BCM-20329

BCM-20329: INTRODUCTION AU GÉNIE BIOCHIMIQUE

SECTIONS 1A ET 1B: BIOMOLÉCULES

Note: Certaines images ci-dessous nécessitent le logiciel Rasmolpour être vues en 3-D. Vous pouvez vous procurer ce logiciel (un freeware) sur le site suivant: http://www.bernstein-plus-sons.com/software/rasmol/. Il devrait aussi être installé sous peu sur les ordinateurs du laboratoire départemental.

RAPPEL DE CHIMIE ORGANIQUE

Composés organiques - groupes fonctionnels:

Phosphates (phosphate inorganique ou Pi)

Composition cellulaire:

Eau = 80%

Sur le 20% restant:

Protéines et acides aminés: 50% (C, N)

Glucides: 15% (C, H, O)

Acides nucléiques: 15% (C, O, H, P)

Lipides: 10%

Autres: 10%

Composition cellulaire élémentaire:

H, C, N, O, P, S...

Na, Ca, Mg, K ...

Fe, Zn, Co, Mo, Ni, Cu ...

L'EAU

Le lien du pont H entre deux molécules d'eau est très fort.

L'eau liquide a une structure partiellement organisée où les ponts hydrogènes sont constamment reformés.

LES GLUCIDES (CARBOHYDRATES, SUCRES)

Formule générale: CxH2xOx ou (CH2O)n

Monosaccharides: trioses, tetrose, pentose, hexose. Ex:

1pentose:

2 hexoses:

l_glucose.zip

Les di-saccharides:

glucose + fructose = sucrose

sucrose.zip

glucose + galactose = lactose

Les oligo-saccharides et les polysaccharides:

ex: amylose, amidon, celluloses et hemicelluloses

Il y a deux types de polymérisation des sucres

La liaison alpha:

La liaison beta:

Cette seule différence d'orientation de la liaison rend les composés beta beaucoup plus résistants, ce qui leur conférera généralement un rôle structurel (ex: cellulose, hémicellulose, peptidoglycan)

Les glucides constituent le moyen d'accumulation d'énergie le plus important pour les organismes vivants. La quantité d'énergie contenue dans leurs cycles carbonés est majeure. La réaction:

dégage 2.9 MJ/mole d'énergie

On les retrouve alors polymérisés sous la forme d'amylose et d'amylopectine, qui constituent l'amidon, ainsi que de glycogène qui forme des granules à l'intérieur des cellules.

Une bactérie E. coli moyenne contient 10,000 à 100,000 (1E4-1E5) polysaccharides ( 1000 hexoses/saccharides)

LES LIPIDES ET SES PRECURSEURS

Les lipides sont des esters de glycérol (glycerol.zip) avec 3 acides gras, entre autre l'acide oléique (oleic.zip) et l'acide stéarique (stearic.zip)

Les phospholipides substituent un acide gras par un groupement phosphate (PM moyen 650-800)

Ils sont amphiphiles

Ils peuvent s'organiser en trois structures différentes.

1. micellaire

2.bicouche

3.vésiculaire

Une bicouche de phospholipide a approximativement 5 nm d'épaisseur

C'est une membrane semi-perméable:

laisse passer certaines petites molécules (non-polaires + H2O)

imperméable à la plupart des macro-molécules

parsemée de protéines de tous types

Une cellule peut contrôler la fluidité de sa membrane en régulant la proportion d'acide gras saturés et non-saturés, ainsi que le cholestérol qu'elle contient

Une bactérie E. coli moyenne contient approx. 30E6 lipides (P.M. 650/phospholipide)

Voir problème à la fin de ce document sur la quantité de lipides dans un globule rouge

LES ACIDES AMINÉS ET LES PROTÉINES

Un acide aminé modèle:

Amino Acid	Abbreviations
Alanine	Ala	A
Arginine	Arg	R
Asparagine	Asn	N
Aspartate	Asp	D
Cysteine	Cys	C
Glutamate	Glu	E
Glutamine	Gln	Q
Glycine	Gly	G
Histidine	His	H
Isoleucine	Ile	I
Leucine	Leu	L
Lysine	Lys	K
Methionine	Met	M
Phenylalanine	Phe	F
Proline	Pro	P
Serine	Ser	S
Threonine	Thr	T
Tryptophan	Trp	W
Tyrosine	Tyr	Y
Valine	Val	V

La liaison peptidique

Les acides aminés forment des liens peptidiques entre eux, ce qui résulte en des polypeptides. Ces liaisons se forment via une réaction de condensation entre un groupement carboxy d'un acide aminé avec le groupement amine d'un second acide aminé.

Ultimement ces longs polypeptides forment des PROTÉINES

Les protéines jouent plusieurs rôles:

structure
récepteurs
transporteurs
enzymes

où leurs caractéristiques principales sont en jeu, soit: leur spécificité et leur conformation dynamique.

On compte approx. 2M de protéines par cellules E. coli en moyenne (500 a.a./ protéines, P.M.= 40-60 K/protéine, 110 /résidu a.a.)

Pour en savoir plus sur les protéines et les enzymes, cliquez ici!

LES ACIDES NUCLÉIQUES ...

LES BASES:

2 purines: Adénine (A) (a.zip) et Guanine (G)

(G.zip)

3 pyrimidines: Thymine (T) (T.zip), Cytosine (C) (C.zip) et Uracile (U, remplace T dans l'arn)

Nucléoside = base + sucre (ADN = désoxyribose, ARN = ribose)

Nucléotide = base + sucre + phosphate

Polynucléotides = ADN (dna.zip) ou ARN

Autre fonction des purines : transporteurs/médiateurs d'énergie: AMP (amp.zip), ADP, ATP (atp.zip), (31 kJ / mole de lien Pi)

Pour en savoir plus sur les méthodes analytiques utilisées pour séparer et quantifier les protéines et les acides nucléiques, cliquez ici.

Problème: la membrane d'un globule rouge a une surface approx. de 145 microns² et une épaisseur de 8 microns. Elle contient 0.52 picogrammes de lipides (composition en mole: 50% de phospholipides, P.M.= 800, et 50% de cholestérol, P.M.= 386) et 0.60 picogrammes de protéines (P.M. = 50,000). La surface occupée par chaque phospholipide est de 0.55 nm² et par chaque molécule de cholestérol est de 0.38 nm².

Combien y-a-t-il de protéines dans la membrane d'un seul érythrocyte?

Quel est le ratio molécules de lipides/ molécules de protéines de cette membrane?

Quel est la proportion de la surface totale de la membrane occupée par les lipides?