaison Amidon, Glycogène, Cellulose]**  - **[La chitine]** - Homoglycane formé de **glucoses aminés** (ou *N-acétyl-glucosamine*) - Structure linéaire - Liaisons glycosidiques de type β (14) - Compose l'exosquelette des insectes (fait leur structure),.. ; utilisé pour faire des fils de suture ;... Une image contenant diagramme, ligne, Police, texte Description générée automatiquement  - **[L'inuline ]** [Réserve glucidique] chez les plantes n'accumulant pas l'amidon (chicorée, artichaut, patate douce,...) - « Homoglycane » **(Fructane)** : - Chaîne de fructose en liaison β (21) se terminant par une liaison β (21) avec un glucose. - Non digestible par l'intestin grêle = fibres alimentaires - Digestibles par la flore bactérienne dans le colon - Uniquement nutrition des cellules de la muqueuse du colon On commence la lecture des molécules par le bas. Il n'est hétéroglycane que pour une molécule : sa dernière !! Celle en haut est un glucose. ##### Les hétéroglycanes - **[L'acide hyaluronique ]** Présent dans les tissus conjonctifs, substance visqueuse servant de lubrifiant. Chirurgie esthétique, crème hydratante, problème d'articulation. - Hétéroglycane - Liaison glycosidique du type β (13) et β (14)  - **[Les hémicelluloses]** Présent dans les tissus de soutien des végétaux, constituant des parois cellulaires et relient les fibres de cellulose du bois. - Hétéroglycane - Composé de plusieurs unités, le glucose, le mannose, le xylose, le galactose et l\'arabinose - Ces unités sont variables en fonction des espèces de bois 5. #### Les Hétérosides - **[La digitaline ou digitoxine et digoxine]** - Présente dans les digitales *Digitalis purpurea* et *Digitalis lanata* - Toxicité !! Poison - Médicament : inotrope +, chronotrope -, diurétique - C'est la dose qui fait le poison Inotrope = renforcement de la contraction cardiaque Chronotrope = ralentissement et régularisation des mouvements du cœur Augmentation du débit rénal : action [[diurétique]](https://fr.wikipedia.org/wiki/Diur%C3%A9tique) et diminution des œdèmes - **[Les acides nucléiques]** Combinaison de pentose, de phosphate et de bases azotées → = NUCLEOTIDE  Adénosine triphosphate (ATP) : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/ATP\_chemical\_structure.png Structure glucidique reliée à des choses pas du tout glucidiques. ### Les glycoprotéines et les protéoglycanes **Glycoprotéines** : partie glucidique représente de 1 à 50% de la glycoprotéine **Protéoglycanes :** partie glucidique plus importante que partie protéique  ### Analyse par méthodes enzymatiques - **Méthode à l'hexokinase (H.K.)** Méthode de référence actuelle, les 2 enzymes sont spécifiques du glucose  Si on sait combien de NADH, H+ présents dans l'échantillon par déduction on peut doser la qtté de glucose présente dans le sang de l'animal. 1 molécule de NADPH produite quand 1 molécule de G6P est transformée. On peut « retourner en arrière ». **[Méthodes enzymatiques :]** - **Méthode à la Glucose OxyDase (GOD)** Enzyme spécifique du β-D-glucose  Une image contenant texte, Police, capture d'écran, Rectangle Description générée automatiquement  A l'équilibre on aura tjr 64% de béta et 36% de alpha. Équilibre maintenu par la mutarotase. Principe de dosage par voie enzymatique : déclencher des réactions afin d'avoir qq ch qu'on peut doser. On dose l'élément coloré final. Pour chaque molécule de couleur, il y a une molécule de H2O2 qui a été transformé,... si on sait la qtté de quinone-imine, on connait la qtté de glucose initiale. - **Méthode à la Glucose DésHydrogénase (GDH)**  Le gluconolactone ne nous intéresse pas. On va mesurer la qtté de NADH par spectrométrie. 