★ À maîtriser
📌 Les lipides hydrophobes sont presque insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques apolaires, tandis que les lipides amphiphiles possèdent une partie hydrophobe et une partie hydrophile.
Les lipides hydrophobes sont stockés en gouttelettes, notamment dans les adipocytes, et transportés dans le sang par des lipoprotéines qui les isolent du milieu aqueux.
Les lipides amphiphiles constituent des membranes biologiques, dont ils représentent au moins 50 % de la composition, avec une proportion variable selon le type de membrane.
Les glycérophospholipides associent glycérol, acides gras, phosphate et tête alcool, tandis que les sphingophospholipides associent sphingosine, acide gras, phosphate et tête choline.
Les glycérophospholipides et les sphingolipides participent à la structure des membranes, tandis que les triglycérides constituent une réserve énergétique.
Compléments
Les lipides font partie des quatre grands composants de l’organisme, avec les protéines, les glucides et les acides nucléiques.
Les chaînes hydrocarbonées des lipides apolaires peuvent être linéaires, constituées de CH₂ et terminées par CH₃, ou isopréniques, avec des doubles liaisons.
Les lipides proviennent de l’alimentation ou de la synthèse de l’organisme, puis sont stockés à long terme ou utilisés pour les besoins métaboliques et le maintien des structures cellulaires.
Les briques lipidiques comprennent les acides gras, les alcools comme le glycérol, les amino-alcools comme la sphingosine et le cholestérol, qui possède une fonction alcool et un noyau stérol hydrophobe.
Les sphingoglycolipides associent sphingosine, acide gras et glucides simples, les triglycérides associent glycérol et acides gras, et les esters de cholestérol associent cholestérol et acide gras.
Hydrophobes pour stocker, amphiphiles pour bâtir les membranes
★ À maîtriser
📌 Un acide gras saturé ne possède que des liaisons simples dans sa chaîne carbonée, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons.
Les acides gras de l’organisme ont généralement un nombre pair de carbones, entre C4 et C24, malgré de rares exceptions.
La synthèse de novo des acides gras commence par la formation de malonyl-CoA à partir d’acétyl-CoA par l’acétyl-CoA carboxylase, puis la fatty acid synthase condense acétyl-CoA et malonyl-CoA, élimine CO₂ et réduit les fonctions obtenues grâce au NADPH, avec déshydratation puis réduction d’une double liaison.
Chaque cycle d’élongation utilise du malonyl-CoA et ajoute deux carbones à la chaîne; six répétitions après la formation du butyrate donnent le palmitate à 16 carbones, et sept donnent le stéarate à 18 carbones.
La β-oxydation mitochondriale dégrade les acides gras activés en acétyl-CoA, après activation en acyl-CoA et transport dans la mitochondrie; l’acétyl-CoA alimente ensuite le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire.
Les mammifères ne peuvent pas créer les doubles liaisons nécessaires pour synthétiser les précurseurs ω6 et ω3; ils doivent donc les obtenir par l’alimentation, notamment à partir de végétaux et de certains organismes animaux.
L’acide linoléique C18:2 (Δ9, Δ12) est le précurseur alimentaire de la série ω6, avec un apport idéal indiqué de 5 à 6 g par jour.
L’acide linolénique C18:3 (Δ9, Δ12, Δ15) est le précurseur alimentaire de la série ω3, avec un apport idéal indiqué de 1 g par jour.
Dans la série ω6, l’acide linoléique est transformé par Δ6 désaturation, élongation puis Δ5 désaturation en acide arachidonique C20:4, précurseur des prostaglandines, thromboxanes et leucotriènes impliqués dans l’inflammation.
Dans la série ω3, l’acide linolénique est transformé par Δ6 désaturation, élongation et Δ5 désaturation en EPA C20:5, qui est peu abondant dans l’organisme, inférieur à 1 % des cellules, et contribue à la protection cardiovasculaire.
Le DHA est un acide gras ω3 à 22 carbones et six doubles liaisons qui joue un rôle important dans le cerveau et la rétine; sa déficience durant les premières années de vie peut entraîner retard mental et cécité.
