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Les protéines sont des molécules biologiques très importantes dans les cellules. En poids, les protéines sont collectivement le principal composant du poids sec des cellules. Elles peuvent être utilisées pour une variété de fonctions, du support cellulaire à la signalisation cellulaire et à la locomotion cellulaire. Parmi les exemples de protéines, on trouve les anticorps, les enzymes et certains types d’hormones (insuline). Bien que les protéines aient des fonctions très diverses, elles sont généralement constituées d’un ensemble de 20 acides aminés. Nous obtenons ces acides aminés à partir des aliments végétaux et animaux que nous mangeons. Les aliments riches en protéines comprennent les viandes, les haricots, les œufs et les noix.
Acides aminés
La plupart des acides aminés ont les propriétés structurelles suivantes :
Un carbone (le carbone alpha) lié à quatre groupes différents :
- Un atome d’hydrogène (H)
- Un groupe carboxyle (-COOH)
- Un groupe amino (-NH2)
- Un groupe « variable
Parmi les 20 acides aminés qui composent généralement les protéines, le groupe « variable » détermine les différences entre les acides aminés. Tous les acides aminés ont un atome d’hydrogène, un groupe carboxyle et des liaisons de groupe amino.
La séquence des acides aminés dans une chaîne d’acides aminés détermine la structure 3D d’une protéine. Les séquences d’acides aminés sont spécifiques à des protéines particulières et déterminent la fonction et le mode d’action d’une protéine. Une modification d’un seul des acides aminés d’une chaîne d’acides aminés peut altérer la fonction d’une protéine et entraîner une maladie.
Chaînes de polypeptides
Les acides aminés sont réunis par synthèse de déshydratation pour former une liaison peptidique. Lorsqu’un certain nombre d’acides aminés sont liés entre eux par des liaisons peptidiques, une chaîne polypeptidique est formée. Une ou plusieurs chaînes polypeptidiques torsadées en forme de 3D forment une protéine.
Les chaînes polypeptidiques ont une certaine flexibilité mais leur conformation est limitée. Ces chaînes ont deux extrémités terminales. Une extrémité est terminée par un groupe amino et l’autre par un groupe carboxyle.
L’ordre des acides aminés dans une chaîne polypeptidique est déterminé par l’ADN. L’ADN est transcrit en un ARN (ARN messager) qui est traduit pour donner l’ordre spécifique des acides aminés pour la chaîne de protéines. Ce processus est appelé synthèse des protéines.
Structure des protéines
Il existe deux classes générales de molécules protéiques : les protéines globulaires et les protéines fibreuses. Les protéines globulaires sont généralement compactes, solubles et de forme sphérique. Les protéines fibreuses sont généralement allongées et insolubles. Les protéines globulaires et fibreuses peuvent présenter un ou plusieurs des quatre types de structure protéique. Les quatre types de structure sont la structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire.
La structure d’une protéine détermine sa fonction. Par exemple, les protéines structurelles comme le collagène et la kératine sont fibreuses et filamenteuses. Les protéines globulaires comme l’hémoglobine, en revanche, sont repliées et compactes. L’hémoglobine, que l’on trouve dans les globules rouges, est une protéine contenant du fer qui lie les molécules d’oxygène. Sa structure compacte est idéale pour voyager dans les vaisseaux sanguins étroits.
Synthèse de protéines
Les protéines sont synthétisées dans le corps par un processus appelé traduction. La traduction a lieu dans le cytoplasme et implique la restitution des codes génétiques qui sont assemblés lors de la transcription de l’ADN en protéines. Les structures cellulaires appelées ribosomes aident à traduire ces codes génétiques en chaînes polypeptidiques. Les chaînes polypeptidiques subissent plusieurs modifications avant de devenir des protéines pleinement fonctionnelles.
Polymères organiques
Les polymères biologiques sont essentiels à l’existence de tous les organismes vivants. En plus des protéines, on trouve d’autres molécules organiques :
- Les glucides sont des biomolécules qui comprennent des sucres et des dérivés du sucre. Ils ne fournissent pas seulement de l’énergie, mais sont également importants pour le stockage de l’énergie.
- Les acides nucléiques sont des polymères biologiques, dont l’ADN et l’ARN, qui sont importants pour le patrimoine génétique.
- Les lipides sont un groupe diversifié de composés organiques comprenant des graisses, des huiles, des stéroïdes et des cires.
Sources
- Chute, Rose Marie. « Synthèse de la déshydratation. » Anatomy and Physiology Resources, 13 mars 2012, http://apchute.com/dehydrat/dehydrat.html.
- Cooper, J. « Peptide Geometry Part. 2. » VSNS-PPS, 1er février 1995, http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS95/course/3_geometry/index.html.
