Cours 1 - Introduction et chapitre 1 - Rappels des acquis indispensables - PDF

Biochimie-Réactions Cellulaires - L2 SV 2ème partie - Protéines: propriétés, stratégies d'étude, structure (diapositive 1) Introduction Rappel court des fonctions exercées par les protéines dans les processus biologiques Chapitre I : Acquis indispensables 1.1. Les acides aminé...

Biochimie-Réactions Cellulaires - L2 SV 2ème partie - Protéines: propriétés, stratégies d'étude, structure (diapositive 1) Introduction Rappel court des fonctions exercées par les protéines dans les processus biologiques Chapitre I : Acquis indispensables 1.1. Les acides aminés : 1.1.1. Structure des acides aminés 1.1.2. Etat d’ionisation des acides aminés 1.1.3. Classification des acides aminés 1.1.4. Propriétés spécifiques des acides aminés. 1.2. Structure covalente des protéines : la liaison peptidique 1.2.1. La liaison peptidique est une liaison amide particulière 1.2.2. La liaison peptidique présente des dimensions fixes 1.2.3. La liaison peptidique et configuration trans 1.2.4. Libertés de rotation dans la chaîne polypeptidique 1.2.5. Autre liaison covalente : la liaison disulfure 1.3. La biosynthèse des protéines 1.3.1. Généralités 1.3.2. L’ARN messager 1.3.3. Le code génétique 1.3.4. Les ARN de transfert 1.3.5. Les ribosomes 1.3.6. Le mécanisme de traduction Chapitre II: Stratégies pour l’étude des protéines 2.1. Isolement d’une protéine responsable d’une fonction 2.1.1. Fractionnement cellulaire 2.1.2. Fractionnement des protéines 2.1.3. Dosage des protéines 2.1.4. Analyses des protéines par électrophorèse 2.1.5. Détermination de la masse molaire 2.2. Composition chimique d’une protéine 2.2.1. Composition globale 2.2.2. Séquence Chapitre III : Structure spatiale des protéines. 3.1. Conformation des protéines 3.2. Les différentes liaisons covalentes et non covalentes 3.2.1. La liaison covalente 3.2.2. Les liaisons non covalentes 3.3. Les 4 niveaux d’organisation structurale 3.4. Les structures secondaires 3.4.1. Les hélices , 3.4.2. Les feuillets  3.4.3. Les coudes et les boucles 3.4.4. Motifs de structure secondaire et exemples 3.5. Les structures super secondaires : notion de motif structural 3.5.1. Représentations schématiques et diagrammes topographiques 3.5.2. Les motifs    3.5.3. Les motifs   3.5.4. Les motifs mixtes. 3.6. La structure tertiaire : notion de domaine 3.7. La structure quaternaire Chapitre IV : Les différentes classes de structure des protéines 4.1. Les structures à domaine alpha 4.1.1. Faisceau à 4 hélices 4.1.2. Reploiement globine 4.2. Les structures bêta antiparallèles 4.2.1. Tonneau alterné 4.2.2. Tonneau à « clé grecque » 4.2.3. Tonneau « gâteau roulé » 4.3. Les structures alpha/bêta 4.3.1. Tonneau alpha/bêta fermé 4.3.2. Feuillet ouvert 4.4. Les structures alpha + bêta 4.5. Exemples de relations structure/fonction 4.5.1 Hémoglobine et transport de l’oxygène 4.5.2. Anticorps et reconnaissance de l’antigène Introduction (Diapositive 2): Les protéines furent étudiées par le chimiste hollandais Mulder (1802- 1880). Le terme protéine leur fut donné en 1838 (terme suggéré par un autre chimiste suédois Berzelius) : vient du grec ancien prôtos ou (proteios) qui signifie premier, essentiel (qui vient en premier). Ceci fait référence au fait que les protéines sont indispensables à la vie et qu'elles constituent souvent la part majoritaire du poids sec des cellules. Constituants cellulaires les plus abondants, elles jouent des rôles prépondérants dans la plupart des processus biologiques: métabolisme, architectures cellulaire et tissulaire, signalisation cellulaire, communications intra et extracellulaire, défense ou attaque de l’organisme, motricité. Elles exercent en effet des fonctions très diverses dans les organismes. Elles peuvent être enzyme, régulateur, hormone (insuline, hormone de croissance), récepteur, anticorps, toxine, transporteur (hémoglobine pour vertébrés ou hémocyanine pour invertébrés et O2, sérumalbumine et Cu2+, transferrine et Fe2+, et protéines impliquées dans le transfert d’électrons), élément de structure (protéine du cytosquelette, microtubules et microfibrilles, tubuline et actine, avec rôle dynamique et statique). Elles peuvent aussi être protéines de réserve (fournissant énergie et acides aminés, disponibles pour la croissance du jeune organisme comme l'ovalbumine de l'œuf ou les caséines du lait) ou permettre le stockage de petites molécules (ferritine et Fe2+, myoglobine et O2). Elles peuvent être secrétées, intracellulaires solubles ou membranaires. (Diapositive 3): Les protéines sont des polymères d’acides aminés. Il y a 20 acides aminés constitutifs dont l’ordre d’enchaînement est déterminé génétiquement. De cet ordre d’enchaînement, en raison des propriétés des acides aminés, vont découler la conformation (structure tridimensionnelle ou 3D) et la fonction de la protéine. Si la séquence des acides aminés constitue la structure primaire des protéines, on distingue 3 autres niveaux structuraux : - structure secondaire (premier niveau de repliement) formée localement par diverses régions de la séquence, résultant d’interactions entre acides aminés voisins sur la chaîne. Deux motifs caractéristiques sont les hélices alpha et les feuillets Bêta reliés par des boucles ou des tours ; - structure tertiaire formée par l’assemblage de ces éléments structuraux en une ou plusieurs unités compactes appelées domaines. C’est la forme fonctionnelle que prend la protéine dans l’espace. Elle résulte d'interactions entre acides aminés éloignés sur la chaîne et qui se retrouvent proches dans cette structure 3D ;- la structure quaternaire correspond à l’assemblage de plusieurs chaînes polypeptidiques (sous-unité ou monomères) pouvant constituer la protéine finale. Pour comprendre la fonction biologique des protéines, il serait fantastique de pouvoir déduire ou prévoir leur structure tridimensionnelle (spatiale) directement à partir de la séquence primaire, objectif qui justifie les efforts considérables fournis au cours de ces 40 dernières années. Nous verrons à travers le cours le résultat de ces efforts. (Diapositive 4): On peut classer les protéines en fonction de: - leur solubilité dans des solutions salines comme pour les albumines, globulines, histones; - leur forme: on distingue les protéines fibreuses dont le rayon axial (rapport de leur longueur sur largeur) est >10, qui sont insolubles dans l’eau, avec un poids moléculaire élevé, impliquées dans les tissus de soutien et de protection comme la fibrinoïne, la kératine, le collagène, l'élastine, la tubuline et les protéines globulaires, compactes, grossièrement sphériques (rayon axial