📌 Il n’existe pas de conversion entre les précurseurs des séries ω9, ω6 et ω3 : l’acide oléique peut être synthétisé, mais les acides linoléique et linolénique doivent être apportés par l’alimentation.
Compléments
En numérotation organique, les carbones sont comptés à partir du carbone carboxylique, tandis qu’en numérotation ω ou n, ils sont comptés depuis le carbone terminal CH₃.
Les acides butyrique, caproïque, laurique, myristique, palmitique, stéarique, arachidique et lignocérique possèdent respectivement 4, 6, 12, 14, 16, 18, 20 et 24 carbones; les acides gras saturés à 8, 10 et 22 carbones sont respectivement les acides caprylique, caprique et béhénique.
Dans les membranes et le tissu adipeux, les acides gras comptent généralement 12 à 24 carbones, et les plus abondants comptent 16 à 20 carbones.
Désaturer, allonger, désaturer : la série ω9
★ À maîtriser
Les glycérophospholipides sont formés d’un glycérol, de deux acides gras et d’un groupe phosphate lié à un alcool; cette structure constitue leur base commune.
L’acide gras en position 1 du glycérol est toujours saturé, tandis que celui en position 2 peut être saturé ou insaturé et peut notamment être de l’acide arachidonique.
Les chaînes d’acides gras des glycérophospholipides sont hydrophobes, tandis que leur tête phosphate et alcool est hydrophile, ce qui rend ces molécules amphiphiles et en fait des constituants de base des membranes biologiques.
La phosphatidylcholine est le glycérophospholipide le plus abondant dans les membranes de mammifères et se trouve aussi chez les végétaux ; elle est connue dans l’alimentation sous le nom de lécithine.
La phosphatidylsérine est minoritaire, porte deux charges négatives et une charge positive, et sa charge globale négative favorise l’adhérence de protéines à la membrane en interagissant avec des acides aminés ou le calcium.
Le phosphatidylinositol représente 1 à 2 % des phospholipides et contribue aux interactions protéines-membrane, à la signalisation intracellulaire et à la transduction du signal.
Compléments
Dans un glycérophospholipide, le phosphate est estérifié sur le carbone 3 du glycérol et les deux acides gras estérifient les carbones 1 et 2.
Les acides phosphatidiques sont des glycérophospholipides minoritaires et leur groupe phosphate porte une charge négative.
La phosphatidyléthanolamine est le deuxième glycérophospholipide le plus abondant des membranes animales ; sa tête éthanolamine porte une fonction amine positive qui neutralise le phosphate à pH neutre.
La phosphatidylsérine représente moins de 10 % des phospholipides membranaires, se trouve dans le feuillet interne et joue notamment un rôle dans l’apoptose.
Des kinases peuvent transférer des groupes phosphate depuis l’ATP vers les fonctions alcool des carbones 3, 4 et 5 de l’inositol, mais pas vers les carbones 2 et 6 en raison de contraintes stériques défavorables.
Les phospholipides acides à charge négative cités sont :
★ À maîtriser
Les deux classes de sphingolipides présentées sont les sphingomyélines, à tête phosphocholine, et les glycolipides, à tête constituée d’un ose.
Le cholestérol est amphiphile et insoluble dans l’eau ; sa fonction hydroxyle constitue la tête polaire et son noyau stérol ainsi que sa chaîne carbonée ramifiée forment la partie hydrophobe.
🔄 La synthèse du cholestérol comprend les étapes suivantes :
📌 Les statines diminuent le cholestérol en inhibant la HMG-CoA réductase, qui catalyse l’étape thermodynamiquement irréversible de sa synthèse.
Compléments
🔄 La synthèse des sphingomyélines suit ces étapes :
Les sphingomyélinases retirent la phosphocholine de la sphingomyéline pour former un céramide, puis les céramidases libèrent l’acide gras saturé et la sphingosine.
Les cérébrosides contribuent à la myéline du cerveau et de la moelle épinière et sont globalement neutres, sans groupe phosphate.
Acétyl-CoA → HMG-CoA → mévalonate → isoprène → farnésyl pyrophosphate → squalène.
★ À maîtriser
Les acides biliaires secondaires sont l’acide lithocholique et l’acide désoxycholique.
