UE 1 BIOCHIMIE Flashcards
Glucides
→ Source majeure d’apport en énergie par l’alimentation
→ Constituants majeurs de la biomasse
→ Outre leur rôle énergétique, certains possèdent également un rôle structural
→ Ce sont tous des molécules très hydrophiles et hydratées
Oses simples
Hydrates de carbone :
→ squelette carboné
→ fonction carbonyle C=O (pouvoir réducteur)
→ fonction hydroxyle/alcool -OH
Nomenclature des oses
Fonction carbonyle :
→ Aldéhyde = aldo…
→ Cétone = céto…
+ nb de carbone
Exemple :
Aldéhyde + 5C = aldopentose
Cétone + 6C = cétohexose
Série D ou L
Dépend de la position du OH sur le dernier C asymétrique
OH à droite = D-…ose
OH à gauche = L-…ose
Exemple :
L-Glucose et D-Glucose sont des énantiomères (images l’un de l’autre dans un miroir)
Oses simples en solution
En solution, les oses simples forment un cycle :
→ Pyranique
→ Furanique
Carbone réducteur devient asymétrique
2 anomères : a et b
Glucose
Nomenclature : Aldohexose
Cycle : Pyranique
Particularités : Glycémie constante
Oxydation en C1 → D-Gluconate qui se cyclise en Gluconolactone
Fructose
Nomenclature : Cétohexose
Cycle : Furanique
Galactose
Nomenclature : Aldohexose
Cycle : Pyranique
Particularités : stéréoisomère et épimère (ils ne différencient que par la configuration absolue d’un seul carbone asymétrique) du Glucose
Ribose
Nomenclature : Aldopentose
Cycle : Furanique
Particularités : Constituant des nucléotides
Disaccharides
2 oses + 1 liaison osidique
Lactose
Oses : Galactose + Glucose
Liaison osidique : b 1-4
Osidase : Lactase / b 1-4 galactosidase
Saccharose
Oses : Glucose + Fructose
Liaison osidique : a 1 - b 2
Osidase : Saccharase / a - 1 glucosidase ou b - 2 fructosidase
Maltose
Oses : Glucose + Glucose
Liaison osidique : a 1 - 4
Osidase : Maltase / a 1 - 4 glucosidase
Osidase
Enzyme qui coupent et digère les liaisons osidiques spécifiques aux anomères, oses, liaisons osidiques et dimension des molécules
Glycogène
Oses + liaisons osidiques :
→ Glucoses liés en a 1 - 4 = chaîne principale
→ En a 1 - 6 = ramifications
Caractéristiques :
→ Rôle de réserve énergétique chez les animaux
→ Compacts en enroulés
Osidase :
1)a - amylase : a 1 - 4 glucosidase
→ salivaire (inactivé par le pH de l’estomac)
→ pancréatiques (produit dextrines limites)
2)Enzyme débranchant : a 1 - 6 glucosidase (hydrolyse dextrines limites)
Amidon
Oses + liaisons osidiques :
→ Glucoses liés en a 1 - 4 = chaîne principale
→ En a 1 - 6 = ramifications
Caractéristiques :
→ Rôle de réserve énergétique chez les végétaux
→ Compacts en enroulés
Osidase :
1)a - amylase : a 1 - 4 glucosidase
→ salivaire (inactivé par le pH de l’estomac)
→ pancréatiques (produit dextrines limites)
2)Enzyme débranchant : a 1 - 6 glucosidase (hydrolyse dextrines limites)
Cellulose
Oses + liaisons osidiques :
Glucose b 1-4
Caractéristiques :
→ Rôle de structure
→ Fibre étirée
Osidase :
Cellulase / b 1-4 glucosidase
Rôle structural des glucides
Les glucides peuvent être :
→ des éléments de soutien de la matrice extracellulaire (ex. : acide hyaluronique)
→ des constituants de molécules complexes (ex. : vitamine C, acides nucléiques, nucléotides)
→ des molécules de reconnaissance (ex. : fraction oligosidique des glycoprotéines)
Métabolisme énergétique
Source principale d’énergie dans la cellule = ATP (Adénosine Tri-Phosphate)
La synthèse d’ATP est donc le but final du métabolisme énergétique
Glycolyse + cycle de Krebs + chaîne respiratoire mitochondriale
La cellule produit des coenzymes réduits (NADH, H+ / DADH2) qui seront oxydés au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale pour reproduit l’ATP
