Les protéines. I- Définition

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Simone Ruel
il y a 7 ans
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1 Les protéines I- Définition Le domaine des protéines commence à partir de 100 aa, un pm supérieur à Ce sont des macromolécules. Deux classes : - les protéines fibreuses (tissu de soutien et protection) - les protéines globulaires (activité biologique, enzymes), elles sont solubles dans lʼeau, elles ont une structure sphérique Le terme protéine vient du grec protos signifiant premier, essentiel. II- Structure des protéines 4 types de structures : structure primaire, secondaire, tertiaire, (elles dérivent lʼune de lʼautre) quaternaire (résulte de lʼassociation de plusieurs structures). 1- Structure primaire La séquence: 2HN-ALA- -SER-GLY-TRP-HIS-...-GLY-COOH N-terminal C-terminal La liaison peptidique: Elle est déterminée par différentes protéases. La chaine peptidique est reliée par la liaison peptidique, qui a plusieurs propriétés : O, C, N, H sont coplanaires. Les flèches qui indiquent que le plan peut tourner théoriquement autour de la liaison calpha-c/calpha-n dans lʼespace. (molécule pas figée, elle bouge selon certains axes) 2- Structure secondaire - Le feuillet plissé béta :

2 2 chaines peptidiques reliées par les liaisons hydrogènes. structures de type béta anti-// structures de type béta // La proline va imposer la mise en place, et la mise en place se fera de facon que la protéine soit la plus stable possible. La structure primaire impose cette structure secondaire. - lʼhélice alpha La structure est stabilisée par des liaisons H intra-caténaires. Le mouvement carboxylique va contracter une liaison H avec le 4ième aa, elle est très stable. Périodicité tous les 3, 6 aa. Les chaines latérales vont avoir un role important dans son interaction avec lʼenvironnement de la protéine, qui va avoir une influence sur la chaine, donc modifier la structure. Le caractère pathogène du prion est du à la transformation dʼune hélice alpha en un feuillet plissé béta.

3 3- Structure tertiaire La conformation de la protéine, imposée par la structure primaire. Cʼest la structure spatiale que va adopter une protéine, quand ses chaines vont se replier sur elle meme. Pour une protéine donnée on a une seule structure tertiaire possible. Elle va permettre a la protéine dʼexercer son role (role de transport, de soutien, enzymatique...). Conformation de la protéine. Elle va mettre en jeu plusieurs liaison : - les ponts disulfures : liaisons covalentes qui vont se mettre en deux restes cystéines, nombre restreints, ce sont des liaisons très stable donc difficile à rompre. - les liaisons hydrophobes vont permettre des interactions apolaires, leur nombre est important car la prop des chaines latérales a caractère hydrophobe est élevé qui confère a la région de cette protéine un caractère hydrophobe : environnement dans lequel le substrat va venir se loger. Elle favorise les échanges avec la molécule - les liaisons hydrogènes : mise en jeu des groupements hydroxyle (par ex O a charge négative), elle ne sera favorisée quʼen absence dʼeau, liaison apolaire entre une petite molécule (substrat) et le reste de la protéine (enzyme). Elles existent par les chaines latérales et vont participer au maintien de cette structure 3. - les liaisons ioniques : interactions électrostatiques : cʼest le rapprochement entre un groupe carboxylique et le groupe NH3+. Lʼexistence de ces liaison va dépendre de la force ionique du milieu et le ph du milieu. Elles participeront a la structure seulement si elles sont dans une région apolaire. Les zones polaires ont une interactions avec le milieu. Les chaines apolaires seront orientés vers lʼintérieur de la molécule et les polaires vers lʼextérieure de la protéine ce qui va permettre des interactions avec lʼeau mais avec des ions du milieu et avec dʼautres constituants.

4 Ex : la ribonucléase : cʼest un enzyme qui comporte une seule chaine 34+/04/+$#2$0."5*,+$)# #$%&'"(&)"*+,-.+/+0" Ces cys sont très éloignées les unes des autres dans la structure primaire. 34+/04/+$#4$+4,*,+$# Les lysines et les histidines sont très proches lʼune de lʼautre dans lʼespace : création dʼune zone hydrophobe. Les aa sont ici très proches.