Les acides biliaires sont conjugués à la glycine ou à la taurine pour former des glycoconjugués ou des tauroconjugués.
Un sel biliaire est une molécule amphiphile comprenant un noyau stérol et un acide aminé qui conserve sa fonction acide, complexé à un ion sodium par des liaisons électrostatiques.
Les sels biliaires, principalement synthétisés dans le foie et transformés par les bactéries intestinales, sont des agents émulsifiants naturels qui facilitent la digestion des triglycérides.
Les bactéries intestinales digèrent les FOS et les GOS, que l’être humain ne digère pas.
Les fibres ont un effet prébiotique, augmentent la satiété et ralentissent le mouvement des aliments dans l’estomac, ce qui favorise l’absorption des nutriments.
Le glycogène stocke le glucose dans les cellules animales et non dans les cellules végétales.
📌 Le saccharose est non réducteur, tandis que le lactose et le maltose sont réducteurs.
Compléments
📌 Un défaut de synthèse des sels biliaires ou leur absence de libération par la vésicule biliaire entraîne une mauvaise digestion des lipides.
Les polysaccharides comprennent notamment l’amidon et la cellulose.
Une consommation excessive de FODMAPs peut entraîner les conséquences de leur fermentation intestinale.
L’α-amylose est un homopolysaccharide linéaire composé d’unités de glucose.
★ À maîtriser
📌 La glycation est une réaction non enzymatique entre un sucre réducteur et le groupement amine d’une protéine, et l’hémoglobine glyquée renseigne sur la glycémie des 2 à 3 mois précédents.
📌 La N-glycosylation lie une GlcNAc au groupement amide d’une asparagine dans le réticulum endoplasmique, tandis que l’O-glycosylation lie des monosaccharides au groupe hydroxyle de la sérine ou de la thréonine.
La glycosylation contribue à la stabilité, à l’adressage, à la solubilité et à la structure des protéines, et les glycoprotéines de surface participent à la reconnaissance intercellulaire.
L’agrécane est le principal protéoglycane du cartilage ; il est associé non covalemment à l’acide hyaluronique et stabilisé par des protéines de liaison.
La synthèse d’un protéoglycane comprend la synthèse de la protéine cœur, l’ajout des chaînes glucidiques, puis l’export vers la matrice extracellulaire.
L’O-glycosylation se déroule principalement dans l’appareil de Golgi et ajoute séquentiellement de courtes chaînes glucidiques, souvent de 1 à 3 résidus, sur la sérine ou la thréonine.
La N-glycosylation se fait sur l’asparagine d’une séquence consensus Asn-X-Ser/Thr, où X peut être tout acide aminé sauf la proline.
La N-glycosylation commence dans la lumière du réticulum endoplasmique pendant la traduction et se poursuit dans l’appareil de Golgi.
La glypiation est l’ancrage à la membrane d’une protéine non transmembranaire par une ancre glycosylphosphatidylinositol, ou GPI.
Compléments
La glycosylation est une modification post-traductionnelle non directement codée par le génome, qui contribue à la micro-hétérogénéité et à la diversité du protéome.
La glycosylation varie selon :
Le glycocalyx est un revêtement fibrillaire de surface constitué de glycoprotéines, de glycolipides et de protéoglycanes, qui protège la membrane, favorise l’adhésion cellulaire et intervient dans les processus infectieux.
Une molécule d’agrécane porte environ 100 chaînes de chondroïtine sulfate et 30 chaînes de kératane sulfate.
Les charges négatives des GAG sulfatés et de l’acide hyaluronique permettent aux agrégats d’agrécane de piéger des ions sodium et des molécules d’eau.
O-glycosylation sur Ser/Thr ; N-glycosylation sur Asn
★ À maîtriser
📌 Chez les bactéries et les plantes, les glycolipides sont liés à un diacylglycérol et sont appelés glycoglycérolipides, tandis que chez les vertébrés et les animaux, ils sont liés à un céramide et sont appelés glycosphingolipides.
Dans la maladie de Tay-Sachs, une déficience en β-hexosaminidase entraîne une accumulation pathologique du ganglioside GM2 et une détérioration des fonctions cérébrales.