ATP
→ 2 liaisons anhydrides phosphoriques riches en énergie (dont l’hydrolyse est exergonique)
→ 1 liaison polyester
Glycolyse
→ Elle s’effectue au niveau du cytosol
→ Elle s’effectue en milieu anaérobie Ø oxygène
→ Toutes les cellules la réalisent
→ Glucose = substrat de base qui va être oxydé pour donner du pyruvate et de l’énergie sous forme d’ATP
→ Elle est organisée en 2 phase :
1) Phase de préparation = étapes 1 à 5 / utilisation 2 ATP pour activer le glucose
2) Phase de restitution = étapes 6 à 10 permet de produire 4 molécules d’ATP et 2 molécules de NADH, H+ par molécule de glucose oxydé
→ La glycolyse permet donc de produire 2 molécules d’ATP par molécule de glucose
→ Elle possède 3 étapes irréversibles : les étapes 1, 3 et 10
→ Elle possède une étape d’oxydoréduction : l’étape 6
Devenir du pyruvate
→ Anaérobie : dans le cytosol, réduction du pyruvate en lactate par l’enzyme lactate déshydrogénase avec les coenzymes NADH, H+ qui donne NAD+
→ Aérobie : le pyruvate entre dans la mitochondrie grâce au transporteur pyruvate translocase, il est réduit en Acétyl CoA grâce à l’enzyme pyruvate déshydrogénase avec apport de CoA-SH et le coenzyme NAD+ qui donne NADH, H+ et avec production de CO2
Cycle de Krebs
→ A lieu dans les mitochondries
→ Oxydation de Acétyl CoA en CO2
→ Aérobiose
3 réactions irréversibles : 1, 3, 4
2 décarboxylation successives : 3 et 4
4 étapes d’oxydoréduction : 3, 4, 6, 8
1 phosphorylation : 5
BILAN : 2CO2 + 1GTP + 3 NADH, H+ + 1FADH2
Myoglobine - Structure
Sous unités : Monomère
Composition : Riche en hélice a
Hème : 1 hème à Fe2+
Myoglobine - Fonction
Fixe O2 : Muscles
Coure de saturation : Hyperbole
P50 (pression pour avoir 50% de saturation) : P50 Mb < P50 Hb
Plus P50 est petit et plus l’affinité O2 est forte
Affinité O2 : Forte
Hémoglobine - Structure
Sous unités : Tétramère (a2, b2 = 2 chaînes a et 2 chaînes b)
Composition : 1 sous unités proches
Mb liées par des liaisons non covalentes
Hèmes : 4 hèmes à Fe2+
Hémoglobine - Fonction
Fixe O2 : Poumons
Transport O2 : Aux tissus via le sang (P50 proche de PO2 = pression artérielle en O2 des tissus)
Coure de saturation : Sigmoïde
P50 (pression pour avoir 50% de saturation) : P50 Mb < P50 Hb
Plus P50 est petit et plus l’affinité O2 est forte
Affinité O2 : Faible, modulatoire (effet Bohr)
Effet Bohr
Augmentation PCO2 → Baisse Affinité (Hb) O2
Baisse pH → Baisse Affinité (Hb) O2
→ Hausse de la concentration en H+
→ De plus en plus O2 libéré aux tissus effectifs
Hème et fixation O2
→ Groupement prosthétique
→ Structure moléculaire non peptidique, cyclique, polaire et plane
→ Contient un atome de fer ferreux (Fe2+)
Le Fe2+ établit 6 liaisons : 4 avec l’hème + 1 avec l’histidine proximale + 1 avec O2
→ En absence d’oxygène ce fer est stabilisé par deux histidines une proximale et une distale
→ L’oxygène moléculaire s’intercale entre l’histidine distale et l’atome de fer, avec lequel il établit une liaison de coordination, ce qui a pour conséquence de déplacer l’atome de fer vers le plan de l’hème (induisant un déplacement de l’hème proximale avec laquelle il est lé par une liaison de coordination)
Fixation O2 compromise
→ CO (monoxyde de carbone) = inhibiteur compétitif de l’O2 (il se fixe sur el Fe2+ avec une affinité plus élevée que l’O2)
→ Oxydation du Fe2+ (ferreux) en Fe3+ (ferrique) = 5 liaisons de coordination
Particularités Hémoglobine
→ État R (relâché) : Forte affinité avec l’O2
→ État T (tendu) : Faible affinité avec l’O2 = DPG, intervention de ponts salins entre les sous-unités
→ Exercice musculaire = baisse d’affinité avec l’O2
