Faculté de Médecine Module : Biochimie

Département de pharmacie Chapitre 3 : Les protéines .

3eme année Mme Daroui Mokaddem H

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LES PROTEINES

Introduction : Les protéines sont les plus répandues des molécules organiques des cellules, ce
sont des molécules formées d’acides aminés.
La structure globale des protéines ainsi que leur fonction dépendent de la nature des acides
aminés qui leur constituent Les protéines jouent un rôle fondamental dans :
-la structure des tissus
- la reconnaissance cellulaire.
- la catalyse enzymatique.
- l’expression de l’information génétique.
Elles se répartissent comme suit :
Composés
protéiques

Acides aminés peptides protéines

Oligopeptides polypeptides
n<9 n> 9
Hétéroprotéines.
Holoprotéines
n>100

A- les acides aminés :

Les acides aminés (ou aminoacides) sont des molécules qui possèdent :
-une fonction acide carboxylique et une fonction amine primaire portée par un même atome de
carbone alpha : ce sont des acides α-aminés. Ils diffèrent par la nature de la chaîne latérale (ou
radical) R.
(α)
R CH COOH

NH2
Plus de 300 acides aminés ont été inventoriés : 20 acides aminés constitutifs des protéines
naturelles ou acides aminés standards quelques soient leurs origines, animales, végétales, virales
ou bactériennes ; les autres se trouvent soit à l’état libre (ornithine, citrulline) soit dans de petits
peptides (de 20 acides amines).
1-Classification:
Les a.aminés peuvent être classés en fonction de la nature du radical R ou en fonction de leur
polarité c.à.d, leur tendance à s’interagir avec l’eau.

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a- selon la nature du radical R :
-a.aminés aliphatiques : glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine.
-a.aminés hydroxylés : serine, thréonine.
-a.aminés soufrés : cysteine, méthionine.
-a.a dicarboxyliques (acides) et leurs amides : acide aspartique ; asparagine et acide glutamique ;
glutamine
- a.a diamines (basiques) : lysine , arginine, histidine.
- a.a aromatiques : phénylalanine, tyrosine, tryptophane.
- Iminoacide : proline, son NH2 n’est pas libre mais substitué par une partie par sa chaîne latérale.
b- Selon la charge du R :
a.a neutres : (Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Ser, Thr, Cys, Met, Phe, Tyr, Trp, Gln, Asn et Pro. ). Leur
pHi varie entre 5et7.
a.a. acides : (Asp, et Glu). Leurs pHi <4.
a.a. basiques : (Arg, Lys, His). Leurs pHi >7.
c- selon la polarité :
- Non ionisables (Gly, Ser, Thr, Asn, Gln, Cys, Tyr).

-a.a polaires {
- Ionisables (Asp., Glu, Lys, Arg, His).

-a.a non polaires hydrophobes : (Ala, Val, Leu, Ile, Trp, Phe, Pro, Met.).

2 Propriétés physiques :
a- Pouvoir rotatoire :
Les a.a à l’exception du glycocolle possèdent au moins un C*, ils sont donc doués d’activité
optique :
-Série : Il existe deux énantiomères: Le L-a.a et le D-a.a.

Par convention au D et L glycéraldéhyde.

Les a.a présents dans les molécules protéiques sont des L-stéréo-isomères.

b- Absorption lumineuse dans l’ultraviolet :

Tous les a.a absorbent dans l’UV lointain (< 230nm), ce qui a peu d’intérêt.
Le dimère de la cystéine, la cystine absorbe à 240 nm ; la phénylalanine absorbe dans la bande des
260 nm
La tyrosine et le tryptophane ont un maximum d’absorption caractéristique vers 280 nm.
Cette propriété intéressante est utilisée pour doser les protéines au spectrophotomètre. .

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3-Propriétés chimiques :
*Propriétés dues au COOH :
- Estérification:

-Décarboxylation :

Propriétés dues au NH2 :

-Formation d’imines :
-Désamination : Par l’acide nitreux. (In vitro)

Désamination : (in vivo)

-Formation d’imines :

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-Désamination par la ninhydrine : Fonction cétone centrale est très électrophile et réagit avec la
fonction amine des acides aminés

-Réaction de Sanger: fait intervenir un dérivé aromatique :

-Dansylation :

-Réaction d’Edman : Elle fait intervenir le phénylisothio-cyanate.

