M3S7 - Peptides Proteines

Question 1

Afin de renouveler les acides aminés utilisés par le corps, quel est le rapport quotidien de protéine recommandé ?

(en g/kg de poids corporel)

Answer 1

0,8 à 1g/kg de poids corporel

Question 2

On définit 4 différents niveaux d’organisation de la protéine, du plus simple au plus complexe; lesquels ?

Answer 2

• Structure primaire des protéines
• Structure secondaire des protéines
• Structure tertiaire des protéines
• Structure quaternaire des protéines

Question 3

Qu’est-ce que la structure primaire des protéines ?

(réponse très complète attendue)

Answer 3

• Elle correspond à la séquence d’AA, c’est-à-dire à leur enchaînement, codée par l’ordre des nucléotides de l’ADN.
• Les acides aminés sont liés entre eux par une liaison peptidique. Cette liaison covalente résulte de la condensation de 2 AA, entre la fonction acide carboxylique du premier AA et la fonction amine du C α du second AA.
• Au niveau cellulaire, la condensation se fait au niveau des ribosomes grâce à des peptidyl-transférases et nécessite de l’ATP. L’hydrolyse, elle, n’a pas besoin d’énergie, elle se fait par des peptidases ou sous l’action d’acides (ex : estomac).
• Par définition, on détermine deux extrémités à un peptide :
  >La partie N terminale (Nterm) du côté de la fonction NH2 ;
  >La partie C terminale (Cterm) du côté de la fonction COOH.
• La séquence d’une protéine est l’ordre des AA qui la compose. On note les AA en allant du côté Nterm (ou Nt) vers le côté Cterm (ou Ct) et en ajoutant le suffixe –yl sauf pour le dernier AA.
  Ex : CYS-ALA-LEU-LYS = CALK = cystéyl-alanyl-leucyl-lysine.

Question 4

Qu’est-ce que la structure secondaire des protéines ?

(réponse complète attendue)

Answer 4

Les AA s’organisent d’après une structure tridimensionnelle précise : on parle de conformation.
Ce premier niveau d’organisation se fait dans des portions de la protéine grâce à des liaisons hydrogènes.

2 types d’organisation :
* les hélices α : c’est la structure secondaire la plus courante. C’est une torsion de la séquence d’acides aminés avec 3,6 acides aminés par tour.
* les feuillets β qui sont de deux types :
–-> les feuillets β parallèles (les deux parties de la protéine vont dans le même sens) ;
–-> les feuillets β antiparallèles (les deux parties de la protéine vont dans des sens opposés).
* Les coudes y : c’est une liaison hydrogène entre le C=O d’un acide aminé et le N-H de l’acide aminé situé 2
positions après.

Question 5

Qu’est-ce que la structure tertiaire des protéines ?

(réponse complète attendue)

Answer 5

Ce niveau de complexité se fait par des liaisons faibles (seule exception : les ponts disulfures qui sont des liaisons fortes) entre les différentes chaînes latérales des AA:

• des liaisons covalentes (ex : pont disulfure entre 2 cystéines) ;
• des liaisons électrostatiques (ex : les AA hydrophobes vont s’éloigner du solvant pour faire un cœur hydrophobe à la protéine et les AA hydrophiles vont se placer à l’extérieur de la protéine, au contact du solvant) ;
• des associations avec d’autres éléments (ex : fixation d’un noyau hème dans la myoglobine).

La structure tertiaire permet donc une conformation complexe de la protéine. C’est seulement à ce niveau que la protéine peut être active.

Question 6

Qu’est-ce que la structure quaternaire des protéines ?

(réponse complète attendue)

Answer 6

Certaines protéines nécessitent un quatrième niveau de conformation pour devenir actives. Ce 4e niveau correspond à l’association de plusieurs protéines les unes avec les autres.

Ces protéines sont alors qualifiées d’oligomériques car elles ont plusieurs sous-unités (ex : hémoglobine = protéine composée de 4 sous-unités).

Attention : les protéines composées d’une seule protéine n’ont pas de structure quaternaire (ex : myoglobine).

Question 7

Comparer la myoglobine et l’ hémoglobine?
(structure, environnement…)

(réponse complète attendue)

Answer 7

L’hémoglobine et la myoglobine ont certaines similitudes et différences notables essentielles pour leur fonction.

• l’hémoglobine assure le transport de l’O2 à l’intérieur des érythrocytes, entre les poumons et les tissus périphériques.
• La myoglobine est une protéine située dans le cytosol des fibres musculaires et est responsable d’un stock d’O2 intramusculaire pour les situations d’hypoxie. Son affinité pour l’O2 étant beaucoup plus forte que celle de l’hémoglobine, elle diffuse son O2 au muscle uniquement en situation d’hypoxie, donc en manque important d’O2.