3 types d’hémoglobine
1)HbA (adulte) = a2, b2
2)HbF (fœtale) = a2, g2
Affinité (HbF) O2 > Affinité (HbA) O2
Affinité (b) DPG > Affinité (g) DPG
3)HbS (dépranocytose = hémacies falciforme)
→ 1 AA muté b formation poche hydrophobe
→ Anomalie de structure sans perte de fonction
→ Pas d’atteinte du site de fixation de l’O2
→ Site actif
Activité musculaire
→ Le muscle est constitué de myofibrilles constituées de myofilaments
→ L’activité musculaire repose principalement sur un phénomène de contraction des fibres musculaires
→ La contraction des cellules musculaires (=myocytes) repose sur les interactions entre deux protéines : l’actine G et la myosine
→ L’actine et la myosine s’organisent en unités de contraction appelés sarcomères
La contraction musculaire s’effectue par coulissage des filaments fins (actine G) sur les filaments épais (myosine), conduisant au raccourcissement des sarcomères
Actine G
→ Protéine globulaire (G) → Polarisée → 2 domaines constitués de différents types de structures secondaires → 1 ATP + 1 Ca2+ + Actine G → un site de fixation de la myosine
Myosine
→ 6 sous unités de 520 kDa au total
- 2 chaines lourdes de 2220 kDa = 440 kDa
- 2 paires chaines légères 22*20 kDa = 80 kDa
→ Queue
- Support filament épais
- Hélices a super enroulées
→ Tête = 2 fragments S1 (digestion enzymatique)
→ Activité motrice = hydrolyse de l’ATP
→ Changement de conformation (bras levier)
Protéines régulatrices Actine/Myosine
→ Troponine (trimère TCI) = fixe la tropomyosine + fixe Ca2+
→ Tropomyosine = se fixe sur le site de fixation de la myosine sur l’actine G
Étapes Contraction Musculaire
1) Arrivée inlfux nerveux
2) Libération acétylcholine (Ach)
3) Fixation de l’Ach sur son récepteur induit la dépolarisation de la membrane plasmique
4) Propagation de la dépolarisation membrane
5) Ouverture des canaux Ca2+ voltage dépendant suite au changement de conformation de la protéine sensible à la dépolarisation : libération des Ca2+ dans le cytoplasme
6) Contraction musculaire : Interaction Actine/Myosine
7) Arrêt contraction musculaire par l’action de la pompe Ca2+ : baisse du nombre de Ca2+ cytoplasmique
Récepteur nicotinique à l’Ach
Structure :
→ Pentamère = 5 sous unités de 4 types différents : a2, b, g, d
→ 4 hélices transmembranaire (M1 à M4) par sous unité
- AA hydrophobes en contact avec lipides membranaires
- AA hydrophiles forment la paroi interne du pore
Fonction :
Protéine canal
→ Transport passif des cations de petite taille (sélectivité du canal)
- AA chargés négativement tapissent la paroi interne du pore
- Diamètre du pore
→ Canal liguant dépendant ouverture canal s’effectue suite à al fixation de 2 Ach 1 sur chaque sous unité a par des liaisons faibles non covalentes → changement de conformation des hélices M2 par rotation
Myasthénie
Production d’auto-anticorps contre récepteur nicotinique qui va être dégradé suite à son internalisation
Acide nucléique
→ Enchainement de nucléotides monophosphates relis par des liaisons (phospho)ester
Nucléotide
→ Base + Sucre + Phosphate(s)
Nucléoside
→ Base + Sucre
ARN
Ose (sucre) : → Ribose Base + complémentarité : → A + U 2LH → G + C 3LH Structure : → Simple brin → Début brin 5' (= extrémité phosphate libre) // Fin du brin en 3' (=extrémité OH libre) → Sens de lecture toujours sens 5' → 3' Nomenclature des nucléotides : → Adénylate → Guanidylate → Cytidylate → Uridylate
ADN
Ose (sucre) : → Désoxyribose Base + complémentarité : → A + T 2LH → G + C 3LH Structure : → Double brin antiparallèle → Début brin 5' (= extrémité phosphate libre) // Fin du brin en 3' (=extrémité OH libre) → Sens de lecture toujours sens 5' → 3' Nomenclature des nucléotides : → Désoxy - Adénylate → Désoxy - Guanidylate → Désoxy - Cytidylate → Désoxy - Uridylate
