Tu as intérêt à maîtriser : L'expression génétique (classe de 3e (collège, cycle 4 — année du brevet))
Dans le lait, un jus de citron fait cailler la caséine. Dans une poêle, le blanc d'œuf transparent devient blanc et ferme en quelques secondes. Dans l'organisme, une même famille de molécules assure la structure des tissus, le transport de l'oxygène et la digestion : les protéines. Comment un simple enchaînement de petites molécules peut-il avoir des fonctions aussi variées ? C'est la question de cette page.
Acides aminés et liaison peptidique
La soie d'araignée, la kératine des cheveux et l'hémoglobine ont des propriétés très différentes. Pourtant, si on les découpe en laboratoire, on obtient toujours les mêmes 20 petites molécules. Quelle structure commune permet à ces « briques » de s'assembler ?
Les groupes amine, carboxyle et l'hydrogène sont communs à tous les acides aminés. La chaîne latérale R, elle, est spécifique : c'est elle qui donne à chaque acide aminé ses propriétés (chargé ou non, soluble dans l'eau ou non).
Les protéines remplissent des fonctions très variées :
Fonction
Exemple
Structurale
collagène (peau, tendons), kératine
Catalyse (enzymes)
amylase salivaire
Transport
hémoglobine
Défense
anticorps (immunoglobulines)
Régulation
insuline (hormone)
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Que sont les acides aminés et combien de types différents forment les protéines des êtres vivants ? Indiquer quels groupes chimiques sont communs à tous les acides…
Que sont les acides aminés et combien de types différents forment les protéines des êtres vivants ? Indiquer quels groupes chimiques sont communs à tous les acides aminés et lequel confère à chacun ses propriétés particulières.
Qu'est-ce que la liaison peptidique ? Indiquer entre quels groupes chimiques des acides aminés elle se forme et quelle molécule est libérée lors de la réaction.
Qu'est-ce que la liaison peptidique ? Indiquer entre quels groupes chimiques des acides aminés elle se forme et quelle molécule est libérée lors de la réaction.
Une protéine n'est pas un fil étiré : elle est repliée dans l'espace. On décrit cette organisation en quatre niveaux emboîtés.
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Observer le schéma des niveaux d'organisation des protéines, numérotés de 1 à 4. Nommer chaque niveau, décrire brièvement sa caractéristique principale et donner un…
Observer le schéma des niveaux d'organisation des protéines, numérotés de 1 à 4. Nommer chaque niveau, décrire brièvement sa caractéristique principale et donner un exemple de protéine présentant le niveau 4.
L'hémoglobine fonctionnelle d'un adulte ($\text{HbA}$) est un hétérotétramère soluble. Dans la drépanocytose, la mutation ponctuelle du gène de la globine $\beta$…
L'hémoglobine fonctionnelle d'un adulte ($\text{HbA}$) est un hétérotétramère soluble. Dans la drépanocytose, la mutation ponctuelle du gène de la globine $\beta$ remplace un acide glutamique par une valine en position 6 de la chaîne polypeptidique ($\text{HbS}$), ce qui provoque la polymérisation de la désoxyhémoglobine en longues fibres insolubles qui déforment les érythrocytes.
a) À partir des propriétés chimiques des chaînes latérales des deux acides aminés, justifier pourquoi ce changement dans la structure primaire modifie la conformation et la solubilité de la protéine, et indiquer quel type d'interactions moléculaires faibles stabilisent ces fibres.
b) Lors d'un dépistage génétique, on détecte deux mutations alternatives au niveau de ce même codon 6 de la globine $\beta$ :
Variante A : l'acide glutamique est remplacé par de l'acide aspartique ($\text{Glu6Asp}$).
Variante B : l'acide glutamique est remplacé par de la leucine ($\text{Glu6Leu}$).
Prévoir en argumentant laquelle de ces deux variantes conservera une fonction biologique pratiquement identique à celle de la $\text{HbA}$ saine et laquelle provoquera une agrégation pathologique semblable à la drépanocytose.
Pourquoi le blanc d'œuf change-t-il si radicalement d'aspect à la cuisson, alors que ses acides aminés sont toujours enchaînés dans le même ordre ?
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L'hémoglobine perd sa forme tridimensionnelle si la température ou le pH s'éloignent trop de leurs valeurs normales. Comment appelle-t-on ce processus, quelles liaisons…
L'hémoglobine perd sa forme tridimensionnelle si la température ou le pH s'éloignent trop de leurs valeurs normales. Comment appelle-t-on ce processus, quelles liaisons sont rompues et quelle conséquence cela a-t-il sur la fonction de la protéine ?
De l'eau oxygénée peut rester des mois dans un flacon. Ajoute un morceau de pomme de terre crue : le dioxygène se dégage aussitôt. Comment une cellule accélère-t-elle une réaction sans être consommée ?
Vitesse initiale d'une réaction enzymatique
On suit la quantité de produit formé au cours du temps. Au début, la courbe est presque une droite : sa pente à $t_0$ est la vitesse initiale $v_i$.
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Qu'est-ce qu'une enzyme ? Expliquer comment elle parvient à accélérer une réaction chimique en faisant référence à l'énergie d'activation et au complexe enzyme-substrat.
Qu'est-ce qu'une enzyme ? Expliquer comment elle parvient à accélérer une réaction chimique en faisant référence à l'énergie d'activation et au complexe enzyme-substrat.
Un patient souffrant de dénutrition sévère est admis aux urgences avec une faiblesse musculaire, une désorientation et une acidose lactique grave (symptômes compatibles…
Un patient souffrant de dénutrition sévère est admis aux urgences avec une faiblesse musculaire, une désorientation et une acidose lactique grave (symptômes compatibles avec le béribéri). Les analyses biochimiques montrent des concentrations plasmatiques élevées de pyruvate et de lactate, avec une chute marquée de l'ATP cellulaire alors que les taux de glucose sont normaux. L'administration urgente de thiamine (vitamine B1) fait disparaître les symptômes.
a) Sachant que la thiamine est le précurseur de la coenzyme pyrophosphate de thiamine (indispensable au complexe pyruvate déshydrogénase), expliquer ce qu'est une coenzyme et justifier sur le plan biochimique pourquoi son absence bloque la respiration cellulaire et déclenche la synthèse de lactate.
b) Si, avant d'administrer la vitamine, on avait perfusé au patient un soluté glucosé concentré pour « lui donner de l'énergie », son acidose se serait rapidement aggravée. Justifier cette affirmation à partir des voies du métabolisme des glucides.
c) Étant donné que les coenzymes ne sont pas consommées de façon stœchiométrique dans les réactions qu'elles catalysent (elles se régénèrent), expliquer pourquoi les humains ont besoin d'un apport continu de vitamines hydrosolubles dans l'alimentation plutôt que d'une dose unique dans leur vie.
Pour finir, reviens à l'énigme du début : le jus de citron et la chaleur modifient la forme 3D de la caséine et de l'ovalbumine (dénaturation), sans toucher à leur séquence d'acides aminés.
L'essentiel
À s'entraîner ! 3 exercices de niveau moyen dans cette section