Du point de vue de leur structure : leurs structures primaire, secondaire et tertiaire sont très semblables. En effet, on y retrouve une globine fixant un noyau pyrolique. Celui-ci se lie à un ion ferreux Fe2+, capable de se lier à une molécule d’O2.

Cependant !!!

• la myoglobine ne possède qu’une seule sous-unité et elle est donc active au niveau de sa structure tertiaire.
• L’hémoglobine, elle, a un 4e niveau de conformation : la protéine est en effet composée de 4 sous-unités de globine, portant chacune un noyau pyrolique et un ion Fe2+. Elle est donc capable de se lier à quatre molécules d’O2 à la fois.

Question 8

De quoi sont composées les protéines ?

Answer 8

• Les protéines sont des composés organiques.
• On y retrouve les atomes suivants : C, H, O, N. On trouve également en plus petite quantité, S (le soufre).
• constituant principal = AA. C’est la séquence d’AA qui déterminera la fonction et la nature de la protéine.
• On peut classer les protéines en fonction de plusieurs critères.

Question 9

Il existe 2 classifications de protéines en fonction du nombre d’ AA; lesquelles ?

Answer 9

• Les peptides :
  Oligopeptides : de 2 à 10 AA.
  Polypeptides : de 11 à 100 AA.
• Les protéines : à partir de 101 AA.

Question 10

Il existe 2 classifications de protéines en fonction de la conformation tertiaire de la protéine; lesquelles ?

Answer 10

• Les protéines fibreuses : elles sont de forme allongée, souvent peu solubles dans l’eau, avec un rôle mécanique comme le collagène (qui donne la forme et la souplesse aux tissus conjonctifs) ou la kératine (qui donne la rigidité de la peau). Elles sont surtout composées d’hélices alpha.
• Les protéines globulaires : elles sont de forme sphérique, souvent solubles dans l’eau avec des fonctions très variables comme les enzymes (catalyseurs biochimiques) ou de transport comme l’albumine (principale protéine plasmatique).

Question 11

Il existe 2 classifications des protéine en fonction de leur composition; lesquelles ?

Answer 11

• Les holoprotéines : elles sont composées exclusivement d’AA.
• Les hétéroprotéines : ce sont des protéines auxquelles est fixée une partie non protéique.
  La partie protéique est alors appelée « apoprotéine » et la partie non protéique est appelée « groupement prosthétique ».
  En fonction de la composition de ce groupement, on distingue plusieurs types d’hétéroprotéines.

Question 12

Les hétéroprotéines sont un type de protéines définies par leur composition; au sein de ce groupement on distingue 6 autres classifications; lesquelles ?

Answer 12

• glycoprotéines
• lipoprotéines
• métalloprotéines
• phosphoprotéines
• chromoprotéines
• nucléoprotéines

Question 13

Qu’est-ce qu’une glycoprotéine ? (hétéroprotéines)

Answer 13

c’est un résidu glucidique qui est fixé à une protéine comme les antigènes du système HLA (ex : enzyme de reconnaissance du groupe sanguin) ou certaines hormones comme la FSH régulant les hormones sexuelles

Question 14

Qu’est-ce qu’une lipoprotéine ? (hétéroprotéine)

Answer 14

lipide associé à une protéine. Cela permet souvent le transport des lipides (ex : les LDL et HDL transportant notamment le cholestérol)

Question 15

Qu’est-ce qu’une métalloprotéine ? (hétéroprotéine)

Answer 15

Protéines dans lesquelles est fixé un métal (ex : le magnésium sur de nombreuses enzymes utilisant de l’ATP en coenzyme) ;

Question 16

Qu’est-ce qu’une phosphoprotéine ? (hétéroprotéine)

Answer 16

Protéines dans lesquelles des chaînes latérales d’AA sont estérifiées par un phosphate inorganique.
Cela se fait grâce à des protéines kinases.
C’est souvent un moyen d’activer ou d’inactiver les protéines.
Ajouter un phosphate est également souvent la 1re étape d’un processus métabolique plus complexe : par exemple ajout d’un phosphate à la carbamyl avant d’intégrer le cycle de l’urée

Question 17

Qu’est-ce qu’une chromoprotéine ? (hétéroprotéine)

Answer 17

Protéines qui contiennent un pigment coloré (ex : le groupement hème donne une couleur rouge à l’hémoglobine, qui est dégradée par le foie sous forme de bilirubine que l’on retrouve dans la bile et qui donne la couleur marron des selles) ;

Question 18

Qu’est-ce qu’une nucléoprotéine ? (hétéroprotéine)

Answer 18

ajout d’un acide nucléique à une protéine ; c’est notamment le cas de la chromatine qui est constituée d’ADN et de protéines histones ou de l’ATP contenant une base azotée.