Reconnaître les bases
Nombre de cycle : → 1 = pyrimiques - +NH2 → C - +CH3 → T - Ni l'un ni l'autre → U → 2 = puriques - +O → A Pas O → G
Extrémités ARNm
→ Extrémité 5’ pas libre : coiffe
- Protégée contre exonucléases 5’ (enzyme qui digère et dégrade l’acide nucléique)
→ Extrémité 3’OH libre (dernier Adénylate de la queue poly A)
Dégradation possible par exonucléase 3’ mais région non codante
Épissage alternatif
→ Cas particulier où certains exons sont éliminés en plus des introns
ARN transfert (ARNt)
→ Synthétisé par l’ARN polymérase 3
→ Structure secondaire en trèfle due à l’appariement des bases complémentaires
→ Bases atypiques : thymine, Hypoxantine
→ 61 codons pour 20 AA
Peptide signal
→ Peptide de quelques AA riches en AA hydrophobes à l’extrémité N-terminale
→ Protéine sécrétée
→ Reconnu par 1 ribosome nucléoprotéine (particule SRP) dans cytoplasme
Centrifugation différentielle
= Centrifugations successives à partir du surnageant de l’étape précédente
→ Basse vitesse
Vitesse (g) : 1.000
Temps : 10 min
Culot : cellules entières + noyau + cytosquelette
→ Moyenne vitesse
Vitesse (g) : 20.000
Temps : 20 min
Culot : lysosomes + péroxysome + mitochondries
→ Haute vitesse
Vitesse (g) : 80.000
Temps : 1h
Culot : microsomes + RER + vésicules
→ Très haute vitesse
Vitesse (g) : 150.000
Temps : 3h
Culot : virus + ribosomes + macromolécules
Caractéristiques :
→ Protéines présentes dans le culot d’une centrifugation donnée :
- Présente dans tous les surnageants des étapes précédentes
- Absente des culots et surnageants de toutes les étapes suivantes
→ Protéines du cytosol sont dans le surnageant de la centrifugation à très haute vitesse
Chromatographie
= technique de purification non dénaturante des protéines massives
→ Chromatographie par filtration sur gel
→ Chromatographie par affinité
→ Chromatographie échangeuse d’ions
Chromatographie par filtration sur gel
Chromatographie par filtration sur gel
Billes :
→ poreuses
Critères de séparation :
→ selon leur taille décroissante
Chromatographie par affinité
Billes :
→ avec substrat (ex. : inhibiteur protéines d’intérêt)
Critères de séparation :
→ affinité pour le substrat
Chromatographie échangeuse d’ions
Billes :
→ chargées (+ ou -)
Critères de séparation :
→ charge globale de la protéine
Point isoélectrique
→ pH pour lequel la charge globale de la protéine change de signe
Électrophorèse SDS-PAGE
SDS = agent dénaturant qui coupe les liaison non-covalentes et ajoute des charges négatives aux protéines
→ Séparer les protéines selon leur taille : plus la protéine migre loin (vite), plus elle est petite
→ Possibilité de traiter les protéines avec du b-mercaptoéthanol = agent réducteur, coupe les ponts S-S (covalent)
Électrophorèse bi-dimensionnelle
→ Première dimension : électrofocalisation = sépare selon le PI
→ Deuxième dimension : électrophorèse SDS-PAGE sépare selon la taille
Composition des AA
→ Ca lié à un H
→ Acide carboxylique COOH
→ Amine primaire NH2
→ Chaine latérale R variable (dont dépend l’AA)
Caractéristiques des 20 AA
Apolaires
→ Aliphatiques : Glycine, Valine, Alanine, Proline, Leucine, Isoleucine, Méthionine
→ Aromatiques : Phénylalanine, Tryptophane
Polaires neutres
→ Alcool : Sérine, Thréonine, Tyrosine
→ Thiol : Cystéine
→ Amides : Glutamine, Asparagine
Polaires ionisables
→ Acides : Acide carboxylique, Acide aspartique
→ Basiques : Histidine, Lysine, Arginine
Acide aspartique