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4-Ionisation des acides aminés : Les a.a sont amphotères : Ils se comportent comme bases
(Accepteurs de protons) dans un milieu acide et comme acides (Donneurs de protons) dans un
milieu basique ; ils existent donc sous différentes formes.
1er cas : Ionisation d’un a.a neutre :

Chaque a.a se caractérise par 2 constantes d’ionisation :

PK1 : constante de dissociation du groupement COOH, à cette valeur ce groupement se trouve à
50% sous forme COOH et 50% sous forme COO- .
PK2 : constante de dissociation du groupement +NH3, à cette valeur ce groupement se trouve à
50% sous forme +NH3 et 50% sous forme NH2
Entre ces 2 PK se trouve le PH isoélectrique (Phi) pour lequel les charges + et – sont en
équilibre :
Phi= ½ (PK1+PK2).
Courbes de titration de la glycine :

2eme cas : Ionisation d’un a.a basique :

3eme cas : Ionisation d’un a.a acide :

pHi= (PK1 +pkr)/ 2

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Remarque :
1-Au pHi, la solubilité des molécules globalement neutres est minimale, tandis qu’à pH différent
au pHi, elles sont chargées et leur répulsion les maintient en solution.

2-Aucun des acides aminés ne possède de capacité tampon importante dans la zone de pH
physiologique, ils ont des capacités tampon dans les zones proches des valeurs de leur pK. Un seul
acide aminé possède une capacité tampon entre pH 6 et 8 c’est l’Histidine.

3-la fonction thiol de la cystéine et hydroxyle de la tyrosine ne sont que très faiblement acides, à
pH 7 la 1ére est ionisée à environ 8% et la 2éme à environ 0,01%

4-la fonction aminée de la lysine et la fonction quanidinium de l’arginine sont fortement basiques,
elles ne perdent leurs protons qu’à des pH élevés.

5- Techniques de séparation des acides aminés :

Les principales techniques de séparation basées sur le pHi sont :

a-Electrophorèse :
Dans ce procédé, une goutte d’une solution d’un mélange d’acides aminés est déposée sur une
feuille de papier filtre qui est ensuite humidifiée avec un tampon à pH donné .Les extrémités de la
feuille sont placées dans des bacs contenant des électrodes et un champ électrique de haut voltage
est appliqué. En raison de leurs valeurs différentes de pHi, les aminoacides migrent dans des
directions différentes.
* Lorsque le pH du milieu est supérieur au pHi, l’a.a est chargé négativement et migrera vers
l’anode.
*Lorsque le pH du milieu est inférieur au pHi, l’a.a est chargé positivement et migrera vers la
cathode.
* Si le pH du milieu est égal au pHi, l’a.a n’est pas chargé et ne peut migrer dans un champ
électrique.
b-Chromatographie échangeuse d’ions:
La chromatographie d’échange ionique est la méthode la plus largement utilisée pour séparer,
identifier et quantifier chaque a.a dans un mélange, elle exploite également les différences de
comportement acido-basiques des a.a.
Dans ce procédé, une colonne de chromatographie est remplie d’une résine synthétique contenant
des groupements chargés. Il existe deux classes de résines échangeuses d’ions :
Les échangeuses de cations et les échangeuses d’anions.
* Colonne échangeuse de cations :
Elle est constituée des groupements anioniques fixés (So3 -), sont d’abord chargés avec Na+.
- Une solution acide (pH=3) du mélange d’a.a à analyser est alors placée sur la colonne et la traverse
lentement.
-A pH= 3, les a.a sont principalement sous forme de cations avec une charge positive nette, mais
différent par leur degré d’ionisation.
Au fur et à mesure que la mixture passe dans la colonne les a.a chargés positivement déplaceront
les ions Na+ liés aux groupements So3- , ceux qui ont :
-un phi très supérieur au pH du milieu, se fixent fortement.
-un pHi intermédiaire au pH du milieu, se fixent moyennement.
-un pHi proche du pH du milieu, se fixent faiblement.
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Pour faire éluer les aa. , on augmente le pH du milieu, dés que ce dernier dépasse le pHi d’un aa.
donné, il se dissocie du SO3- et tombe, ainsi de suite jusqu’à élution totale de tous les aa. .
*Colonne échangeuse d’anions :
C’est le même principe seulement, ce sont les Na+qui sont fixés sur la colonne et qui sont équilibrés
par les SO3- et les aa. doivent être chargés négativement.

