Peptides et protéines PDF

CHIMIE-BIOCHIMIE 1ère année de Médecine Pr. Chachi El Mostafa Année universitaire 2024-2025 LES PEPTIDES ET PROTÉINES 2  PLAN I. GÉNÉRALITÉS SUR LES PEPTIDES II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE III. STRUCTURE DES PROTÉINES IV. PROPRIÉTÉS DES...

CHIMIE-BIOCHIMIE 1ère année de Médecine Pr. Chachi El Mostafa Année universitaire 2024-2025 LES PEPTIDES ET PROTÉINES 2  PLAN I. GÉNÉRALITÉS SUR LES PEPTIDES II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE III. STRUCTURE DES PROTÉINES IV. PROPRIÉTÉS DES PROTÉINES V. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 1. LES HOLOPROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES 3  I.GÉNÉRALITÉS 1. Définition et nomenclature ❑ Un peptide est une molécule formée d’un enchaînement d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques (liaison amide). ❑ Liaison peptidique = réaction entre la fonction -COOH du 1er AA et la fonction –NH2 du 2ème AA avec élimination d’une molécule d’eau. C’est une liaison covalente. 4  I.GÉNÉRALITÉS 1. Définition et nomenclature Liaison peptidique : Liaison covalente entre: Le groupement COOH, branché en carbone α d’un AA1 Le groupement NH2, branché en carbone α d’un AA2 Liaison amide, lié les 2 carbones α de deux AA consécutifs 5  I.GÉNÉRALITÉS 1. Définition et nomenclature La chaîne peptidique selon le nombre d’AA est un : ❑ Dipeptide: 2 AA, tripeptide: 3 AA, (tétra, penta, hexa, hepta, octa, nona, déca, etc… ❑ Oligopeptide: Moins de 10 AA (< 10 AA) ❑ Polypeptide: nombre d’AA < 100 ❑ Protéine: nombre d’AA > 100 6  I.GÉNÉRALITÉS 1. Définition et nomenclature ❑ Le nom du peptide commence par l’AA dont le NH2 est libre (AA N terminal) c’est l’AA N° 1 toujours placé à gauche, et se termine par l’AA dont le COOH est libre (AA C terminal) toujours placé à droite. 7  I.GÉNÉRALITÉS 1. Définition et nomenclature ❑ Les AA d’un peptide, engagés dans deux liaisons peptidiques perdent leur identité d’AA, sont appelés résidus aminoacyle: on remplace le suffixe « ate » ou « ine» du nom de l’AA par-yl leur nom se terminent par le suffixe ‘’yl’’ : exemple: alanyl, aspartyl, tyrosyl …. ❑ Le résidu C terminal, garde l’identité d’un AA, et cela indique que son COOH n’est pas impliqué dans une liaison peptidique. 8  I.GÉNÉRALITÉS 1. Définition et nomenclature Exemple d’un peptide Écriture de tétrapeptide : glutamyl-cystényl-lysyl-glycine 9  I.GÉNÉRALITÉS 2. Propriétés de la liaison peptidique ❑ La liaison peptidique est hydrolysable en milieu acide concentré et à chaud. ❑ Un peptide possède de nombreux groupements ionisables libres (extrémités N et C terminales, groupements ionisables des radicaux R): existe sous de nombreuses formes ioniques différentes, il possède un pHi. ❑ Les peptides (sauf les di et les tripeptides) mise en évidence par la réaction du biuret (complexe violet avec les ions cuivriques en milieu alcalin) caractérisation de la liaison peptidique. 10  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 1. LE GLUTATHION Tripeptide : γ-glutamyl-cystéinyl-glycocolle NB: Glu est associé à la Cys par son COOH γ 11  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 1. LE GLUTATHION ❑ Présent dans toutes les cellules de l’organisme, puissant antioxydant. ❑ Participe à l’élimination des radicaux libres très toxiques pour les cellules grâce à sa fonction thiol (SH). ❑ Existe sous deux formes: forme réduite « GSH » et une forme oxydée dans laquelle deux molécules de glutathion sont liés par un pont disulfure « G-S-S-G ». 