Acides aminés, Peptides, Protéines Etude du protéome

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1 , Peptides, Protéines Etude du protéome Plan Introduction I- Les acides aminés II- Les peptides III- Les protéines IV- Synthèse et modifications post-traductionnelles V- Etude du protéome Dr J. AUSSEIL 1

2 Introduction Les protéines : grandes molécules (macromolécules) formées de la condensation d un grand nombre d unités: les acides aminés (aa) On distingue 2 grands groupes de protéines: -les holoprotéines : enchaînement aa uniquement -les hétéroprotéines: enchaînement aa+ groupement Introduction Ou trouve-t-on les protéines? Dr J. AUSSEIL 2

3 Comment sont fabriquées les protéines? Introduction Comment sont fabriquées les protéines? Introduction Dr J. AUSSEIL 3

4 Formule générale : Les propriétés spécifiques de chaque acide aminé résultent du radical R Sont tous de la série L Certains acides aminés ont plusieurs carbones asymétriques Certains ne peuvent être synthétisés par l homme. Ils sont dits essentiels Rôles biologiques Rôle de structure Rôle métabolique Rôle de médiateur Origine? Dr J. AUSSEIL 4

5 1) Classification: On peut classer les aa selon: leur structure: c est-à-dire la nature chimique du groupement R La polarité de la chaine latérale: c est-à-dire selon le caractère hydrophile ou hydrophobe de leur chaîne latérale a) Classification selon la structure -acides aminés aliphatiques (1) Glycine Alanine Dr J. AUSSEIL 5

6 a) Classification selon la structure -acides aminés aliphatiques (2) Valine Leucine Isoleucine a) Classification selon la structure -acides aminés aromatiques Phénylalanine Tyrosine Tryptophane Dr J. AUSSEIL 6

7 Phenylalanine hydroxylase Phénylcétonurie a) Classification selon la structure -acides aminés diacarboxyliques (fonction acide) Acide aspartique (Aspartate) Acide glutamique (glutamate) Dr J. AUSSEIL 7

8 a) Classification selon la structure -acides aminés possédant une fonction amide Glutamine Asparagine a) Classification selon la structure -acides aminés dibasiques guanidium urée Ornithine Dr J. AUSSEIL 8

9 a) Classification selon la structure -acides aminés dibasiques Arginine Lysine Histidine a) Classification selon la structure -acides aminés alcools La chaîne latérale contient une fonction alcool Sérine Thréonine Dr J. AUSSEIL 9

10 a) Classification selon la structure -acides aminés soufrés La chaîne latérale contient une atome de soufre Cystéine Glutathion Glu Cys Gly * Intercepteur de radicaux * Cofacteur de la Glutathionperoxydase (détoxification de H 2 O 2 et hydroperoxydes) * Régénération de la vitamine E Dr J. AUSSEIL 10

11 a) Classification selon la structure -acides aminés soufrés La chaîne latérale contient une atome de soufre Cystéine Méthionine a) Classification selon la structure -iminoacide L amine de l acide aminé est une amine secondaire: imine Noyau pyrrole Proline Dr J. AUSSEIL 11

12 b) Classification selon la polarité de la chaine Les aa peuvent être classés selon que leur chaîne latérale (R) est hydrophile ou hydrophobe acides aminés non polaires ou hydrophobes aa à chaîne latérale exclusivement hydrocarbonée, aliphatique ou aromatique: Glycine, Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine, Phénylalanine, Tryptophane, Méthionine, Proline Les aa peuvent être classés selon que leur chaîne latérale (R) est hydrophile ou hydrophobe acides aminés polaires ou hydrophiles aa à chaîne latérale hydrophile neutre Sérine, Thréonine, Asparagine, Glutamine, Tyrosine, Cystéine Lysine, Arginine, Histidine b) Classification selon la polarité de la chaine aa à chaîne latérale hydrophile basique aa à chaîne latérale hydrophile acide Acide Aspartique, Acide Glutamique Dr J. AUSSEIL 12