5 Les liaison H vont stabiliser cette région de la protéine. 4- La structure quaternaire 4 chaines polypeptidiques : protéines constituées des oligomères, lʼensemble fait un tétramère. Lʼactivité de cette protéine est liée a la présence de ces 4 monomères liés les uns aux autres : réalisé grace a des liaisons hydrophobe, et ces zones hydrophobes vont se trouver en surface de la protéines et vont faire des liaisons avec dʼautres protéines. La structure quaternaire est homogène, le tétramère est hétérogène, on a un état dʼéquilibre entre un état associé et dissocié. On a un jeu entre un état qui est dit relaché et un état contraint.!"#$%&#'()$*+&*,-.#' ' /'0(1-.#2'%*&3%#%4-5-67#2' ' ' /'+8*7%#$#.42'()$#'' Cʼest grace a ce noyau héminique quʼil pourra se fixer sur lʼatome de fer. On a une alternance entre un état désoxygéné et oxygéné.

6 Structure secondaire Structure tertiaire Structure quaternaire III- Altération de la structure : la dénaturation 1- Définition La dénaturation de la protéine peut etre obtenue en modifiant la structure de la protéine, mais aussi par de nombreux facteurs, elle peut etre plus ou moins profonde. Elle va diminuer son activité physiologique. Soit la cause est discrète et la protéine va retrouver toute son activité (réversible), soit les causes étaient fortes et elle sera incapable de retrouver sa structure initiale (irréversible). 3 critères : - Insolubilisation de la protéine (coagulation) (Dénaturation par la chaleur (irréversible)) - Augmentation de la viscosité - Perte de lʼactivité biologique

7 2- Les causes de la dénaturation Tous les facteurs susceptibles de modifier les liaisons H ou hydrophobes sont dénaturants - température (protéines sont dénaturées à 100, mais certaines dès 60 ) - radiations UV : elles vont rompre les ponts disulfures - ph extrêmes : rupture des liaisons hydrostatique et hydrogène - solvants organiques (ex : alcool et acétone) - détergents ioniques (anioniques) : ils vont dissocier les structures quaternaires par combinaison avec des groupements basiques des protéines (ex : lʼurée). Cʼest une dénaturation réversible. - ruptures des ponts disulfures (péracides) 3- Propriétés physico-chimiques - Solubilité - Caractère macromoléculaire - Caractère amphotère Solubilité : les protéines sont solubles dans lʼeau. Elle va dépendre de la composition et de la structure. - Elle va dépendre de lʼinfluence de la température (elle augmente entre 0 et 40, mais au dela la protéine va se dénaturer et se précipiter), - de lʼinfluence du ph (ph isoionique charge globale neutre, la solubilité de la protéine est minimum et elle va précipiter), - lʼeffet du solvant (si les solvants sont miscibles à lʼeau on va baisser la solubilité de la protéine dans le milieu, donc elle précipite) - lʼinfluence des électrolytes va dépendre de la force ionique du milieu donc de la concentration des ions à lʼintérieur du milieu qui est aussi fonction du ph. Electrolytes très diluées = faible force ionique. Le relargage est spécifique à chacune des protéines en faisant varier la concentration en électrolyte pour que seulement une protéine puisse précipiter. Mesure de la pression osmotique : R = constante de gaz parfaits T = température absolue C = concentration protéique P = pression osmotique La hauteur est proportionnelle au PM de la molécule. Cʼest le point de départ des oedèmes (moins de protéines, diminution de la pression, augmentation dans le récipient donc le tissu interstitiel, il faut donc diminuer ce volume donc augmenter la pression osmotique). Caractère amphotère : -H HOOC -Prot -NH 3 OOC -Prot -NH 3 OOC -Prot -NH2 +H + -H + +H +

8 Cʼest la proportion des aa + et - qui va jouer. On aura des protéines qui seront globalement neutres, dʼautres à charge - et dʼautres à charge + plus ou moins prononcé. ph iso-ionique : détermination du phi (elle est très variant en fonction de la protéines), séparation par chromatographie sur échangeurs dʼions, migration dans un champ électrophorétique (application médicale) Application médicale : électrophorèse des protéines sériques #$%&'"(&)"*+,-.+/+0" ph alcalin (9). Le système est soumis à un champ électrique. (anode + et cathode -) 1ier facteur : PM 2ième facteur : état dʼionisation Différentes zones vont sʼétablir. Les protéines plasmatique vont migrer de la cathode vers lʼanode. IV- Classification des protéines En fonction de leur structure tertiaire : fibreuse, globulaire En fonction de leur composition : simple : holoprotéine, complexe : hétéroprotéines (apoprotéines, groupement prosthétique (glycoprotéines, lipoprotéines, chromoprotéines, phosphoprotéines)) En fonction de leur role biologique : - enzyme - protéines de structure - protéines de défense - protéines régulatrice - protéines de transport - protéines de contraction - protéines de stockage En fonction de leur solubilité : albumines, globulines, scléroprotéines.

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