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 B- LES PEPTIDES

Introduction :
Les a.a peuvent se lier par covalence pour former des peptides. Ils peuvent être des hormones,
des neurotransmetteurs et même des antibiotiques.
1- Définition :
Un peptide est constitué d’un enchaînement d’a.a, chaque fonction acide d’un a.a réagit avec la
fonction amine d’un autre et conduit à la formation d’une liaison peptidique.
-Un dipeptide est formé de 2 a. aminés.
-Un tri peptide est formé de 3 a. aminés
-Les peptides contenant peu d’a.a sont également nommés oligopeptides.
2-La liaison peptidique :
Cette Liaison est stabilisée par résonance et ne peut subir de libre rotation, propriété très
importante dans l’établissement de la conformation tridimensionnelle de la chaîne
polypeptidique d’une protéine.
Les peptides sont nommés dans l’ordre de la séquence de leurs composants en a.a N-terminal
(portant une fonction NH2 libre) :

- Les six atomes du groupe peptidique C -CO–NH–C sont situés dans un même plan
(coplanaire)
- Les atomes de carbones C des a.a sont en position trans par rapport à la liaison peptidique.
Cette propriété est très importante dans l’établissement de la conformation tridimensionnelle de
la chaîne polypeptidique d’une protéine.
3-Nomenclature:
Les unités des a.a dans un peptide sont habituellement appelées des résidus. La lecture d’un
peptide commence à partir de la gauche par le résidu d’a.a qui a son NH2 libre (extrémité N-
terminale) et se termine par le résidu qui a son extrémité COOH libre (Extrémité C terminale).
-Dans une chaîne peptidique lorsque l’enchaînement des a.a est connu, les noms sont séparés par
un trait d’union :
EXP: Ser-Gly-Tyr-Ala.
-Lorsque seule la composition en a.a est connue, les noms sont séparés par une virgule :
EXP: Ser, Gly, Tyr, Ala.
Remarque:
1- Les Peptides ont une faible dimension, on les différencie des protéines donc par le
nombre, la nature et l'ordre dans lesquels les acides aminés qui les composent se
succèdent dans la molécule.
2- En plus de la liaison peptidique, reliant les acides aminés, un deuxième type de liaison
covalente se forme entre deux éléments (ou résidus) cystéine, le pont disulfure. Ces
liaisons se forment par oxydation d'une fonction thiol et la réaction est réversible, elle
s'ouvre par réduction. 2 R-SH R-S-S-R + 2 e- + 2 H+

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Ces liaisons se forment entre deux chaînes différentes, ce qui aura des conséquences sur la
structure, ou créent un pont dans une même chaîne. On note alors la cystéine Cys (en majuscule)
et on relie les deux S par un trait.

3- Dans un peptide une liaison pseudo-peptidique (liaison peptidoїde) : Est une liaison qui
s’engage entre le COOH ou le NH2 du C et un autre COOH ou NH2 du radical ou une
autre molécule, ex. : Glutathion (NH2 Glu-Cys-Gly COOH.) :