12  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 1. LE GLUTATHION 13  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 1. LE GLUTATHION 14  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 1. LE GLUTATHION ❑ Les deux molécules de GSH s’oxydent et cèdent leurs hydrogènes aux peroxydes (agressifs pour les cellules) qui seront réduit (neutralisés) ❑ La glutathion réductase permet la régénération de la forme réduite (G-SH) en utilisant comme coenzyme le NADPH, H+ (voie des pentose phosphates). Intérêt: Ne pas interrompre le processus de détoxification 15  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 2. LES PEPTIDES HORMONAUX ❖ Ocytocine: hormone hypothalamique (9AA) contraction du muscle lisse de l’utérus lors de l’accouchement et des glandes mammaires pour la lactation. ❖ Vasopressine (ADH): hormone hypothalamique (9AA), o Favorise la réabsorption rénale de l’eau, elle diminue donc le volume des urines : hormone antidiurétique o Augmente la pression sanguine : hormone hypertensive 16  II. PEPTIDES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE 2. LES PEPTIDES HORMONAUX ❖ Insuline Secrétée par les cellules β des îlots de Langerhans de pancréas Formée de 2 chaînes peptidiques: chaîne A (21AA) et la chaîne B (30 AA) liées par deux ponts disulfure. C’est l’hormone hypoglycémiante ❖ Glucagon Sécrété par le pancréas: cellules α des îlots de Langerhans. Formée d’un peptide de 29 acides aminés. C’est une hormone hyperglycémiante 17 LES PROTÉINES  I. GÉNÉRALITÉS ❑ Les protéines sont des macromolécules complexes (C,H,O, N, S) formées d’un grand nombre d’acides aminés réunis entre eux par des liaisons peptidiques ❑ Toutes les protéines de toutes les espèces du virus à l’homme sont construites à partir de 20 AA «protéinogènes» ❑ L’ordre dans lequel les AA se combinent est appelé séquence, il est déterminé génétiquement dans les chromosomes. ❑ Les protéines adoptent une structure bien définie dans l’espace qu’on appelle conformation. Cette conformation est indispensable à leur activité biologique. 19 Importance biologique: ❑Quantitative (50% du poids sec de la cellule) ❑Qualitative: participe à toutes les fonctions cellulaires Information génétique s’exprime sous forme de protéines 20 Plusieurs rôles biologiques: ❑ Protection (les anticorps) ❑ Régulation (récepteurs hormonaux et facteurs de transcription) ❑ MOuvement (actine et myosine) ❑ Transport (l’hémoglobine) ❑ Energie (AA utilisables comme substrat énergétique) ❑ Influx nerveux (Rhodopsine= protéines photo-réceptrice des batônnets de la rétine) ❑ Enzyme (catalyseurs des réactions biochimiques) ❑ Structure (collagène) 21  II. STRUCTURE DES PROTÉINES ❑Les protéines ont une structure bien définie dans l’espace. ❑On distingue 4 niveaux de structure de complexité croissante: o Structure primaire o Structure secondaire o Structure tertiaire o Structure quaternaire 22  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE ❑ La structure primaire ou structure covalente d’une protéine correspond à l’ordre d’enchaînement des acides aminés, reliés entre eux par des liaisons peptidiques (covalentes) ❑ La séquence commence par l’AA Nt et se termine par l’AA Ct, cette succession correspond au sens de la traduction de la protéine 23  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE ❑ La structure primaire inclus aussi les ponts disulfures ❑ La seule structure qui est codée génétiquement, ❑ La structure primaire détermine les autres niveaux structuraux qui sont post traductionnels: secondaire, tertiaire, quaternaire 24  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. LA STRUCTURE SECONDAIRE ❑ Résulte de l’organisation spatiale de la chaîne polypeptidique grâce à l’établissement de liaisons hydrogènes entre des acides aminés espacés les uns des autres dans la structure primaire. ❑ Ces liaisons hydrogènes s’établissent entre CO d’un AA et NH d’un autre plus loin. ❑ Deux types de structures secondaires : Hélice α Feuillet plissé β 25  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. LA STRUCTURE SECONDAIRE 1. Structure hélicoïdale en hélice α Le polypeptide initiale s’enroule en une structure hélicoïdale stabilisée par des liaisons hydrogènes qui s’établissent à l’intérieur de la chaîne entre l'oxygène d’un groupement carboxylique -C=O et l'hydrogène d'un groupement aminé – NH. 26  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. LA STRUCTURE SECONDAIRE ❑ Liaison hydrogène entre C=0 d’une liaison peptidique i avec l'atome d'hydrogène (N-H) de la liaison peptidique (i+4). 