1 NADH produit à chaque fois qu'un glucose est transformé. \+ : NADP et NADH sont 2 coenzymes. Le métabolisme -------------- Pour toutes les voies métaboliques et réactions : Il faut connaître le substrat et produit principale, ce que sont les enzymes, donner des ex de raisons d'activation d'une voie métabolique, dire quelle VM on a en face de nous (pas connaitre tt) ### Introduction ### #### Définition - Le **métabolisme** correspond à **l'ensemble des réactions biochimiques** effectuées par l'organisme. Chaque réaction fait partie d'une **voie métabolique.** Il peut être décomposé en : - Catabolisme : réactions de dégradation Molécules complexes énergie + molécules simples - Anabolisme : réactions de synthèse moléculaire Molécules simples + énergie molécules complexes Métabolisme = équilibre constant entre ce qui nous coute et ce qui nous donne de l'énergie - L'ATP (adénosine triphosphate) : L'hydrolyse de l'ATP va libérer de l'énergie  Les processus anaboliques et cataboliques sont couplés entre eux grâce à l'intervention de la « monnaie » d'échange, l'ATP. #### Vue d'ensemble Toutes les espèces ne font pas la digestion bactérienne. On ne parlera pas de la digestion bactérienne. On se concentrera sur la digestion enzymatique. - **Le métabolisme de la digestion** Une image contenant texte, capture d'écran, Police, Rectangle Description générée automatiquement  Une image contenant texte, capture d'écran, diagramme Description générée automatiquement - **Le métabolisme corporel**  Toutes les VM ne fonctionnent pas en même temps =\> besoin de **[régulation]** !! Certaines voies vont être activées et d'autres inhibées. ### Le métabolisme des glucides Glucide simple = oligoside (moins de 10 oses) ; glucide complexe = polyoside (plus de 10 oses) Néoglucogénèse = production de nouvelles molécules de glucose Aller d'un glucide complexe vers un glucose : catabolisme Catabolisme = jaune ; anabolisme = vert #### Digestion des glucides  Salive : Amylase coupe les molécules en complexes en petits morceaux On peut absorber les monomères de glucides à travers les muqueuses de notre bouche. On peut mettre du miel/confiture sur les muqueuses d'un animal en hypoglycémie, ça augmentera un peu sa glycémie (il n'a pas besoin de déglutir) Sucrase seulement capable de gérer des petites chaines de sucre. L'amylase peut gérer de grandes chaînes. Absorption =\> au niveau de la bouche et de l'intestin grêle. - Les glucides alimentaires - Les glucides digestibles - Simples : lactose, maltose, saccharose... - Complexes : amidons (amylose et amylopectine) et glycogène - Les glucides non-digestibles = fibres alimentaires - Présence de liaisons β enzymes animales inefficaces - Fermentescible (ce qui pourra être fermenté et donc digéré par les bactéries) enzymes bactériennes efficaces - Non fermentescible enzymes bactériennes inefficaces - Les étapes de la digestion - L'action de l'amylase salivaire - L'action de l'amylase pancréatique Musibiol - Digestion / Absorption - L'action des sucrases intestinales - Absorption au niveau de l'intestin grêle et arrivée dans la circulation sanguine #### Utilisation des glucides - **[LA GLYCOLYSE]** - Alimentaire : - Digestion de polysaccharides et de disaccharides - G6P, F6P et G3P proviennent de la conversion d'autres hexoses alimentaires - Métabolique : - Glucose produit par des précurseurs non-glucidiques ( cfr néoglucogénèse) - G6P issu du catabolisme du glycogène (cfr glycogénolyse) - **Oxydatif** : enlèvement d'atome d'H (NAD^+^ NADH,H^+^) - **Anaérobie** : ne nécessite pas d'oxygène - Pourquoi ? - Où et quand ? - [Globules rouges et cerveau] : n'utilisent que le glucose = glucodépendant - [Muscles] : utilisent le glucose (surtt post-prandiale et effort) et d'autres substrats (acides gras) - [Foie] : utilise peu le glucose (post-prandiale) sinon les acides gras  **Produits de la glycolyse :** - **Substrat (=produit princiapl) : glucose** - **Produit principal : pyruvate** - **Coenzyme : 2 NAD+ qui se transforment en NADH+, H+** - **Enzyme : (ase)** Tous les oses vont rentrer dans la voie métabolique de la glycolyse. Glycolyse peut se passer sans oxygène =\> présent dans toutes les cellules du corps. Nous avons 2 structures gluco-dépendantes (ne savent pas utiliser de lipide ou protéine comme source d'E) : cerveau et GR Glycolyse et gluconéogenèse =\> Mis en place selon la concentration des différents composés 1ere, 3^ème^ et 10^ème^ réactions sont limitantes. Les étapes limitantes se trouvent souvent aux extrémités des voies métaboliques. Les étapes limitantes nécessitent des enzymes différentes pour aller dans un sens ou dans l'autre. [Ex :] Si on a besoin de pyruvates, le corps a besoin de mécanismes afin d'empêcher les réactions vers le haut (gluconéogenèse) Néoglucogénèse = création de nouvelles molécules de glucides à partir d'éléments non glucidiques. **Les étapes de la glycolyse** La glycolyse comprend 2 phases de 5 réactions chacune : - [Phase d'investissement énergétique] : dépense de 2 molécules d'ATP par molécule de glucose - [Phase de retour sur investissement] : recette de 4 molécules d'ATP par molécule de glucose + production de NADH, H^+^ **Bilan de la glycolyse** - Bilan net direct : 2 molécules d'ATP - Bilan ultérieur plus important par la réoxydation des NADH en NAD^+^ via la phosphorylation oxydative - Les 2 molécules de pyruvates serviront de substrat pour de multiples voies métaboliques - **[RÉGULATION DE LA GLYCOLYSE ]** - La disponibilité cellulaire en glucose, dépendant elle-même de - La glycémie = taux de glucose dans le sang - De l'entrée du glucose dans la cellule grâce à des « portes d'entrée » ou transporteurs spécifiques. - La vitesse des réactions limitantes, irréversibles 1, 3 et 10 10. #### Stockage \>\< Mobilisation des glucides - **[LE MÉTABOLISME DU GLYCOGÈNE ]** - Son catabolisme en glucose-1-phosphate ou en glucose - [Digestif] à partir du glycogène (et de l'amidon) alimentaire - [Tissulaire] à partir du glycogène endogène = **glycogénolyse** - Sa synthèse tissulaire à partir du glucose = **glucogénogénèse** - Forme de stockage du glucose dans les cellules animales. - Haut intérêt énergétique - Contrôle du passage de l'une à l'autre par des voies distinctes = adaptation de l'offre en cette molécule à la demande de l'organisme. - L'intestin : - Période post-prandiale : catabolisme digestif du glycogène alimentaire (surtout amidon) - Vers les lieux de stockage sous forme de glycogène (foie et muscles) - Vers les lieux de consommation - Le foie : - Post-prandiale : stockage du glucose intestinal sous forme de glycogène = **glycogénogénèse** - Hors post-prandiale : exportation du glucose vers les tissus consommateurs [du corps] = **glycogénolyse** - Les muscles : - Au repos : stockage du glucose sous forme de glycogène = **glycogénogénèse** - En période d'activité musculaire : production immédiate de glucose utilisé [sur place] **= glycogénolyse** - Catabolisme hépatique et musculaire du glycogène - **[LA RÉGULATION GLUCOSE \>\< GLYCOGÈNE ]** - En post-prandial : stocker le glucose excédentaire dans le foie et les muscles ; - En cas de jeûne : le foie doit libérer du glucose pour le distribuer aux tissus consommateurs ; - En cas, d'activité musculaire : les muscles doivent libérer du glucose pour l'utiliser sur place. - La régulation se fait au niveau de deux enzymes clés : - Glycogène phosphorylase (activée par le glucagon) (cfr chapitre enzyme) - Synthase (activée par l'insuline) Glycogénogenèse : seulement dans foie et muscle Les muscles (égoïste) ne distribuent