Question 19

On classifie aussi les protéines en fonction de leur rôle biologique; quels sont les rôles biologiques des protéines suivantes :

enzymes, protéines de structure, protéines de défense, protéines régulatrices, protéines de transport, protéines contractiles ?

Illustrez lorsque c’est possible.

Answer 19

• Enzymes : ce sont des catalyseurs biochimiques de nature protéique. Ce sont souvent des hétéroprotéines car elles ont besoin de coenzymes pour fonctionner. Elles permettent d’accélérer des réactions chimiques.
• Protéines de structure : elles participent à la structure de l’organisme (peau, cheveux, muscles) comme le collagène ou l’actine (dans les fibres musculaires).
• Protéines de défense : ce sont les protéines agissant avec le système immunitaire comme les** anticorps** (libérés par des lymphocytes B) ou protéines de l’inflammation (excrétées par le foie).
• Les protéines régulatrices : ce sont notamment les hormones peptidiques (insuline, glucagon) ou des protéines hépatiques (protéines plasmatiques, IGF-1, HDL, LDL) ;
• protéines de transport : c’est notamment l’albumine que l’on retrouve dans le plasma et qui permet de transporter de nombreuses substances, ou l’hémoglobine qui assure le transport de l’oxygène ;
• protéines contractiles : elles permettent un mouvement de l’organisme entier ou d’un petit élément. Ce sont l’actine et la myosine.

Question 20

La conformation tridimensionnelle et la composition d’une protéine modifient sa solubilité; on classifie également les protéines en fonction de leur solubilité.
Dites si les protéines suivantes sont sollubles ou non:
Albumines, globulines et scléroprotéines ?

Answer 20

• les albumines : solubles dans l’eau ;
• les globulines : solubles dans un milieu aqueux, légèrement acide ou alcalin ou contenant de faibles quantitésde sels neutres ;
• les scléroprotéines (kératines, collagènes) : insolubles dans tout milieu aqueux.

Question 21

Qu’est-ce que la protéogénèse ? (définition + fonctionnement)

Answer 21

C’est la biosynthèse de protéines, phénomène anabolique.
Elle se déroule au niveau des ribosomes du réticulum endoplasmique granuleux.

1)Les acides aminés sont assemblés grâce à la peptidyl-transférase (lors de la traduction).
2)La protéine formée intègre alors les saccules du réticulum endoplasmique et du système de Golgi, où elle prendra sa conformation secondaire, tertiaire puis quaternaire.

Question 22

Qu’est-ce que la protéolyse ?

Answer 22

C’est un phénomène catabolique.
C’est l’hydrolyse des protéines et des peptides en acides aminés. Elle se produit à deux moments clés dans l’organisme humain :
- à l’intérieur du tube digestif: les protéases des sucs digestifs (comme la pepsine gastrique) hydrolysent les protéines alimentaires pour donner des acides aminés libres pouvant être absorbés ;

• au sein des cellules de l’organisme : le protéasome est un complexe enzymatique hydrolysant les protéines de l’organisme pour libérer des acides aminés dans le sang. Cela permet de renouveler les protéines cellulaires et de fournir des acides aminés libres.

Question 23

Selon le pH dans lequel on place une protéine, les AA peuvent changer de forme, vrai ou faux ?

Answer 23

Vrai

C’est alors toute la protéine qui peut être modifiée. Le pH va donc changer la charge globale de la protéine. On peut définir un pH isoélectrique d’une protéine lorsque toutes les charges des AA s’annulent. On utilisera cette propriété pour séparer les protéines par électrophorèse (avec une charge + et une charge -).

Question 24

Les protéines ne peuvent pas être dénaturées; vrai ou faux ?

Answer 24

Faux

Elles peuvent perdre leur conformation normale. Elles deviennent alors inactives.
Les sous-unités se détachent et les structures secondaires et tertiaires sont désorganisées. Ce sont les liaisons de faible énergie qui sont désorganisées.

Selon la force de l’agent dénaturant, cette désorganisation et inactivation peuvent être irréversibles ou non.

Question 25

Il existe différents types d’agents dénaturants, lesquels ?

Answer 25

• Le pH
• La chaleur
• Les détergents

Question 26

Comment le pH dénature-t-il les protéines ?

Answer 26

Des pH extrêmes (acide ou basique) dénaturent les protéines en perturbant les liaisons ioniques.

Cela se fait notamment dans l’estomac où le pH est entre 2 et 5 selon le moment de la digestion. Cela permet de « dérouler » les brins de protéines afin que les enzymes digestives soient plus efficaces.

Question 27

Comment la chaleur dénature-t-elle les protéines ?

Answer 27

Une élévation de la température perturbe les liaisons hydrogènes et coagule les protéines, c’est- à-dire les fige (les « solidifient ») dans l’espace.

C’est notamment ce que l’on observe durant la cuisson d’un œuf : à froid il est translucide et fluide, après cuisson il est blanc opaque et plus solide.

