Cours Protéines 1.pptx

L2 S3 - Biochimie Cours : Nicolas Bayan Philippe Minard Biochimie des protéines Philippe Minard Cours 1: Quelques questions essentielles sur les protéines … • • • • • • • • • • • Quelle quantité de protéines dans les organismes vivants? Combien de protéines différentes dans une cellule ? 1gene...

L2 S3 - Biochimie Cours : Nicolas Bayan Philippe Minard Biochimie des protéines Philippe Minard Cours 1: Quelques questions essentielles sur les protéines … • • • • • • • • • • • Quelle quantité de protéines dans les organismes vivants? Combien de protéines différentes dans une cellule ? 1gene = 1 protéine ? Les protéines et les peptides : des chaînes de quelle longueur ? « L’espace » des séquences : quelle dimension? Quelles « fonctions » biologiques possibles? Formes et fonctions. Niveaux de structure 1 2 3 et 4 Comment est codée la forme de chaque protéine ? Polymères, séquences et information D’où vient la séquence de chaque protéine ? Importance des protéines Quantitativement – Typiquement 70% masse vivante : eau – Le reste (30%) pour moitié composé de protéines – Toutes les formes vivantes , y compris les virus comportent des protéines variées Pas de vie sans protéines! mbien de protéines différentes pour faire un organis Human genome 20 000 genes codant pour des • Environ protéines chez l’homme • Environ 4280 chez E. Coli Mais toutes les 20000 protéines ne sont pas présentes tout le temps, ni dans toutes les cellules ! L’interieur d’une cellule Prokaryote Eukaryote cytoplasme noyau Illustration by David S. Goodsell, the Scripps Research Institute la composition en protéines varie selon les types de cellule Cellule muscle strié Illustration by David S. Goodsell, the Scripps Research Institute Globule rouge Environ 20 000 genes codent pour des protéines chez l’homme Mais est ce que une séquence codante = une protéine ???? En fait pas exactement…. Avec une séquence codante les cellules font parfois (souvent) plus qu’une seule protéine ènes au protéines, une source de complexité: l’épissage alte Des genes aux protéines (2): une autre source de complexité: les protéines peuvent étre modifiées après leur synthèse Modification post traductionnelles Donc : Combien de protéines différentes ? • Genome humain: environ 20000 séquences codant des protéines Mais : épissage alternatif et Modification post traductionnelles avec une séquence la cellule peut produire plusieurs formes de protéines pas exactement identiques Probablement 1 million de « protéoformes » protéines sont constituées de chaînes polypeptidiq L’enchainement des acides aminés Liaison peptidique 2 AA= Un dipeptide 3AA = un tripeptide 4 …………..tetra 5……………penta ……etc Une chaîne polypeptidique un AA lorsqu’il est dans une protéine : un résidu Peptides et protéines : quelles différences ? 1 La taille : On appelle peptide des séquences moins longues : Typiquement entre 2 et 30 résidus environ La taille des protéines est typiquement comprises entre 100 et 1000 résidus 2 la structure : les peptides n’ont en général pas de structure secondaire ou tertiaire Protéine Peptide stable mbien de protéines différentes peut il théoriquement exister? Une petite protéine fait de l’ordre de 100 résidus : combien existe il de sequences différentes possibles de la taille d’une protéine (disons 100 résidus) ? AA 1 AA 2 20 possibilités x 20 100 Il peut exister 20 AA AA3 x AAn 20 x…………..x 20 = 20n protéines différentes longues de 100 Si on voulait mettre dans un tube 1 seule molécule de toutes les protéines possibles de 100 résidus : cela ferait quelle masse? calcul : 100 x 110 x 20100 x1/(6x1023) en gr soit environ 2x10107 k g Masse du soleil : Les protéines : des fonctions trés diverses • Catalyse : enzymes • Energie : production d ’ATP, photosynthese • Transport d’un organe à l’autre (hemoglobine) et de part et d’autre de la membrane cellulaire (pompes , canaux) • Formes, mouvement: cytosquelette, moteurs • Communication entre cellules et dans la cellule: Récepteurs, hormones, protéines de signalisation • Gestion de l’information génétique (replication de l’ADN, Réparation, transcription, régulation de Les protéines ont des caractéristiques commune Complexe un répresseur et son site sur l’ADN Complexe entre l’hormone de croissance et son récepteur Fonctions biologiques = Reconnaissance moléculaire Niveaux de structure des protéines où provient l’information de séquence et de structur L’ADN est transcrit en ARN l’ARN est traduit en séquence polypeptidi Mais qui indique à chaque séquence comment se replier ?: Une machinerie cellulaire? séquence polypeptidique se replie D’où provient l’information de forme ? Une protéine : la ribonucléase peut étre « dénaturée » C Anfinsen (Nobel 1972) Et renaturée ! même hors de tout contexte cellulaire Toute l’information nécessaire au codage de la forme est contenue dans la séquence Polymères, séquence, et information Co-Polymère chimique Pas de séquence définie, ou seulement très simple => pas de structures complexes comme pour les protéines Co-Polymere biologique Dans l’ADN, l’ARN et les protéines , les lettres sont Dans un ordre défini: comme dans une phrase. L’ordre des acides aminés d’une protéine ne peut pas etre obtenu en D’où provient « l’information » : la séquence de chaque protéi • Chaque séquence de protéine provient d’un gène • Chaque gène d’un organisme est une copie d’un gène parental • La probabilité d’une erreur lors de chaque copie de la séquence est faible mais non nulle • Après n générations les changements devraient s’accumuler, on devrait obtenir une population diverse • Un changement de séquence ne se propage dans la population que si les organismes qui l’ont reçu peuvent survivre et se reproduire Darwin ( Carnet , 1837) Pour Résumer : quelques idées importantes…  une séquence de protéine (ou d’ADN) contient de l’ information comme un texte, de la musique, ou une image. L’information peut se transmettre au delà du support sur laquelle elle est inscrite.  Les protéines adoptent spontanément une forme dans l’espace. Cette forme permet la reconnaissance moléculaire et la fonction biologique  Toute l’information nécessaire au codage de la forme est contenue dans la séquence (Anfinsen)  Les molécules biologiques peuvent évoluer. Chaque séquence de protéine provient de la copie d’une information parentale, et sur la longue durée résulte d’un processus historique : l’evolution Dans chaque protéine, il y a la mémoire des essais réussis au cours de l’histoire de la vie…