→ AA Polaire Ionisable Acide
Acide carboxylique
→ AA Polaire Ionisable Acide
Alanine
→ AA Apolaire Aliphatique
Arginine
→ AA Polaire Ionisable Basique
→ 1 fonction Guanidium dans R
Asparagine
→ AA Polaire Neutre Amide
→ N-Glycosylation
Cystéine
→ AA Polaire Neutre Thiol
→ pont S-S entre deux cystéines
Glutamine
→ AA Polaire Neutre Amide
Glycine
→ AA Apolaire Aliphatique
→ Pas de C*
Histidine
→ AA Polaire Ionisable Basique
→ 1 cycle dans R
Isoleucine
→ AA Apolaire Aliphatique
Leucine
→ AA Apolaire Aliphatique
Lysine
→ AA Polaire Ionisable Basique
→ 1 amine primaire dans R
Méthionine
→ AA Apolaire Aliphatique
→ S dans R
Phénylalanine
→ AA Apolaire Aromatique
→ absorbe les UV
→ cycle phényl
Proline
→ AA Apolaire Aliphatique
Sérine
→ AA Polaire Neutre Alcool
→ phosphorylable (+ charge -)
Thréonine
→ AA Polaire Neutre Alcool
→ phosphorylable (+ charge -)
Tryptophane
→ AA Apolaire Aromatique
→ absorbe les UV
→ groupe indol
Tyrosine
→ AA Polaire Neutre Alcool
→ phosphorylable (+ charge -)
→ absorbe les UV
Valine
→ AA Apolaire Aliphatique
Structure primaire des protéines
→ Enchainement d'AA → Liaisons peptidiques entre 2 AA : - plane - rigide - Amide particulière - Polaire NH2-CaHR1-CO---*liaison peptidique*---NH-CaHR2-COOH → NH2 = extrémité N-terminale (gauche) → COOH = extrémité C-terminale (Droite)
Angles
→ W
Type : Angle de torsion entre C et N
Caractéristiques : O° = CYS ou 180°=TRANS + stable
→ F
Type : Angle de rotation entre Ca et NH (azote amidique)
→ Y
Type : Angle de rotation entre Ca et C=O
Caractéristiques : changement de configuration/conformation des protéines + fixes pour une protéine donnée
Rupture de la liaison peptidique
→ Clivage enzymatique
- Trypsine : après Lysine et Arginine
- Chymotrypsine : après Phénylalanine, Tryptophane, Leucine, Méthionine
→ Clivage chimique
Bromure de cyanogène : coupe après Méthionine
Charge globale de la protéine
→ La charge globale de la protéine dépend majoritairement de la chaine latérale des résidus d’AA. À pH 7 les extrémités N-terminale et C-terminale vont être ionisées : COO^- et NH3^+. Seules les R des acides aspartiques, acide carboxylique , Lysine et Arginine seront chargés
Structure secondaire - hélice alpha
Répétition de liaisons hydrogènes : → Entre C=O d'une liaison peptidique et N-H d'une autre liaison peptidique Position de la chaîne latérale : → Vers l'extérieur Particularité : → Droite → Fréquente Motif = domaine de combinaisons des structures secondaires : → Hélice-coude-hélice
Structure secondaire - feuillet b
Répétition de liaisons hydrogènes Position de la chaîne latérale : → Au-dessus ou en-dessous du plan Particularité : → Antiparallèle → Stable Motif = domaine de combinaisons des structures secondaires : → Domaine immunoglobulinique
Structure secondaire - Coude et Boucle
→ Coude = quelques résidus (ex. : coude b 4 résidus stabilités par 1 LH)
→ Boucle = une vingtaine de résidus
AA fréquentes dans les structures secondaire
→ Hélices a : Alanine
→ Feuillet b : Valine
→ Coudes : Proline, Glycine
Structure tertiaire
Organisation interne d’une protéine monomérique (1 sous unité)
Liaisons non covalentes :
→ Liaisons H (molécules polaires)
→ Électrostatique (molécules chargées)
→ Van der Walls (segments transmembranaires des protéines, molécules apolaires)
Liaisons covalentes :
→ Ponts S-S intra-caténaire (déterminés par une structure primaire, rupture liaison covalente par des agents dénaturants
Structure quaternaire
→ Organistaion complexe d’une protéine multimérique (au moins 2 sous-unités)
→ Maintenue par des liaisons non-covalentes et ponts S-S intercaténaires