13 1 Classification Ainsi donc il est assez stupide de vouloir «classer» les AA ROLES SPECIFIQUES pour chaque aa Ainsi, pour la Tyrosine, on retiendra: - son caractère aromatique (fluorescence) - sa fonction alcool (phosphorylation = ) - son caractère de précurseur de médiateurs SNC: Dopamine (++++) - son caractère de précurseur de la mélanine (++++) - son caractère de précurseur des hormones thyroïdiennes (+++++) 1 Classification c) Les aa rares constitutifs de quelques protéines Dr J. AUSSEIL 13

14 1 Classification d) Dérivés particuliers d AA «hors protéines», à activité biologique ++ (1) 1 Classification d) Dérivés particuliers d AA «hors protéines», à activité biologique ++ (1) Le «GABA», médiateur de certaines synapses du SNC (ex: hippocampe) La Sérotonine, ou 5-hydroxytryptamine, est un neuromédiateur de la substance réticulée (éveil). NB: dépression / antidépresseurs. Fluoxétine (Prozac R ). Dr J. AUSSEIL 14

15 1 Classification d) Dérivés particuliers d AA «hors protéines», à activité biologique ++ (2) La Dopamine, médiateur du SNC. DOPA est le précurseur de la mélanine 1 Classification L histamine : d) Dérivés particuliers d AA «hors protéines», à activité biologique ++ (3) - médiateur allergie, - vasodilatatrice - régulation de la secrétion gastrique Les hormones thyroïdiennes (T3,T4) -régulation du métabolisme énergétique -production de chaleur -croissance, différenciation. Dr J. AUSSEIL 15

16 Exemples cliniques de pathologies de la thyroïde Hypothyroïdisme (génét) Hyperthyroïdisme (Basedow) 2) Nomenclature Dr J. AUSSEIL 16

17 3) essentiels Les acides aminés essentiels ou indispensables: Ce sont des aa qui ne peuvent pas être sythétisés de novo et qui doivent être apportés par l alimentation «L hystérique Iseult fait vachement marcher le très lyrique Tristan» Histidine, Isoleucine, Phénylalanine, Valine, Méthionine, Leucine, Thréonine, Lysine, Tryptophane 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés Révélation des acides aminés: Tous les aa sont colorés en bleu par la ninhydrine sauf la proline et l hydroxyproline qui sont colorées en jaune ninhydrine Dr J. AUSSEIL 17

18 Spectre d absorption: 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés Isomérie optique: Tous les aa (à l exception de la glycine) ont un c asymétrique Dr J. AUSSEIL 18

19 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés Ionisation: Tous les aa possèdent au moins 2 groupes ionisables: COOH et NH 2 Ils sont amphotères A ph donné on peut calculer la charge d un acide aminé (=degré de dissociation) Fonction carboxylique: ph=pk a -log(r-coo - ) (R-COOH) Fonction aminée: ph=pk b -log(r-nh 3+ ) (R-NH 2 ) Ionisation: 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés Dr J. AUSSEIL 19

20 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés a b a b a b Asp a a b Lys b Dr J. AUSSEIL 20

21 Propriétés physico-chimiques des acides aminés Comment calcule-t-on le pi ou phi? -aa à chaîne latérale non dissociable: pi=(pk1+pk2)/2 -aa à chaîne latérale dissociable: aa à chaîne latérale acide si pk1<pkr<pk2: si pk1<pk2<pkr pi=(pk1+pkr)/2 pi=(pk1+pk2)/2 aa à chaîne latérale basique pi=(pk2+pkr)/2 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés Décarboxylations: -se fait par des décarboxylases: Dr J. AUSSEIL 21

22 4) Propriétés physico-chimiques des acides aminés Désaminations: -Elles sont nécessaires pour maintenir une réserve intracellulaire des 20 aa exemple de désamination: Réaction à la ninhydrine: 1) Produit violet 2) Dr J. AUSSEIL 22

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