LES PROTIDES Introduction ✗ ✗ ✗
Le terme protide regroupe AA + peptides + protéines Les AA sont les molécules de base des protéines 200 AA connus mais seulement 20 constituent nos protéines
✔ Peptides : association covalente de plusieurs AA reliés les uns aux autres par des liaisons peptidiques ✔ Oligopeptides : 2 à 10 AA ✔ Polypeptides : plus de 10 AA ✔ Protéines : Plus de 100 AA
On distingue dans les protéines : – Les Holoprotéines : que des AA – Les Hétéroprotéines : AA + glycane
Chapitre 1 : Les acides aminés I – Nomenclature et classification des acides aminés
Parmi les 20 AA, 19 ont la structure suivante :
En fonction du pH : – La fonction carboxyle peut se ioniser → COO– La fonction NH2 peut se ioniser → NH3+ Certains AA sont ionisés car ils possèdent un groupement ionisable dans la chaîne latérale Si R différent de H → C*, on peut avoir alors des stéréoisomères :
La série de l'AA dépend de la position de la fonction amine : – A gauche → Série L – A droite → Série D La plupart des AA naturels sont de la série L mais dans des peptides bactériens, on peut trouver des série D Nomenclature grec :
Classification : ➢ Selon la nature chimique du groupement de la chaîne latérale AA aliphatiques : R = chaîne carbonée plus ou moins longue, linéaire ou branchée qui correspond aux AA suivants → Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine AA hydroxylés (OH) : Sérine et Thréonine AA soufrés : Méthionine et Cystéine AA acides : COOH → COO- (ionisable) qui correspond aux AA suivants → Acide glutamique et l'Acide aspartique AA basiques : Lysine, Arginine (groupement guanidyl) et l'Histidine (ionisables) AA de type amide : groupement CO -NH2 → Glutamine et Asparagine AA aromatiques et hétérocyclique : Noyau phényl → Phénylalanine. Noyau indol → Tryptophane. Noyau phénol → Tyrosine. Noyau imidazole → Histidine
➢ Selon leur caractère hydrophile (polaire) ou hydrophobe (apolaire) Hydrophile : Groupements accepteur d'électrons (groupement hydroxyles) Ionisables Hydrophobe : Chaîne carbonés plus ou moins longue Noyaux aromatiques La nomenclature : *Code à 3 lettres En générale, il fait référence aux 3 première lettres Alanine → Ala Glutamine → Gln Acide glutamique → Glu Asparagine → Asn *Code à 1 lettre Il fait référence soit par la première lettre ou la phonétique Certains AA doivent être apportés par l'alimentation La Valine, Leucine Isoleucine, Thréonine, Méthionine, Lysine, Phénylalanine et le Triptophane sont indispensable. L'histidine et l'Arginine sont indispensable aux enfants en bas âges ✗
Glycine
R = H → Le plus simple ✗
Alanine
R = CH3 ✗
Cystéine
R = CH2 – SH. Ce groupement SH peut former des liaisons covalentes de type pontdisulfure. Cystine → 2 Cystéines reliées par un pont disulfure
Les principaux acides aminés (à connaitre)
II – Propriétés physico-chimiques A – Propriétés physiques 1 – Pouvoir rotatoire A l'exception de la glycine, les autres AA vont présenter des activités optiques car ils possèdent des isomères → déviation de la lumière polarisé → dextrogyre, levogyre 2 – Absorption d'UV Tous les AA absorbe à une longueur d'onde inférieur à 230 nm sauf 3 AA qui vont avoir la particularité d'absorber à des longueur d'onde entre 250 et 300 nm. Trp et Tyr → 280 nm et Phe → 260 nm B – Propriétés chimiques 1 – Ionisation des AA Tous les AA possèdent 2 fonctions ionisables : R – COOH → R – COO- + H+ (acide faible) R – NH2 + H+ → R – NH3+ (base faible) Du fait de ces 2 fonctions, ont dis que les AA sont amphotères pKa = -log Ka Plus le pKa diminue, plus l'acidité augmente AA neutre : Glycine R = H
➢ pHi (pH isoélectrique) : pH pour lequel la migration de votre AA est nul lorsque l'on place cet AA dans un champ électrique (l'AA correspond au zwitterion) ➢ pi (point isoionique) : pH où la charge nette de la molécule est nulle pHi = pi = ½ ( pKa1 + pKa2 ) ~ 6
