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 (un poisson aussi d'ailleurs; les poissons ne sont pas tellement moins complexes que les humains, ils ont moins de neurone surtout). Chaque cellule en fabrique en moyenne 15 000 sortes différentes. Près de 50% du poids sec d'un être vivant est fait de protéines.

Une protéine, c'est un polymère d'acides aminés c'est à dire une grande molécule formée de l'union de plus petites, les acides aminés. La plupart des protéines sont formées de l'union de 100 à 200 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 (indiquée par la lettre R sur la molécule ci-contre; R pour radical).

Toutes les protéines sont formées à partir d'un jeu de 20 acides aminés différents.

Si tout ça est un peu loin dans votre mémoire, allez jeter un coup d'oeil sur les notes de cours de la dernière session: Les protéines

Les 20 acides aminés
Vous trouverez sur ce site les formules des 20 acides aminés qui peuvent entrer dans la composition d'une protéine. Notez que les acides aminés peuvent être identifiés par une abréviation à trois lettres ou à une seule lettre. Le tryptophane, par exemple, peut s'écrire TRP ou W.

L'alanine (ALA)


Vous pouvez manipuler cette image avec la souris. Cliquez sur la molécule et déplacez la souris en maintenant le bouton enfoncé. Un menu contextuel peut être ouvert en cliquant avec le bouton droit sur la molécule. On peut "zoomer" avec la roulette de la souris.

Si cette molécule avait la taille d'une tête d'épingle, quelle serait alors la taille d'un globule rouge (un globule rouge a un diamètre d'environ 8 µm).
Pour mesurer des dimensions dans Jmol, faites un double-clic sur un atome et un autre double-clic sur un autre atome de la molécule.

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

Un court peptide de quatre acides aminés : LYS-ALA-ILE-THR

Certains polypeptides sont très courts (aussi peu que seulement 4 ou 5 acides aminés) d'autres gigantesques (plus de 600 acides aminés). La plupart des protéines ont quelque chose comme 100 à 200 acides aminés. On utilise parfois le terme peptide pour désigner les plus petits polypeptides (moins de 50 acides aminés) et protéines pour les plus gros. Cet usage tend cependant à disparaître. Le terme protéine est souvent utilisé même pour de courts polypeptides.

Toutes les protéines sont formées d'une succession d'acides aminés liés les uns aux autres dans un ordre précis. Une protéine est avant tout caractérisée par l'ordre des acides aminés la constituant.

Le lysozyme, par exemple, est formé de l'union de 130 acides aminés. Le premier est la lysine (LYS), le second, la valine, le troisième, la phénylalanine ... et le dernier, le 130e, la valine (VAL). Cet ordre des acides aminés (quel acide aminé est le premier, le second, le troisième, ... , le dernier) constitue la séquence de la protéine.

Exemple : le lysozyme

La séquence (ou structure primaire) détermine quelle sera la forme finale de la protéine. En effet, les radicaux des acides aminés ont des propriétés chimiques différentes. Certains sont hydrophobes, d'autres hydrophiles, certains s'ionisent négativement et d'autres positivement. Certains radicaux peuvent former des liaisons chimiques plus ou moins fortes avec d'autres radicaux. Dans la chaîne d'acides aminés, certains se repoussent et d'autres se rapprochent et forment des liens chimiques. La chaîne d'acides aminés aura donc tendance à se replier sur elle-même pour adopter une structure tridimensionnelle précise.

La structure finale de la protéine détermine sa fonction dans la cellule. Chaque protéine a une forme tridimensionnelle et des propriétés chimiques qui lui sont propres. Les protéines remplissent de nombreux rôles dans la cellule. Parmi ces différentes fonctions on peut souligner les huit suivantes:

1. Structure : les fibres protéiques
2. Mouvement
3. Transport de substances dans le sang
4. Transport de substances à travers la membrane des cellules
5. Hormones et récepteurs hormonaux (pour agir, une hormone doit se fixer à une protéine appelée "récepteur")
6. Identification des cellules
7. Défense : les anitcorps
8. Enzymes

Voir les notes de la dernière session: Rôle des protéines

On connaît actuellement près de 10 000 protéines différentes. On en découvre une bonne centaine de nouvelles à chaque mois. Par contre, on ignore le nombre total de protéines différentes que peut fabriquer l'organisme humain. Pour le moment, on estime ce nombre entre 50 000 et 150 000.

Chaque cellule fabrique les protéines dont elle a besoin.

Pour fabriquer une protéine, il faut deux choses :

• Des acides aminés; ils proviennent de la digestion des protéines des aliments.
• De l'information, c'est à dire la recette de la protéine, quel acide aminé est le premier, lequel est le second et ainsi de suite jusqu'au dernier.

Les acides aminés formant les protéines dans la cellule ne peuvent pas s'assembler au hasard. La cellule doit suivre un plan de construction lorsqu'elle synthétise une protéine. Et il y a autant de plans qu'il y a de protéines différentes. De plus, ces plans doivent pouvoir être reproduits. En effet, lorsqu'une cellule se divise en deux cellules identiques, chacune des deux nouvelles cellules possède l'ensemble des plans, des recettes de protéines, dont elle a besoin. C'est donc que l'information que contenait la cellule qui s'est divisée a été reproduite en deux exemplaires, un pour chacune des deux nouvelles cellules.