NH2-CH-CH2-CH2-CO—NH-CH-CO—NH-CH2-COOH
COOH CH2
SH
Liaison Liaison
peptidoїde peptidique
5-propriétés acido-basiques :
Les peptides possèdent les mêmes propriétés acido-basiques que les a.a simples. Seules les
fonctions aminées et carboxyles situées aux extrémités N et C terminales s’ionisent, en plus de
la chaîne latérale si elle possède des groupements ionisables.
6-Classification des peptides :
IL existe 3 principales classes des peptides : -Les peptides linéaires, les peptides cycliques et les
peptides semi-cycliques.
A- Les peptides cycliques :
Cas ou l’extrémité N terminale est reliée par une liaison peptidique à l’extrémité C terminale
Peptide sans extrémité
Ex.: Gramicidine S (10 AA, présence d’acides aminés de la série D)
Cette molécule d’origine bactérienne présentant une activité antibiotique :
B- Les peptides semi - cycliques :
Cas ou une extrémité forme une liaison peptidique avec un radical de la chaîne d’acides aminés
Molécule avec une seule extrémité.
Ex. : Bacitracine A, molécule d’origine bactérienne, présentant une activité antibiotique
(12AA, présence d’ornithine, présence d’une liaison peptidoide.).
7-Méthode d’étude d’un peptide de séquence inconnue :
Elle est réalisée en 2 principales étapes :
- Détermination de la composition en a.a
- Détermination de la séquence en a.a
7-1-La composition en a.aminés :
L’évaluation qualitative et quantitative des résidus d’a.a dans un peptide impose tout d’abords la
rupture de la séquence par hydrolyse des liaisons peptidiques, puis la séparation et le dosage des
groupes de résidus obtenus.
La rupture des liaisons peptidiques qui permet d’obtenir des a.a à l’état libre est réalisée par
action d’un acide fort à chaud=HCL 6 N à 105° pendant des périodes variant de 24 à 72 heures

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Dans ce cas, la glutamine et l’asparagine sont transformées en ac. Glutamique et en ac.
Aspartique avec libération d’ammoniac et le tryptophane est détruit, Signalons qu’à l’inverse,
l’hydrolyse alcaline par chauffage conduit à la destruction de tous les a.a excepté le tryptophane.
7-2-La séquence en a. aminés :
La séquence des a.a est l’ordre dans lequel ils sont liés, elle est réalisée en 2 principales étapes :
-Détermination des a.a Net C terminaux.
-Détermination des a .a intra-chaines.
7-2-1- Extrémité N terminale :
L’a.a N Terminal est mis en évidence par des méthodes chimiques et enzymatiques :
*Méthode chimique :
Réaction de Sanger : 2,4 dinitrofluorobenzene (DNFB) + les fonctions -aminés des a.a
2,4 dinitrophényl-pep (dérives jaunes). Lorsque ces derniers composés sont soumis à
une hydrolyse avec HCL 6 N, toutes les liaisons peptidiques sont hydrolysées mais la liaison
entre la fonction 2,4 – dinitrofluorobenzene et la fonction amine de l’acide aminé N terminal
reste stable d’où l’identification de ce dernier a.a.
Réaction d’Edman:
Le phénylisothicyanate (PITC) réagit avec la fonction aminée N-terminal pour donner un
complexe qui, après action d’un acide dans des conditions douces libère une phénylthihy-
dantoine.
Le grand avantage de la méthode d’Edman est que la chaîne polypeptidique reste intacte et peut
être récupérée et soumise à un autre traitement avec le PITC.
*Méthode enzymatique :
Ce sont des exopeptidases qui coupent à partir de l’extrémité N- Terminale.
Aminopeptidase : Elle hydrolyse les liaisons peptidiques au niveau du CO de tous les a.a N
Terminaux ayant un NH2 libre.
Prolinase : spécifique de la proline, libère celle-ci lorsqu’elle se trouve à l’extrémité N-terminale.
7-2-2-Extrémité C - Terminale :
*Méthode chimique :
L’hydrazinolyse : Consiste à traiter le peptide par l’hydrazine à 100°c, les liaisons peptidiques
sont rompues et les acides aminés apparaissent sous forme d’hydrazides sauf l’a.a C-Terminal
dont le groupement carboxylique libre n’est pas attaqué.
*Méthode enzymatique ;
La carboxypeptidase A : Extraite du pancréas, elle attaque les liaisons C terminales, sauf celles de
la glycine et les a.a basiques (lysine, Arginine et Histidine).
La carboxypeptidases: spécifique de la lysine, arginine et histidine.
La prolidase : spécifique de la proline si celle-ci se trouve à l’extrémité C-terminal
6-2-3-Détermination des a. a intra chaînes :
Elle est réalisée par différentes méthodes
*Méthode chimique :
-Le bromure de cyanogène (CNBR) est le plus utilisé, il provoque la rupture de la liaison
peptidique lorsque le CO est attaché à la méthionine.
-le mercaptoéthanol : clive le pont dissulfure.

