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   Date de la dernière modification : 6-02-2017
 

Protéine

I -  Les éléments de base

Les protéines sont des macromolécules (donc pouvant être géantes, mais à l'échelle moléculaire), présentant des structures souvent très complexes, mais toutes formées, au départ, à partir d'acides aminés. Ces petites molécules qui constituent les protéines comportent, comme leur nom l'indique, une fonction amine et une fonction acide carboxylique. On en connaît une vingtaine (tableau ci-dessous). 

Les acides aminés

Nom

Symbole international

Symbole

Remarques

Acide aspartique

D

Asp

N. m.  Obtenu à partir de l'asparagine (ci-dessous).

Acide glutamique

E

Glu

N. m.  Reconstituant de la cellule nerveuse. Forme la glutamine.

Alanine

A

Ala

N. f. S'extrait par hydrolyse des matières albuminoïdes.

Arginine

R

Arg

N. f. Dérivé de la guanidine, qui vient du guano.

Asparagine

N

Asn

N. f. Dans les germes d'asperges, les betteraves, les pois.

Cystéine

C

Cys

N. f. Deux molécules s'unissent et forment la cystine, responsable de la formation de calculs urinaires.

Glutamine

Q

Gln

N. f.  se combine à l'azote des déchets puis est éliminée par les reins et le foie (rôle de détoxication).

Glycine ou glycocolle

G

Gly

N. f. / N. m. Essentiel dans le tissu conjonctif. Employé(e) comme reconstituant dans les déficiences musculaires.

Histidine

H

His

N. f. L'un des constituants de la globine. Employée pour le traitement de l'ulcère gastrique.

Isoleucine

I

Ile

N. f. C'est un isomère de la leucine.

Leucine

L

Leu

N. f. Homologue du glycocolle dans la rate, le pancréas.

Lysine

K

Lys

N. f. Capable de lyser un germe microbien ou un élément cellulaire ou tissulaire.

Méthionine

M

Met

N. f. Rôle protecteur du foie. Indispensable pour la croissance.

Phénylalanine

G

Phe

N. f. Se forme lors de la putréfaction des albuminoïdes.

Proline

P

Pro

N. f. Élément constitutif de très nombreuses protéines.

Sérine

S

Ser

N. f. Importante dans la soie. Sérinurie = variété d'albuminurie dans laquelle il n'y a que de la sérine dans l'urine.

Thréonine

T

Thr

N. f. Importante dans le sang. Traces dans l'urine.

Tryptophane

W

Trp

N. m. Élément constitutif de très nombreuses protéines.

Tyrosine

Y

Tyr

N. f. Dans le foie et la rate.

Valine

V

Val

N. f.  Dans la corne, la caséine, par ex.

Au niveau des ribosomes du cytoplasme des acides aminés sont assemblés par des liaisons peptidiques (mécanismes de synthèse : voir plus loin). La première molécule complexe qui se forme est un polypeptide

Cette chaîne représente la  structure primaire d'une protéine.

Un tel polypeptide peut comporter de quelques dizaines à plusieurs milliers d'acides aminés. Pour les schémas suivants, cette chaîne souvent très longue sera représentée par un simple trait épais.

  II -  Les différents arrangements

Les structures secondaires d'une protéine :

L'une des structures observées souvent dans une protéine est un enroulement particulier de cette chaîne polypeptidique en une hélice simple. C'est  l'hélice alpha.

Certains fragments de la chaîne polypeptidique se disposent de telle sorte qu'ils constituent une structure ressemblant à un feuillet plié en accordéon : le feuillet plissé bêta.

Les structures tertiaires d'une protéine : 

On y distingue simultanément la structure primaire (chaîne polypeptidique simple), une ou plusieurs hélices alpha et un ou plusieurs feuillets plissés bêta. Exemple : le lysozyme, enzyme naturellement présente dans des liquides tels les larmes, la salive entre autres.

Cette structure tertiaire montre de nombreux "repliements". Entre deux cystéines (acides aminés) voisines, il s'établit une liaison appelée pont disulfure, qui produit un tel repliement (schéma ci-dessous).


Les structures quaternaires d'une protéine :

Ce sont souvent d'énormes molécules, composées de plusieurs structures tertiaires. Exemple : les molécules d'immunoglobulines et d'hémoglobine.  

  III - La synthèse des protéines

A - Synthèse des peptides au niveau des ribosomes

  1. Un fragment d'ARNm (messager), copie d'un gène (fragment d'ADN) du noyau, arrive au niveau des ribosomes, organites du cytoplasme où va se faire l'assemblage des acides aminés

  2. A la lecture du codon initiateur (AUG), l'assemblage commence. Les nucléotides sont "lus" 3 par 3, c'est-à-dire par codons. A chaque codon correspond un acide aminé.

  3. Entre les acides aminés de cette chaîne en formation, se forment des liaisons peptidiques. La synthèse s'arrête à la rencontre d'un signal particulier : un codon STOP.

  4. Le premier acide aminé, qui est toujours la méthionine, se détache alors du peptide (ou polypeptide). L'exemple schématisé ci-dessus correspond à un tripeptide, c'est-à-dire à une molécule formée (seulement) de 3 acides aminés.

  5. La correspondance entre un codon de 3 lettres et l'acide aminé correspondant est universelle et donnée par le CODE GÉNÉTIQUE (tableau ci-dessous).

2e lettre 1re lettre

U

C

A

G

3e lettre

U

UUU

Phénylalanine Phe

UCU

Sérine          

Ser

UAU

Tyrosine          Tyr

UGU

Cystéine          

Cys

U

UUC

UCC

UAC

UGC

C

UUA

Leucine         Leu

UCA

UAA

Non-sens STOP

UGA

Non-sens STOP

A

UUG

UCG

UAG

UGG

Tryptophane Trp

G

C

CUU

Leucine         Leu

CCU

Proline  

 Pro

CAU

Histidine         His

CGU

Arginine      

Arg

U

CUC

CCC

CAC

CGC

C

CUA

CCA

CAA

Glutamine       Gln

CGA

A

CUG

CCG

CAG

CGG

G

A

AUU

Isoleucine     

Ileu

ACU

Thréonine  

Thr

AAU

Asparagine    Asn

AGU

Sérine          

Ser

U

AUC

ACC

AAC

AGC

C

AUA

ACA

AAA

Lysine          Lys

AGA

Arginine      

Arg

A

AUG

Méthionine   Met

ACG

AAG

AGG

G

G

GUU

Valine            

Val

GCU

Alanine  

 Ala

GAU

Acide aspartique      Asp

GGU

Glycine          

Gly

U

GUC

GCC

GAC

GGC

C

GUA

GCA

GAA

Acide  glutamique   Glu

GGA

A

GUG

GCG

GAG

GGG

G


   B - Assemblage des protéines

1.      Lorsque la synthèse des polypeptides est achevée (étapes 1 et 2 du schéma ci-dessus), ils sont incorporés dans le RE (réticulum endoplasmique, vaste système membranaire) pour y être assemblés.

2.      Plusieurs autres opérations se déroulent ensuite dans ce RE ainsi que dans une autre structure : l'appareil de Golgi. Les protéines nouvellement formées, en fonction du patrimoine génétique (ADN) de chaque être vivant, vont être utilisées directement par la cellule qui en a fait la synthèse, ou être incorporées dans sa membrane, ou enfin être exportées vers d'autres cellules de l'organisme.

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