Le peptidoglycane de la paroi bactérienne protège contre la pression osmotique du milieu et contribue au maintien de la forme bactérienne.
La pénicilline inhibe la formation des chaînes interpeptidoglycanes en inactivant la transpeptidase bactérienne.
Compléments
Le galactosylcéramide, glycosphingolipide simple abondant dans le cerveau, représente environ 20 % des lipides de la gaine de myéline.
Les glycosphingolipides sont classés selon la composition de leur tétrasaccharide neutre cœur et peuvent être neutres, sialylés ou sulfatés ; les formes sialylées sont des gangliosides.
La liaison de la E-sélectine des vaisseaux aux glycoconjugués membranaires des leucocytes permet leur diapédèse pendant l’inflammation.
Le peptidoglycane est constitué de brins polysaccharidiques parallèles formés de disaccharides de GlcNAc et d’acide N-acétylmuramique, et sa dégradation est assurée par les lysozymes.
La β-lactamase peut conférer une résistance à la pénicilline, tandis que l’acide clavulanique l’inhibe comme substrat suicide et peut être associé à l’amoxicilline.
La pénicilline bloque la transpeptidase ; la β-lactamase l’inactive
★ À maîtriser
Toutes les enzymes de la glycolyse sont cytosoliques et la voie a lieu dans toutes les cellules, chez les procaryotes comme chez les eucaryotes.
La glycolyse comporte 10 réactions réparties en une phase d’investissement consommant 2 ATP et une phase de remboursement produisant 4 ATP, soit un gain net de 2 ATP par glucose.
La glycolyse transforme une molécule de glucose à six carbones en deux molécules de pyruvate à trois carbones.
Les réactions irréversibles et régulées de la glycolyse sont catalysées par :
📐 Formule - Le bilan global de la glycolyse est .
En anaérobiose chez l’être humain, le NADH est réoxydé en NAD+ par la lactate déshydrogénase, tandis que le pyruvate est réduit en lactate sans production supplémentaire d’ATP.
En aérobiose, le pyruvate entre dans la mitochondrie et est transformé en acétyl-CoA par décarboxylation oxydative catalysée par la pyruvate déshydrogénase, avec production de NADH et de CO2.
Compléments
📌 L’hexokinase est ubiquitaire, non spécifique du glucose et de forte affinité avec un Km de 0,1 mmol/L, tandis que la glucokinase est hépatique et pancréatique, spécifique du glucose et de plus faible affinité avec un Km de 5 mmol/L.
L’hexokinase reste active même lorsque la glycémie est faible, tandis que la glucokinase est pleinement active en période postprandiale.
Chez la levure, la fermentation alcoolique transforme le pyruvate en acétaldéhyde avec production de CO2, puis l’acétaldéhyde en éthanol en réoxydant le NADH en NAD+, sans produire d’ATP supplémentaire.
L’acétyl-CoA issu du pyruvate entre dans le cycle de Krebs pour être oxydé ou peut servir aux voies anaboliques de production des acides gras.
L’oxydation mitochondriale du pyruvate produit 36 ATP, et le bilan total incluant les 2 ATP de glycolyse est de 38 ATP par glucose.
★ À maîtriser
Le fructose, issu de l’hydrolyse du saccharose par la saccharase, entre dans la cellule sans insuline et rejoint la glycolyse hépatique par la voie des trioses phosphates.
🔄 Dans la voie hépatique, le fructose est transformé successivement : en fructose-1-phosphate, en DHAP et en G3P, puis ces intermédiaires poursuivent la glycolyse
Le galactose est transformé en galactose-1-phosphate par la galactokinase, puis en UDP-galactose, épimérisé en UDP-glucose, converti en glucose-1-phosphate, puis en G6P par la phosphoglucomutase, avant la poursuite de la glycolyse.
La vitesse de la glycolyse s’adapte aux besoins énergétiques de la cellule par régulation de la glycémie, du transport du glucose et des réactions limitantes.
Les trois réactions limitantes de la glycolyse sont les réactions 1, 3 et 10, catalysées respectivement par l’hexokinase, la phosphofructokinase et la pyruvate kinase.