SYS SYS
S 2(HS-CH2-CH2OH) SH + S-CH2-CH2OH
S SH S-CH2-CH2OH
SYS SYS
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Sous l'action de l'acide performique : HCOOOH, les ponts disulfures sont coupés et transformés
en acides sulfoniques.

*Méthode enzymatique :
Ce sont des endopeptidase :
- La trypsine : enzyme pancréatique, elle coupe spécifiquement du côté CO de lysine ou arginine
cette enzyme est inactive si pro. se trouve après Arg, ou Lys.
-La chymotrypsine : Elle hydrolyse la liaison peptidique lorsque le CO est apporté par tyrosine
tryptophane et phénylalanine à condition qu’ils ne soient pas suivis d’une pro.
-Thermolysine : Elle coupe la liaison peptidique lorsque le NH est apporté par leucine et
isoleucine à condition qu’ils ne soient pas précédés d’une pro.
8- Les peptides d’intérêt biologique:

a. Peptides à rôle physico-chimique

Le glutathion (tripeptide γ Glu-Cys-Gly : liaison de Glu par le carbonyle γ) joue un rôle central
dans la défense cellulaire contre le dioxygène et ses dérivés actifs. C'est un couple Red-Ox très
efficace contre les peroxydes :

b. Les peptides hormonaux

- l'hypothalamus contient des neurones, à fonction endocrine, qui sécrètent 2 nonapeptides à
activité hormonale :
- l'ocytocine qui déclenche les contractions des muscles lisses (utérus pour l'accouchement,
glande mammaire pour la réjection du lait)
- la vasopressine : effet antidiurétique au niveau du rein (action hypertensive comme
médicament)
- le pancréas endocrine sécrète :
- l'insuline, polypeptide formé de deux chaînes (une de 21 et une de 30 aminoacides), qui régule
le métabolisme du glucose (hypoglycémie)
- le glucagon, peptide de 29 aminoacides, qui provoque une augmentation de la glycémie
(hyperglycémie)
c. Peptides antibiotiques
Certains micro-organismes synthétisent des peptides, inhibiteurs de la synthèse protéique, qui
sont des "armes" de défense et de colonisation. Ce sont des peptides cycliques et qui intègrent des
aminoacides D ou non-standard, propriétés qui les protègent des dégradations protéolytiques.
Les peptides bactériens :

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On peut isoler de différentes souches de Bacillus :
- la famille des tyrocidines, décapeptides cycliques comprenant une D-Phe et l'ornithine
(homologue à 5 carbones de la lysine)
- la bacitracine A est un peptide à 12 aminoacides dont trois appartiennent à la série D
(Glu, Asn, Phe) et dont un est un dérivé, l'ornithine.
Les peptides fongiques
La moisissure Penicillium produit la pénicilline qui est un dipeptide de deux dérivés
d'aminoacides :
d. Peptides immunomodulateurs
Le champignon micromycète Tolypocladium sécrètent des métabolites secondaires dont une
famille de peptides antifongiques, les cyclosporines, qui sont des immunosuppresseurs utilisés
dans les transplantations d'organes.

C- LES PROTEINES
Introduction :
Les protéines sont des macromolécules de poids moléculaire très élevé, par hydrolyse elles
produisent des acides aminés. Seulement 20 types d’acides aminés sont rencontrés lors de
l’hydrolyse des protéines.
La plus importante et la plus grande classe de protéines sur le plan biologique est celle des
enzymes.
Les protéines possédant diverses autres fonctions importantes.

1/Composition et classification :
-Selon leur composition, les protéines peuvent appartenir à deux groupes différents: Les
holoprotéines et les hétéroprotéines.

a- Holoprotéines : ne fournissent par hydrolyse acide que des acides aminés (simples).
b- Hétéroprotéines : libèrent en plus des acides aminés d’autres composés organiques ou
inorganiques. La partie non protéique est appelée groupement prosthétique.
Selon la nature de ce groupement on distingue les lipoprotéines et les chromoprotéines.