La plupart des protéines sont dénaturées au-delà de 45 °C. D’où une régulation de la température corporelle qui ne doit pas dépasser 41- 42 °C même dans des situations pathologiques.

Question 28

Comment les détergents dénaturent-ils les protéines ?

Answer 28

En altèrant les liaisons (covalentes, ionique ou hydrogène) au sein de la protéine : le mercaptoéthanol lui coupe les ponts disulfures et de nombreux produits ménagers altèrent les liaisons hydrogènes et ioniques des protéines.

Question 29

A quoi sert le séquençage des protéines ?

Answer 29

Il permet d’identifier la séquence d’AA d’une protéine. Cela permet notamment le diagnostic de certaines pathologies.

Question 31

Qu’est-ce que la méthode de Sanger (ou arylation) ?

Answer 31

C’est une méthode qui utilise certains détergents qui hydrolysent toutes les liaisons peptidiques sauf celle du côté N Terminal.
==> On peut alors spécifiquement identifier le premier acide aminé de la séquence par chromatographie.

Question 32

Qu’est-ce que la méthode d’Edman ?

Answer 32

C’est une méthode qui utilise le PITC (phénylisothiocyanate) et qui permet également d’identifier l’AA en Nterm, mais en conservant le reste de la molécule intacte.

On peut alors effectuer l’analyse du nouvel AA en Nterm, l’identifier et avoir ainsi l’AA numéro 2.

La réaction peut être reproduite sur toute la chaîne protéique afin d’avoir la séquence dans son intégralité.

Question 33

Que sont les catécholamines ?

Answer 33

Une famille de molécules dérivant de l’acide aminé tyrosine.
Ce sont donc des monoamines.
Ces molécules peuvent être des neurotransmetteurs (si elles sont libérées au niveau neuronal) ou des hormones (si elles sont libérées dans le sang).

Question 34

Quelles molécules retrouve-t-on principalement dans les catécholamines ?

Answer 34

L’adrénaline, la noradrénaline et la dopamine.

L’adrénaline est la molécule la plus importante de ce groupe, notamment dans ses actions physiologiques.

Elle est libérée en réponse à des situations de stress et elle a des effets divers : mobilisation des réserves énergétiques, stimulation du système cardio-vasculaire et respiratoire, diminution du péristaltisme intestinal, etc.

Question 35

La thyroïde libère deux hormones peptidiques dérivant également de la tyrosine, lesquelles ?

Answer 35

La T3 et la T4

• La T3 porte trois iodes et prend le nom de tri-iodothyronine
• La T4 en porte quatre (tétraiodothyronine appelée thyroxine)

La T3 est beaucoup plus active que la T4.

Ces hormones stimulent notamment le métabolisme, la croissance, le développement cellulaire et la thermogénèse.
Les deux hormones sont toutes les deux libérées dans le sang. Une fois libérée, la T4 peut être transformée en T3 par les cellules cibles selon leurs besoins et ainsi optimiser l’action de l’hormone.

Question 36

Qu’est-ce que l’insuline ?
(définition + fonctionnement)

Answer 36

C’est un polypeptide sécrété par le pancréas endocrine.

1) À l’intérieur de la cellule, il est d’abord synthétisé sous forme d’une pré-pro-hormone.

2) Cette molécule va d’abord former trois ponts disulfures intrapeptidiques pour donner la pro-insuline.

3) Une endopeptidase coupera cette molécule en deux points pour libérer d’une part le peptide C, et d’autre part l’insuline active.

4) C’est ainsi que l’insuline sera constituée de 2 chaînes peptidiques reliées par des ponts disulfures.

L’ensemble de ces modifications se font au niveau du réticulum endoplasmique granuleux puis du Golgi afin que les vésicules golgiennes contiennent l’insuline active.

L’insuline est une hormone hypoglycémiante, c’est-à-dire qu’elle permet de diminuer la glycémie.

Question 37

Que sont les immunoglobulines ?

Answer 37

• Elles regroupent une famille de glycoprotéines qui se fixent à des membranes cellulaires et restent solubles dans le plasma.
• Elles jouent un rôle essentiel dans la fonction immunitaire.
• Les immunoglobines G (ou IgG) sont les anticorps circulants majoritaires.
• Elles sont produites pour reconnaître des antigènes, c’est-à-dire des molécules ou des cellules étrangères à l’organisme.

On les appelle également « anticorps » et elles sont notées Ig.

Question 38

Il existe différents types d’immunoglobulines; vrai ou faux ?

Answer 38

Vrai
Ces glycoprotéines portent une région fixe (pour fixer les éléments du système immunitaire) et une région variable pour reconnaître et fixer les antigènes.
Elles sont composées de 4 sous-unités protéiques reliées par des ponts disulfures.