📌 La pyruvate kinase est inhibée par le citrate et l’ATP provenant du cycle de Krebs, et activée par le fructose-1,6-bisphosphate.
Compléments
📌 Dans le muscle, la fructokinase agit sur le fructose, tandis que l’hexokinase peut le convertir en F6P comme dans la glycolyse.
Le galactose, issu de l’hydrolyse du lactose par la lactase, entre dans la cellule sans insuline et est métabolisé principalement dans le foie.
Le transport du glucose peut être une diffusion facilitée dépendante ou indépendante de l’insuline ; GLUT4 est cité dans le muscle et le tissu adipeux.
★ À maîtriser
Les catalyseurs agissent à très faible concentration, sont spécifiques d’une réaction et accélèrent des réactions thermodynamiquement possibles en abaissant l’énergie d’activation.
La glycation des protéines, ou réaction de Maillard, est spontanée et non enzymatique, tandis que la glycosylation est enzymatique.
Un cofacteur est un composé indispensable à une réaction enzymatique qui peut transporter ou compléter un substrat, accepter un produit ou participer à la structure de l’enzyme ; une coenzyme est un cofacteur biologique indispensable à la catalyse.
Les isoenzymes catalysent la même réaction mais ont des structures différentes ; les isoenzymes vraies proviennent de gènes différents, tandis que les isoformes résultent de modifications post-traductionnelles comme la glycosylation ou l’agrégation.
Les enzymes constitutives sont présentes en quantité constante et synthétisées en toutes circonstances, tandis que les enzymes inductibles sont initialement présentes à l’état de traces et voient leur concentration augmenter sous l’effet de facteurs ou de stimuli.
La glycogène synthase est inactive sous forme phosphorylée, tandis que la glycogène phosphorylase est active sous forme phosphorylée.
L’insuline active les phosphatases, ce qui déphosphoryle les enzymes, augmente la glycogénogenèse, diminue la glycogénolyse et abaisse la glycémie.
Compléments
Les ribozymes sont des acides nucléiques capables de catalyser des réactions chimiques, comme l’épissage de l’ARN.
🔄 La réaction de Maillard suit les étapes : réaction du glucose avec une fonction amine protéique, formation d’une aldimine instable, ou base de Schiff, réarrangement d’Amadori et formation d’une protéine glyquée
L’hémoglobine glyquée HbA1C sert de marqueur biologique pour le suivi des patients diabétiques et renseigne sur leur équilibre glycémique des 2 à 3 derniers mois grâce à sa demi-vie correspondant à celle des globules rouges.
Le cofacteur peut être minéral ou biologique ; une coenzyme est toujours un cofacteur.
★ À maîtriser
Le site actif possède un site de fixation qui reconnaît le substrat par des interactions non covalentes et un site catalytique dont les acides aminés réalisent la réaction chimique.
L’hexokinase est exprimée dans tous les tissus et reconnaît le glucose, le fructose et le mannose, tandis que la glucokinase hépatique et pancréatique reconnaît uniquement le D-glucose.
Le modèle de Fischer (1890) décrit un site actif rigide complémentaire du substrat comme une serrure et une clé, tandis que le modèle de Koshland (1958) propose un ajustement conformationnel induit par l’association enzyme-substrat.
Compléments
Les interactions non covalentes entre enzyme et substrat comprennent :
La sérine, la cystéine et l’histidine peuvent participer à la catalyse enzymatique par leurs chaînes latérales.
Le site actif possède souvent une cavité apolaire qui exclut l’eau sauf si elle est nécessaire à la réaction, et cet effet hydrophobe augmente l’efficacité catalytique.
La HMG-CoA réductase catalyse la première étape de la synthèse du cholestérol et constitue une cible des statines, médicaments hypocholestérolémiants.
🔄 La transformation du HMG-CoA en mévalonate suit trois étapes :
La glucokinase est stéréospécifique du D-glucose, contrairement à l’hexokinase qui reconnaît aussi le fructose et le mannose.
Les protéases hydrolysent les liaisons peptidiques des acides aminés de série L, mais ne clivent pas les peptides bactériens non ribosomiques contenant des acides aminés de série D.