-Selon leur forme, elles peuvent être divisées en deux grandes catégories : Fibreuses et
globulaires
a/Protéines fibreuses : rapport axial (Longueur/Largeur) est supérieur à 10.
Ce sont des molécules insolubles dans l’eau, allongées avec des chaînes polypeptidiques étendues
le long d’un axe au lieu d’être enroulées en une forme globulaire.
La plus part des protéines fibreuses ont un rôle structural ou de protection.
Parmi les protéines fibreuses deux catégories prédominent : Les kératines et les collagènes.
*Les kératines :
-Les kératines α: ce sont les protéines qui constituent les ongles, la corne, les cheveux, la laine
et la peau.
-Les kératines β: elles ont permis la description de la structure; ce sont les constituants des
fibres des araignées, du vers à soie, des écailles et des griffes des oiseaux et des reptiles.
*Les collagènes : chez l’homme, le collagène est le principal composant de la trame fibreuse des
os, des cartilages, des tendons, de l’œil et du derme.
b/ Protéines globulaires: Rapport axial de 3 à 4.

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Dans les protéines globulaires, les chaînes polypeptidiques sont étroitement enroulées en une
structure compacte, sphérique ou globulaire.
Les protéines globulaires sont habituellement solubles dans les systèmes aqueux et diffusent
rapidement, la plus part ont une fonction dynamique.
Presque toutes les enzymes sont des protéines globulaires comme le sont les protéines de
transport, les anticorps et les protéines de stockage de nutriments.
2/Liaisons intervenant dans la structure spatiale des protéines:
 Liaison disulfure : (ou pont disulfure)
Liaison forte qui s’établit entre les fonctions thiols de deux cystéines, appartenant soit à la même
chaîne peptidique, soit à deux chaînes différentes.
 Liaison ionique : (ou saline).
Liaison non covalente (donc plus faible) qui s’établit entre un radical chargé positivement (-
NH3+ ou = NH2+ par ex.) et un radical chargé négativement (- COO- par ex.), liant ainsi soit deux
parties d’une même chaîne peptidique soit deux chaînes différentes
 Liaison hydrogène :
Liaison non covalente, se forme lorsque sont à proximité l’un de l’autre ; d’une part un atome
d’hydrogène lié à un azote ou à un oxygène et d’autre part un doublet électronique non partagé
d’un autre azote ou d’un autre oxygène.
 Liaison hydrophobe :
Un certain nombre d’acides aminés ont une chaîne latérale hydrophobe non polaire (Ala, Val,
Leu, Ile, Phe) ces chaînes latérales ainsi repoussées ont tendance à se rapprocher, ce qui permet
ainsi des interactions entre différentes parties d’une chaîne peptidique (ces interactions sont de
type forces de van-der-waals).

3/Conformation des chaines polypeptidiques:

3-1/Structure primaire :
Elle correspond à l’ordre dans lequel les a. aminés sont unis les uns aux autres, ainsi que
l’emplacement de toutes les liaisons disulfure, elle est codée dans les gènes et peut présenter des
modifications d’une espèce à l’autre et dans une même espèce.
3-2/ Structure secondaire :
Elle est due à la formation de liaisons hydrogène entre les constituants de la liaison peptidique
elle-même. On distingue deux types principaux de structure :
A /Structure de type α : (Etat hélicoïdal ou hélice)
Tous les CO et tous les NH sont impliques dans ces liaisons hydrogène.
Deux hélices α ou plus peuvent s’enrouler autour de l’autre pour former un câble; de tels
enroulements super-hélicoïdaux sont rencontrés dans différentes protéines, ex. : La kératine des
cheveux, la myosine et la tropomyosine du muscle, la kératine de la peau, et la fibrine des
caillots sanguins. Certains acides aminés ont tendance à briser l’hélice α.
L’hélice peut être droite ou gauche, la droite est plus stable que la gauche. La proline est
généralement la cause de coude.
B/ Structure de type β : (Structure en feuillets plissés) :
La chaîne polypeptidique est presque totalement étirée au lieu d’être étroitement enroulée
comme dans l’hélice. Le feuillet plissé est stabilisé par des liaisons hydrogène entre les groupes
NH et CO de brins polypeptidiques différents.
Les brins adjacents peuvent être de même sens (feuillets β parallèles) ou de sens opposé (feuillet
antiparallèles), ex.: la fibroïne de la soie est constituée de faisceaux de feuillets antiparallèles.

