Cours ifsi - Biologie fondamentale - les protéines (partie 1)

La biologie fondamentale (UE 2.1 S1) est un enseignement dense mais néanmoins indispensable aux étudiants en soins infirmiers. Bonne lecture et bon travail d'assimilation !

1. Généralités

Les protéines sont les molécules les plus complexes et les plus variées des êtres vivants. Un être humain fabriquerait au total quelque chose comme 100.000 sortes différentes de protéines. Chaque cellule en fabrique en moyenne 15.000 sortes différentes.

Une protéine est une macromolécule biologique composée d'une ou plusieurs chaînes d'acides aminés liées entre elles par des liaisons peptidiques.

2. La synthèse des protéines

Les protéines sont assemblées à partir des acides aminés en fonction de l'information présente dans les gènes.

La synthèse des protéines est le résultat de l'assemblage d'une chaîne protéique, en combinant des acides aminés isolés présents dans le cytoplasme, guidé par l'information contenue dans l'ADN.

Elle se déroule en deux étapes au moins : la transcription de l'ADN en ARN messager et la traduction de l'ARN messager en une protéine.

3. Les acides aminés

3 1. Structure des acides aminés

Les acides aminés sont formés d'un carbone auquel sont liés :

• Un groupement amine (NH2),
• Un groupement acide (COOH) ;
• Une portion variable d'un acide aminé à l'autre (indiqué par la lettre R sur la molécule ci-contre; R pour radical).

En biologie humaine, il suffit de 20 acides aminés (parmi plus de 500 existants dans la nature), pour constituer toutes les protéines présentes dans notre organisme.

3 2. Classification et nomenclature

Ils peuvent être classés :

• Selon leur composition,
• Les holoprotéines ne sont constituées que d'acides aminés,
• Les hétéroprotéines sont constituées d'acides aminés et d'un groupement prosthétique (Liaison entre une molécule non azoté et une fraction protéique) . Elles peuvent être liées à des glucides (glycoprotéines) ou à des lipides (lipoprotéines).

Selon la forme et la solubilité :

• Les protéines fibreuses associées en câbles ou en réseaux insolubles, assurant des rôles structuraux mécaniques,
• Les protéines globulaires qui ont une forme ramassée plus ou moins sphérique, solubles en général.

Selon leur fonction :

• Protéines de structure de transport ,
• Protéines de défense,
• Protéines d'information,
• Protéines de catalyse.

En solution, les acides aminés s'ionisent. Le groupement "amine" gagne alors un hydrogène (NH3+) et le groupement acide en perd un (COO-). Ils sont regroupés en fonction de certaines des propriétés de leurs radicaux. Ils s'ionisent soit positivement, soit négativement.

Certains sont hydrophiles comme la tyrosine, la cystéine, la sérine alors que d'autres sont hydrophobes comme la glycine, la leucine, l'isoleucine, la phénylalanine.

3 3. Les acides aminés essentiels/non essentiels

Les acides aminés essentiels sont les acides aminés indispensables devant être apportés par l'alimentation car non synthétisés par l'organisme. Notre ration alimentaire doit apporter chacun de ces acides aminés essentiels afin de couvrir les besoins de l'organisme.

Exemples : Leucine, isoleucine, valine, thréonine, méthionine, phénylalanine, lysine, tryptophane.

Les acides aminés non essentiels peuvent eux être produits de manière endogène par l'organisme.

3 4. Dégradation des acides aminés

Les acides aminés ne sont pas stockés dans l'organisme, contrairement au glucose et aux lipides. Le corps a développé tout un système pour utiliser les acides aminés en excès au maximum comme combustibles.

La dégradation se fait principalement dans le foie :

• Transamination grâce aux aminotransaminases (Alt) par transfert du groupement NH2 ;
• Désamination oxydative avec libération d'ammoniac NH3 dans le foie et le rein.

Par leur fonction "amine", les acides aminés sont les éléments de base du métabolisme azoté (transport et élimination).

L'urée est le produit de la dégradation des protéines, elle est éliminée par les urines. Le cycle de l'urée est un cycle de réactions biochimiques chez divers animaux qui produisent de l'urée à partir de l'ammoniaque.

Pathologies associées :

• Phénylcétonurie : accumulation de phénylalanine dans le sang,  toxique pour le système nerveux et entrainant un retard mental. Elle peut être diagnostiquée à la naissance par le test de Guthrie. Le traitement est un régime pauvre en phénylalanine.
• Albinisme : hypopigmentation de la peau, des poils, des cheveux et des yeux due à une production insuffisante de mélanine.

4. La liaison peptidique

Les acides aminés peuvent se lier les uns aux autres par une liaison peptidique. Cette liaison se fait entre le groupement  "acide" (COOH) d'un acide aminé et le groupement "amine" (NH2) de l'autre.

Il s'agit d'une réaction de condensation car il y a élimination d'eau. L'union de plusieurs acides aminés forme un polypeptide.

Les protéines sont donc des polypeptides.

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