Le lysozyme hydrolyse la liaison β1→4 entre l’acide N-acétyl-glucosamine et l’acide N-acétylmuramique du peptidoglycane.
Le modèle de Fischer ne rend pas compte des composés proches du substrat qui s’insèrent sans être transformés, ni de la fixation ordonnée où le second substrat ne se fixe qu’après le premier.
Le substrat s’ajuste au site actif comme des doigts dans un gant.
★ À maîtriser
À l’équilibre, les réactions directe et inverse se poursuivent à vitesses égales ; l’équilibre ne signifie donc pas que la réaction est arrêtée.
Une réaction enzymatique passe par une phase pré-stationnaire brève où les complexes ES se forment, une phase stationnaire où leur concentration est maximale et constante, une phase d’effet du produit où la vitesse diminue, puis un équilibre où les concentrations ne changent plus.
En cinétique michaelienne, la vitesse initiale se mesure pendant la phase stationnaire, lorsque le rapport enzyme liée sur enzyme totale est maximal et que le substrat est en excès.
À substrat en excès, la vitesse initiale augmente proportionnellement à la quantité d’enzyme, ce qui permet de mesurer l’activité enzymatique en biologie clinique.
Compléments
La vitesse instantanée d’une réaction enzymatique correspond à la pente de la tangente à la courbe d’évolution du substrat ou du produit au temps considéré.
L’unité internationale (UI) correspond à la quantité d’enzyme qui transforme 1 μmole de substrat par minute, et les activités enzymatiques en biologie clinique sont souvent exprimées en UI/L.
Le katal (kat), unité du système international surtout utilisée en recherche, correspond à la quantité d’enzyme qui transforme une mole de substrat par seconde ; 1 UI équivaut à 16,66 nkat.
Pré-stationnaire → stationnaire → effet du produit → équilibre.
★ À maîtriser
À vitesse initiale en phase stationnaire, l’augmentation de la concentration en substrat augmente la vitesse jusqu’à ce que la courbe tende vers une asymptote.
La représentation de la vitesse initiale en fonction de la concentration en substrat forme une hyperbole pour une enzyme à cinétique Michaelienne.
Chaque enzyme possède un pH optimal auquel son activité atteint 100 % de sa capacité.
L’augmentation de la température accélère d’abord la réaction en favorisant les rencontres moléculaires, puis peut dénaturer l’enzyme et arrêter son activité.
Compléments
Dans le modèle de Michaelis-Menten, une concentration en substrat supérieure à 10 Km donne une vitesse proche de Vmax et indépendante de la concentration en substrat.
Lorsque la concentration en substrat est inférieure à 0,1 Km, la vitesse est proportionnelle à la concentration en substrat.
Le modèle de Michaelis-Menten permet seulement d’estimer Km et Vmax, tandis que les modèles de Lineweaver-Burk et d’Eadie-Hofstee servent à les déterminer plus précisément.
📐 Formule - Dans la représentation de Lineweaver-Burk, l’ordonnée à l’origine vaut , la pente vaut et l’intersection avec l’axe des abscisses vaut .
📐 Formule - Dans la représentation d’Eadie-Hofstee, la vitesse est portée en ordonnée et en abscisse ; la pente vaut et l’ordonnée à l’origine vaut .
Plus Kcat est grand, plus l’enzyme est efficace, et l’inverse de Kcat correspond à la durée de l’acte enzymatique en secondes.
Un pH extrême peut dénaturer irréversiblement une enzyme, et le dépassement du pH d’arrêt supprime son activité enzymatique.
Une modification du pH peut changer l’ionisation des chaînes latérales des acides aminés et ainsi modifier Km ou Vmax.
Le pH physiologique est de 7,4, tandis que le pH lysosomal est de 4 ou 5.
La pepsine gastrique a un pH optimal de 1,8, tandis que la trypsine et la chymotrypsine intestinales ont un pH optimal de 7.
Michaelis-Menten estime Km et Vmax ; les représentations transformées les déterminent plus précisément.