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3-3/Structure tertiaire :
Elle désigne la façon dont les chaînes polypeptidiques sont enroulées et courbées dans les
trois dimensions pour former les structures compactes et extrêmement enroulées des protéines :
c’est la conformation tridimensionnelle complète du polypeptide. Elle est stabilisée par des
interactions de type non covalente (électrostatique, interactions hydrophobe) et des ponts
disulfures:
Les protéines globulaires, qui constituent la plus part des protéines biologiquement actives
possèdent cette structure tertiaire. Elles peuvent être constituées de plusieurs chaînes, mais
peuvent aussi ne comporter qu’une seule chaîne polypeptidique ayant par endroits des zones en
hélice α. Les chaînes latérales polaires sont souvent groupées en surface.
3-4 /Structure quaternaire :
C’est l’association de plusieurs monomères, les liaisons qui unissent ces sous unités sont des
liaisons non covalentes.
Ex.: L’hémoglobine contient 4 sous unités (structure tétramérique).
La plus part des enzymes cellulaires sont des oligomères constitués par l’association de petit
nombre de sous unités identiques.

4/ Principales propriétés des protéines:

a– Solubilité des protéines :
Un certain nombre de facteurs peuvent influencer la solubilité des protéines :
* Influence du pH :
La solubilité d’une protéine est minimale au voisinage du pH isoélectrique.
Pour la majorité des protéines
*Influence de la force ionique :
Les sels neutres intrviennent en fonction de leur concentratrion et de la charge des ions,on définit
la force ionique molaire U par la relation suivante :

U=½Σ C.Z2 C :concentration molaire de chaque ion et Z : sa valence

A faible force ionique, on observe un effet dissolvant (Salting-in ) tandis qu’à force ionique
éléveé au contraire on assiste au relargage, c-à-d à la précipitation des molécules protéiques
(Salting-out ) . Les ions du milieu en quantité énorme par rapport aux forces ioniques de la
protéine, entrent en compétition avec celle-ci et entrainent sa déshydratation.
* Influence des solvants organiques :
Les protéines sont insolubles dans les solvants organiques : L’éthanol, le méthanol et
l’acétone peuvent être utilisés pour précipiter les protéines ; on peut éviter la dénaturation en
opérant à très basse température (4°c).

b- Dénaturation des protéines :

La conformation tridimensionnelle (Structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire)
est le propre d’une protéine native.
Cette conformation peut être boulversée, désorganisée sans que soit rampue la moindre liaison
peptidique par ruptrure uniquement des liaisons qui permettaient à l’édifice de maintenir sa
conformation dans l’éspace, c’est ce qu’on appelle la dénaturation. Elle pêut être provoqueé par
troute une variété d’agents physiques ou chimiques :
-La chaleur: la coagulation de l’ovalbumine du blanc d’œuf est un exemple bien connu de la
dénaturation.
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 -Les variations de PH : certains acides (nitrique,trichloacétique perchlorique,etc…..)
-Les detergents.
-Les solvants organiques.
-Les solutions d’urée ou de guanidine.
-La simple dilution ou la simple agitation peuvent aussi provoquer la dénaturation des
protéines.
La dénaturation peut être reversible ou irrévérsible.

C- Caractére amphotére des protéines:

Constituées par des ampholytes (les aminoacides), les protéines possédent un caractére
amphotére. En effet si les groupes aminés et carboxyliques sont impliqués dans la liaison
peptidique. Il éxiste encore des groupes polaires: les groupes terminaux et les chaines latérales
des acides glutamiques et aspartiques de la lysine, de l’histidine, de l’arginine, de la cystéine et de
la tyrosine.