27  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. LA STRUCTURE SECONDAIRE 2. Structure en feuillet plissé β ❑ Etablissement des liaisons hydrogènes entre des segments différents du peptide ❑ Ces segments peuvent appartenir à la même chaîne ou des chaînes différents ❑ L’association de deux brins replié un feuillet plissé β 28  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. LA STRUCTURE SECONDAIRE 2. Structure en feuillet plissé β Le sens peptidique des deux brins adjacents peut être: ❑ de même orientation, les feuillets sont dits parallèles ❑ d’orientation opposée, les feuillets sont dits antiparallèles. ❑ Les brins antiparallèles sont les plus stables. 29  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. LA STRUCTURE TERTIAIRE ❑ C’est l’agencement dans l’espace des différents éléments secondaires, en constituant une géométrie 3D qui permet des fonctionnalités nécessaires et particulières. ❑ La chaîne se replie sur elle-même pour donner la forme la plus stable possible avec un nombre élevé de liaisons faibles ce qui lui donne un aspect globulaire. ❑ Elle met en relation les résidus éloignés dans la structure primaire 30  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. LA STRUCTURE TERTIAIRE Les interactions qui contribuent à maintenir cette configuration spécifique de la protéine peuvent être de différents natures: Liaison covalente: pont disulfure (entre 2 Cys) Liaison ionique: interaction entre groupements chargés opposées Liaison hydrogène Liaison hydrophobe entre groupes apolaires qui subissent la répulsion par l’eau favorisant leur rapprochement. Forces de Van der Waals entre groupes apolaires 31 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. LA STRUCTURE TERTIAIRE 32 ❑ Les chaînes latérales polaires des résidus (R) des AA s’orientent vers la surface de la protéine, alors que les chaînes latérales apolaires sont dirigées vers l’intérieur pour fuir l’eau ❑ La structure tertiaire détermine et assure les fonctions biologiques d’une protéine. Tout traitement déstabilisant cette structure supprime la fonction biologique de la protéine: on parle d’une dénaturation. 33  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 4. LA STRUCTURE QUATERNAIRE ❑ Association de plusieurs sous unités dites «monomères » ou « protomères » liées entre elles par: Des liaisons hydrogène, liaisons ioniques, liaisons hydrophobes 34  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 4. LA STRUCTURE QUATERNAIRE ❑ Exemple: l’hémoglobine humaine de l’adulte formée de 2 chaînes peptidiques α et de 2 chaînes peptidiques β qui constituent 4 sous unités ❑ Une modification structurale de l’une des sous unités, retentit sur la structure tertiaire de toute la protéine anémies 35 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 5. LA STRUCTURE Iaire IVaire 36  II. STRUCTURE DES PROTÉINES 6. LA DÉNATURATION DES PROTÉINES ❑ C’est la perte de la conformation des protéines par rupture des liaisons secondaires. ❑ La dénaturation est le plus souvent irréversible et entraine la perte de l’activité biologique de la protéine. ❑ Elle peut être causée par de nombreux agents physiques et chimiques: chaleur, les pH extrêmes, détergents anioniques (SDS), urée et sels de guanidine 37  III. PROPRIÉTÉS DES PROTÉINES 1. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES 1. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES: o Solubles dans l’eau o Absorbent dans l’UV o Sont optiquement actives o thermocoagulation 38  III. PROPRIÉTÉS DES PROTÉINES 2. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES 2. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES: Fixation non enzymatique du glucose= glycation ❖ La glycation des protéines cétoamines ❖ Perturbe la structure des protéines à partir d’un certain taux de glycation (hémoglobine glyquée=Hb1Ac) 39  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES ❑ Holoprotéines: formées uniquement d’AA : Les holoprotéines solubles globulaires Les holoprotéines solubles fibrillaires Les holoprotéines insolubles fibrillaires ❑ Hétéroprotéines: constituées d’une partie protéique, et d’une partie non protéique 40  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 1. LES HOLOPROTÉINES LES HOLOPROTÉINES SOLUBLES GLOBULAIRES: ❖ Histones: pHi = 10, dans le noyau des cellules les nucléoprotéines ❖ Albumine: représente 60% des protéines sériques, PM= 68000, la plus mobile en électrophorèse à pH 8,6, rôle majeur dans le maintien de la pression oncotique et le transport sérique de différentes substances (AG, médicaments, hormones, ….) ❖ Les globulines: représente 40% des protéines sériques, classés en α, β1, β2 et γ globulines selon leur mobilité électrophorétique. 41  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 1. LES HOLOPROTÉINES LES HOLOPROTÉINES SOLUBLES GLOBULAIRES: Albumine et globulines 42  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 1. LES HOLOPROTÉINES a. LES HOLOPROTÉINES SOLUBLES FIBRILLAIRES: La fibrine: protéine de la coagulation du sang L’actine et la myosine: responsables de la contraction musculaire b. LES HOLOPROTÉINES INSOLUBLES FIBRILLAIRES: Sont les protéines de structure des tissus Le collagène: constituant du tissu conjonctif de la peau, les os, les muscles (soutien, nutrition, défense) Les kératines: protéines de revêtement, kératines molles (peau), et kératines dures (cheveu, poil, ongle). 43  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES Deux parties: ❑ Une partie protéique: succession d’AA ❑ Une partie non protéique qui peut être: o Groupement phosphorique Phosphoprotéines o Pigment coloré Chromoprotéines o Acide nucléique Nucléoprotéines o Un sucre Glycoprotéines o Un lipide Lipoprotéines 44  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES ❖ PHOSPHOPROTÉINES: Protéine + Ac phosphorique Liaison ester relie la sérine et thréonine à l’acide phosphorique, (la caséine du lait, phosphoprotéines du jaune d’œuf) ❖ LES CHROMOPROTÉINES : protéines colorées, Protéine + groupement prosthétique, contenant un ion métallique L’hémoglobine: pigment respiratoire de globule rouge, constitué d’une protéine incolore « globine », et d’un composé coloré contenant le fer «hème» Fonction: transfert de l’O2 des poumons vers les tissus, et transporte le CO2 des tissus vers le poumon. 45  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES ❖ LES CHROMOPROTÉINES : Myoglobine: pigment respiratoire du muscle strié Les cytochromes: chromoprotéine à activité enzymatique, assure le transfert d’électrons dans la chaine respiratoire mitochondriale Les catalases et les peroxydases: chromoprotéine à activité enzymatique, décomposition des peroxydes formés au cours du Métabolisme. 46  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES ❖ LES GLYCOPROTÉINES: ✓ Protéines liées de façon covalente à une séquence glucidique ✓ Les glycosylations se font sur le N d’un résidu Asparagine (N-glycosylation) ou sur le OH d’un résidu Sérine ou Thréonine (O- glycosylation). ✓ Localisées dans les membranes cellulaires, plasma et tissus conjonctifs 47  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES ❖ LES GLYCOPROTÉINES: Les Mucines: assurent la protection des épithéliums contre l’action des enzymes protéolytiques Les immunoglobulines (anticorps) : immunité humorale Les glycoprotéines du groupe sanguin: sont des glycoprotéines localisées à la surface des hématies. Elles doivent leur spécificité à leur séquence glucidique. Détermine les groupes sanguins 48  IV. CLASSIFICATION DES PROTÉINES 2. LES HÉTÉROPROTÉINES ❖ LES LIPOPROTÉINES: Assurent le transport des lipides dans le plasma sanguin 49 Merci de votre attention