AA acide : Acide aspartique
pHi = pi = ½ ( pKa1 + pKa2 ) ~ 3 AA basique
pHi = pi = ½ ( pKa1 + pKa2 ) ~ 9,6 ✔ Dans une protéine COOH et NH2 réagissent pour former la liaison peptidique donc il ne peuvent plus être ionisés alors la charge de la protéine dépendra de la chaîne latéral 2 – Propriétés dues à la fonction COOH a – Décarboxylation
– sérine : produit de décarboxylation : éthanolamine (précurseur des phospholipides membranires – histidine : produit de décarboxylation : histamine (vasodilatateur) – acide glutamique : produit de décarboxylation : GABA (neurotransmetteur) b – Estérification par des alcools
c – Réduction
3 – Propriétés dues à la fonction NH2 a – Désamination (enlève la fonction amine) *Désamination oxydative • aminoacide oxydase *Désamination par une deshydrogenase
✔ Le produit NH3 est éliminé grâce au cycle de l'urée b – Transamination ✗
Transfert d'un groupe α – amine d'un AA à un céto-acide par une AMINOTRANSFERASE
AA 1 + α cétoacide 2 ↔ AA 2 + α cétoacide 1 c – Réaction de Maillard (vu dans les glucides) d – Réaction d'Edman (Carbamylation) Cette réaction permet d'identifier un AA en première position N Terminal e – Réaction de Sanger (Amylation) Cette réaction permet d'identifier un AA en première position N Terminal
4 – Propriétés due à la fonction amine et acide carboxylique ✗
TP pour détecter les AA
5 – Propriétés due à la chaîne latérale R *Phosphorylation ✗
Sérine ou thréonine phosphorylé grâce a des kinases et de l'ATP
– Enzyme faiblement active – Enzyme phosphorylé 100 % active – Le contraire est possible Ex : Glycogène phosphorylase dégrade le glycogène pour liberer le glucose *Glycosylation ✗
Transférer une partie glucidique sur une protéine
Glycoprotéine : – N-glycoprotéine (Asn) – O-glycoprotéine (Ser, Thréonine) *Iodination ✗
Fixation de molécule d'iode sur la tyrosine *Acétylation
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Sur des lysine *Méthylation
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Sur la lysine → peut favoriser l'intéraction avec l'ADN et modifie l'expression de certains gênes
Chapitre 2 : Les peptides I – Liaison peptidique ✗
C'est une liaison de type amide :
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La liaison peptidique :
✔ Les AA peuvent porter le suffixe -yl sauf pour le dernier AA (exemple : Glycyl-AlanylValine) ✔ Absorbe à 214 nm II – La géométrie de la liaison peptidique
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Cette liaison implique que la liaison est rigide et plane, il n'y a pas de rotation entre le carbone et l'azote, en revanche, on va pouvoir avoir des rotations autour du carbone α, on va pouvoir avoir ds arrangement dans l'espace qui donne des structures hélice a α ou feuillet plissé β
III – Détermination de la structure d'un peptide Composition totale en AA – Il faut casser la liaison peptidique – Technique cinématographique – • –
Séquence Je cherche l'AA en N ter → Réactif d'Edman ou réactif de Sanger Exopeptidase : L'aminopeptidase qui part de l'extrémité N terminal du peptide et casse les liaisons au fur et à mesure Carboxypeptidases
• Endopeptidase : – Trypsine (tombe souvent à l'examen), elle coupe la liaison peptidique engageant les AA basiques, elle coupe côté C terminal (Lys, Arg) – Chymotrypsine : Phe, Trp, Tyr – Pepsine : Tyr, Trp, Phe, Leu – Thermolysine IV – Les peptides d'intérêts Glucathion (à connaître, tombe souvent à l'examen) → action antioxydante, protège la cellule, constitué de 3 AA : acide glutamique – cystéine – glycine
Aspartame → Ce n'est pas un sucre mais il a un pouvoir sucrant 200 fois plus grand que le sucre. Acide aspartique lié a la phénylalamylméthylester
Chapitre 3 : Les protéines I – Introduction et classification – Protos : premier car important dans le domaine biologique – Protée : personnage de la mythologie qui changeait de forme