5/ Etude de l’hémoglobine et de la myoglobine:

- La myoglobine :
C’est une protéine monomérique de 153 résidus d’acides aminés, elle est relativement petite
dePM 16700, elle contient un atome de fer central et c’est par l’intermidiaire de cet atome que la
myoglobine subit une oxygénation réversible. La molécule est très compacte, formée de 8
segments en hélice α. Toutes les chaines latérales des acides aminés polaires sont localisés sur la
périphérie et presque toutes les chaines non polaires sont dirigées vers le centre.
On trouve cette protéine dans les cellules du muscle squelettique et elle est particulierement
abondante chez les mamifères marins comme le phoque, la balèine.
La myoglobine sert au stockage de l’oxygène et augmente aussi la vitèsse de diffusion de ce gaz à
travers la cellule.
-L’hémoglobine :
C’est une protéine de PM élevé, elle contient 4 chaines polypeptidiques ou globines : 2
chaines α (141amino acides chacune) et 2 chaines β (146 aminoacides chacune). Chacune des 4
chaines possède une structure tertiaire, s’adaptant en une disposition tétraédrique pour constituer
la stucture quatèrnaire caractéristique de l’hémoglobine. Chacune des chaines polypeptidique est
liée par liaison covalente à un atome de fer, 4 molcules d’oxygène seront donc transportées par
molécule d’hémoglobine .
L’hémoglobine est le pigment respiratoire responsable du transport de l’oxygène depuit le
milieu extérieur jusqu’au niveau cellulaire, ceci est du à sa capacité de former avec l’oxygène une
combinaison chimique facilement dissociable.
- Oxygénation –Désoxygénation :
La courbe de saturation en O2 de la myoglobine est hyperbolique: La myoglobine possède
une beaucoup plus grande affinité pour l’oxygène que l’hémoglobine. Elle est déjà saturée à de
95% à des pressions partielles d’environ 10 mmHg à l’opposé l’affinité de l’hémoglobine pour
l’oxygène est beaucoup plus basse ; la courbe de saturation de l’hémoglobine en O2 est ségmoide
(ayant la forme de S ), elle indique que l’hémoglobine possède une affinité relativement faible
pour la première ou des deux molécules d’O2 mais q’une fois que celles-ci sont fixées, la fixation
des autres molécules d’O2 est augmentée, c-à-d la liaison des molécules d’O2 par l’Hb produit un
changement de conformation des sous unités restantes et donc leur affinité pour la fixation
d’autres molécules d’O2 augmente : C’est le phénomène de coopérativité positive entre les 4
protomères dans la fixation d’O2.
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- Effet du pH :
Plus le pH de la solution d’hémoglobine augmente, à une préssion partielle donnée en oxygène et
plus grand est le pourcentage de saturation avec l’O2. Quand l’hémoglobine est oxygénée, elle
s’ionise en libérant un proton pour chaque oxygène fixé selon l’équation :

HHb+ +O2  HbO2 + H+ (HHb+ est une sous unité protonisée).

Donc la préssion partièlle de l’O2 et le pH sont les 2 facteurs importants qui régulent le
fonctionnement de l’hémoglobine dans son transport de l’O2.

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Différentes liaisons chimiques :

Structure fibreuse :

Structure globulaire :

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Structures secondaires des protéines :

Structure tertiaire et quaternaire d’une protéine :

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 pt iso
pKa – pKa -
Nom Formule Symbole
COOH NH3+
elect
glycine ou
Gly 2,4 9,8 6,06
glycocolle

Alanine Ala 2,4 9,9 6,1

Valine Val 2,3 9,7 6,0

Leucine Leu 2,3 9,7 6,03

Isoleucine Ile 2,3 9,7 6,04

Sérine Ser 2,2 9,4 5,7

Thréonine Thr 2,1 9,1 5,6

Méthionine Met 2,2 9,3 5,7

Cystéine CySH 1,9 10,3 5,1

Proline Pro 2 10,6 6,3

Phénylalanine Phe 2,6 9,2 5,9

Thyrosine Tyr 2,2 9,1 5,6

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Tryptophane Try 2,4 9,4 5,9

acide
Asp 2,0 10 2,8
Aspartique
acide
Glu 2,1 10 3,2
Glutamique

Lysine Lys 2,2 9,2 9,6

Arginine Arg 1,8 9,0 11,2

Histidine His 1,8 9,2 7,6

Asparagine Asn 2,0 8,8

Glutamine Gln 2,2 9,1

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