jamais le sucre qu'il produit. Le rôle du foie est de nourrir les autres organes quand le corps manque de sucre, le foie fournit du sucre à l'ensemble de l'organisme Foie = « compte épargne » de monomère de glucose, peut être mobilisé quand nécessaire Hyperglycémiante = a pour but d'augmenter la qtté de sucre dans le sang mobilise les réserves Glucagon : produite par le pancréas (\>\< insuline) Si manque de glucose et pas de réserve de glycogène, le corps peut utiliser des sources différentes et faire de la néoglucogenèse (= inverse de la glycolyse) Neo : se passe principalement dans le foie Epithéliums de l'IG sont capables de produire des molécules non glucidiques en glucide Si manque de glucide dans le sang (transpiration, devient pâle, tombe dans les pommes,..) Cerveau nourrit par le sucre 1^er^ touché, il se met en « sécurité » perte de conscience Utilisé au quotidien, mais surtout qd manque d'E Crampe musculaire car production de lactate ### Le métabolisme des lipides Une image contenant texte, capture d'écran, diagramme, Police Description générée automatiquement  #### Digestion des lipides - **[LES LIPIDES ALIMENTAIRES ]** **Les triglycérides** - Glycérol : glucide - Acide gras : saturé ou insaturé, longueur de chaîne variable - Saturé ou insaturé - Longueur de chaine variable mais AG à chaines \< 4 C sont hydrosolubles - **[LES ÉTAPES DE LA DIGESTION]** - Emulsification des lipides = production et stabilisation d'une émulsion - Emulsion : dispersion de gouttelettes d\'un liquide dans un autre liquide dans lequel elles ne sont pas miscibles **Absorption au niveau de l'intestin grêle** - Acides gras court (\< 4C) arrivée dans la circulation sanguine - Autres lipides arrivée dans la circulation lymphatique sous forme de chylomicron On va se concentrer sur les triglycérides ici =\> Les seuls qui sont absorbés au niveau de la [lymphe], et pas du sang. Cycle de Krebs Adipocyte = cellule graisseuse dans notre organisme Pour que les lipides soient plus accessibles à la digestion (bile) Il y a très peu d'acides gras libres. Ils sont surtout présents sous forme de triglycérides. #### Utilisation des lipides #### - **[LE MÉTABOLISME DES ACIDES GRAS]** **Origine des acides gras** - **Exogènes** : issus de l'alimentation - **Endogènes** : synthétisés surtout par le foie et les tissus adipeux en cas de régime hyperglucidique - Le **catabolisme en acétyl-coenzyme A (β-oxydation)** - **La synthèse à partir de l'acétyl-coenzyme A (lipogenèse)** - **Le stockage** (estérification) et la **mobilisation** (lipolyse) des TAG dans les adipocytes Les acides gras ont un triple rôle : - **Energétique** : source d'énergie dans la plupart des tissus - **Structural** : phospholipides et glycolipides membranaires - **Fonctionnel** : certains dérivés sont des messagers cellulaires - Les acides gras sont activés sous forme d'**acyl-coenzyme A** : - L'acyl-coenzyme A entre dans la mitochondrie - L'acyl-coenzyme A est pris en charge par l'hélice de Lynen - L'hélice de Lynen **À chaque cycle :** - L'acyl-CoA est réduit de 2 C - Elimination sous forme d'acétyl-coenzyme A Le processus se termine lorsqu'il ne reste plus que l'acétyl-coenzyme A A chaque cycle on enlève 2C. A la fin, on obtient 2 molécules d'acétil coA DONC si 18 carbones, besoin de couper 8x 1° se transformer en acétylcoA 2° se transformer en coenzyme - Exemple : Dégradation de l'acide palmitique (C16:0)  - Bilan énergétique Si on ne mange pas notre corps va utiliser ce qu'il y a dans **l'intestin.