On peut classer les protéines selon : Leur forme : – Protéines fibreuses – Protéines globulaires Leur solubilité : – Protéines insolubles dans des conditions physiologiques (protéines du cheveu) – Protéines solubles dans des conditions physiologiques (protéines du lait) – – – – – –
Leur fonctions biologiques : Protéines de transports (hémoglobine) Protéines qui sont des catalyseurs biologiques (les enzymes) Protéines de structures (collagène pour le tissu conjonctif) Protéines de défenses immunitaires Protéines de mouvements ou contractions (actine, myosine) Protéines de régulation des mécanismes cellulaires
Leur composition chimique : – Holoprotéines – Hétéroprotéines
II – Les 4 niveaux de structure d'une protéines
La structure primaire
C'est l'ordre d'enchainement des AA donc la séquence en AA. Cet ordre est établie par le code génétique
La structure secondaire
C'est le repliement structuré et régulier dans l'espace de segment de la chaîne polypeptitique soit : – En hélices α – En feuillets plissées β Les liaisons hydrogènes jouent un rôle extrêmement important dans l'établissement de ces structures
La structure tertiaire (folding)
Repliement de toute la chaîne polypeptidique dans l'espace. Les protéines chaperonnes aident à mettre en conformation les protéines
La structure quaternaire
Formé de l'association d'au moins 2 chaînes polypeptidiques et concerne les protéines oligomériques. Chacune de ces chaînes est appelée protomère (ou sous-unité)
III – Les différents types de liaison 1 – Liaisons covalentes (« haute énergie ») → liaison peptidique
→ formation de ponts disulfures *entre AA (cystéine → cystine)
*interchaîne
2 – Liaison non covalentes A – Liaisons hydrogènes ➢ Il faut un donneur d'hydrogènes : H est porté par un atome électronégatif (oxygène ou azote) ➢ Il faut un accepteur (atome électronégatif portant un doublet électronique libre comme l'oxygène et l'azote B – Liaisons hydrophobes A savoir mais pas de détail pour ce type de liaison C – Liaison ioniques Entre AA chargés mais de charges opposées → AA acides (-) comme (Glu, Asp) → AA basiques (+) comme (lysine et l'arginine) D – Force de Van der Waals Quand 2 atomes sont proches les uns des autres leurs noyaux et nuages électroniques vont s'attirer
IV – Les structures secondaires 1 – Hélices α
3,6 AA par tour d'une distance de 5,4 angström = 0,54 nm Les chaîne latérale ont tendance à se mettre à l'extérieur pour éviter l'encombrement stérique La proline déstabilise l'hélice et bloque cette rotation en revanche l'alanine et l'acide glutamique favorise la spiralisation
2 – Feuillets plissés β
✔ – – –
Certaines protéines constituées : Uniquement d'hélice α Uniquement feuillets plissés β De Feuillets plissés β et d'hélice α 3 – Coudes β 4 AA engagés dans ce type de coude et la proline favorise la formation de coudes
4 – Pelote statistique ou boucle Structure non ordonnée V – Protéines fibreuses Scléroprotéines (insoluble dans l'eau) forme des fibres ou fibrilles essentiellement constituées d'hélices α Kératines : – « dures » → protection ou surface (ongle, cheveux, poils, sabot...) – « moles » (cellules épithéliales) Kératines α pour les cheveux Collagène dans la matrice extracellulaire → tissus conjonctifs (ex : cartilage) synthétisé par les fibroblaste, chondroblaste et ostéoblaste La gélatine → collagène bouilli Fibroine → plein de feuillets plissés β → une sorte de mille feuilles Spidroine → toîle d'araignée VI – Protéines globulaires Protéines sphéroides → enzymes, anticorps, albumine … V – Hétéroprotéines Hémoglobine possède une structure quaternaire constitués de 4 protomères (2 α, 2 β) Globine = partie protéine (96 % ) Protéines porphyrique (transporteurs d'oxygène ou cofacteur) et non porphyrique