** Ensuite on utilise le glycogène (voie métabolique utilisée : **la glycogénolyse** prod de glucose) Glycogène présent dans le foie (« mère nourricière ») et dans les muscles. Quand on tombe à court de glucose, on va mobiliser ses **lipides** (besoin de temps pour pouvoir mobiliser la graisse présente dans les réserves adipeuses. Pour que notre organisme ait accès à du glucose en attendant, le corps va activer la **néoglucogenèse** (mise en place par et dans le foie il utilise ses propres molécules non glucidiques). Notre foie va utiliser les précurseurs du cycle de Krebs afin d'en faire du glucose. Au bout d'un moment arrêt du cycle de Krebs Foie va produire des corps cétoniques. Acétyl CoA va être utilisé par le foie. Quand les corps cétoniques arrivent dans le sang, ils vont être distribués à toutes les cell de l'organisme. Chaque cellule de l'organisme va les utiliser pour faire de l'Acétyl CoA et ainsi avoir plus d'énergie. Si jeune très prolongé si plus de réserve graisseuses, utilisation des protéines (muscles) Protéine est faite pour être un constituant de notre corps, pas une source d'E Notre corps va commencer à utiliser nos **protéines** comme source d'énergie. Production d'E, mais on doit éliminer la fonction amine (urée). Si le corps DOIT produire de l'E à partir d'un aa, nécessite l'élimination de sa fonction amine (déchet) Dernière source d'E utilisée, dernier recours ! #### Le métabolisme des corps cétoniques **Qu'est-ce ?** Le métabolisme des corps cétoniques comprend : - La **synthèse** à partir de l'acétyl-coenzyme A = cétogenèse - Le **catabolisme** en acétyl-coenzyme A = cétolyse **Où ?** - Cétogenèse dans les hépatocytes - Cétolyse dans les muscles et le tissu nerveux **Quand ?** - Impossibilité d'utiliser le glucose pour produire de l'ATP (jeûne prolongé ou Diabète) - Source d\'énergie privilégiée du cœur et du cortex rénal (petite production) **Rôle** En période de jeûne, dans le Foie - **Néoglucogénèse importante** Epuisement des précurseurs du cycle de Krebs surtout oxaloacétate - **β-oxydation importante** Acétyl-coenzyme A non pris en charge par le cycle de Krebs - **Cétogenèse** **Corps cétoniques** dispatchés dans l'organisme - Source d'énergie privilégiée du cœur et du cortex rénal - Source d'énergie pour les autres tissus - Seule source d'énergie en cas de jeûne pour SNC **a) La cétogenèse** - Condensation de 3 molécules d'acétyl-coenzyme A - Formation de HMG-Coa = précurseur du cholestérol et des hormones stéroïdiennes - Formation des corps cétoniques (il en existe 3 types : Acetone, Acetoacetate, D-B-hydroxybutyrate) **b) La cétolyse** - **Acétone** - Produit toxique pour l'organisme - Eliminé sous forme gazeuse lors des échanges alvéolaires - Molécule qui va être expirée - Halitose (= mauvaise haleine) et coma cétonique - **Acétoacétate et β-hydroxybutyrate** - Transporté dans l'organisme - Retransformé en acétyl-coenzyme A - Oxydation par le cycle de Krebs Cétogène = cétoformateur ### Le métabolisme des protéines Une protéine peut être recyclée.  #### Digestion des protéines Pepsine : enzyme qui coupe les liaisons peptidiques [Les étapes de clivage :] pepsine protéases di/tri-peptidases ##### [Les protéines et acides aminés alimentaires] - Rappel de la structure d'une protéine - Qualité des protéines plus important que quantité besoin de diversité - 8 acides aminés indispensables doivent être apportés dans l'alimentation - Les 12 acides aminés non indispensables sont - Apportés par l'alimentation - Synthétisés à partir d'intermédiaires métaboliques ##### [Les étapes de la digestion (but : n'avoir que des aa)] - L'action de l'HCl - Acidification du milieu dénaturation des protéines - Activateur chimique de **protéolyse limitée**  - L'action des protéases gastriques - Pepsine - Hydrolyse : Protéine Polypeptides - L'action des protéases pancréatiques - L'action des protéases intestinales - Absorption au niveau de l'intestin grêle et arrivée dans la circulation