★ À maîtriser
📌 Une métalloenzyme contient un métal intégré à sa structure, qui ne peut être retiré sans dénaturer l’enzyme, tandis que le métal d’une enzyme à activateur métallique peut être dissocié par des méthodes douces comme la dialyse.
📌 L’activation agit sur une protéine enzymatique déjà présente mais inactive, tandis que l’induction nécessite la synthèse de novo d’enzymes et est plus lente.
Compléments
Les ions minéraux activateurs comprennent :
Dans le cas de l’hexokinase, le magnésium stabilise l’ATP chargé négativement à pH physiologique et favorise ainsi la phosphorylation du glucose en position 6.
Les agents alkylants peuvent inhiber de manière non spécifique les enzymes portant des groupements thiols en formant des liaisons covalentes avec leurs acides aminés.
L’aspirine inhibe irréversiblement la cyclo-oxygénase en acétylant un résidu sérine de son site actif, ce qui bloque la synthèse des prostaglandines.
Les pénicillines et l’amoxicilline inhibent les transpeptidases impliquées dans la liaison des chaînes peptidiques du peptidoglycane bactérien.
Dans l’inhibition compétitive, un excès de substrat peut déplacer l’inhibiteur du complexe enzyme-inhibiteur et lever au moins partiellement l’inhibition.
Le malonate, analogue structural du succinate, se fixe sur le site actif de la succinate déshydrogénase sans être transformé et constitue un inhibiteur réversible.
L’éthanol agit comme inhibiteur compétitif du méthanol auprès de l’alcool déshydrogénase, limitant la transformation du méthanol en formaldéhyde toxique.
Les statines sont des inhibiteurs compétitifs de la HMG-CoA réductase, qui catalyse la transformation de HMG-CoA en mévalonate lors de la synthèse du cholestérol.
Compétitif : même site que le substrat ; non compétitif : autre site ; incompétitif : complexe ES déjà formé.
★ À maîtriser
La cinétique d’une enzyme allostérique est sigmoïde, contrairement à la cinétique Michaelienne qui est hyperbolique.
L’ATP, capteur énergétique cellulaire, active l’aspartate transcarbamoylase (ATCase).
📌 La forme T de l’ATCase est défavorable à la catalyse et stabilisée par le CTP, tandis que la forme R est favorable à la catalyse et stabilisée par l’ATP ou les substrats.
L’ADN polymérase lit le brin matrice dans le sens 3′→5′ et synthétise un brin complémentaire antiparallèle dans le sens 5′→3′.
L’ADN polymérase nécessite une amorce d’ARN produite par la primase, car elle ne commence la synthèse qu’à partir d’une extrémité 3′OH libre.
Lors de la phase 4 de la réplication bactérienne, la RNAase H hydrolyse les amorces d’ARN des hétéroduplexes ADN/ARN, l’ADN polymérase I remplit les espaces et la ligase relie les fragments d’ADN.
Compléments
Une coopérativité positive correspond à une activation, tandis qu’une coopérativité négative correspond à une inhibition.
Après désensibilisation par des agents physiques ou chimiques, l’enzyme allostérique perd sa sensibilité aux effecteurs et sa coopérativité, mais conserve son activité et retrouve une cinétique hyperbolique.
📌 Dans le modèle concerté de Monod, Changeux et Wyman, les quatre protomères passent simultanément de l’état tendu T à l’état relâché R et la symétrie est conservée.
📌 Dans le modèle séquentiel de Koshland, les protomères changent de conformation les uns après les autres, ce qui permet des formes intermédiaires et une perte de symétrie.
L’aspartate transcarbamoylase catalyse la première étape de la synthèse des pyrimidines en formant du N-carbamyl aspartate à partir d’aspartate et de carbamyl-phosphate.
L’aspartate transcarbamoylase possède six sous-unités catalytiques qui fixent les substrats et six sous-unités régulatrices qui fixent l’ATP ou le CTP.
Le CTP inhibe l’aspartate transcarbamoylase en diminuant son affinité pour les substrats.
Ouvrir, amorcer, allonger, remplacer, ligaturer
★ À maîtriser
La transformation cancéreuse implique l’activation de proto-oncogènes et l’inactivation de gènes suppresseurs de tumeurs ou de gènes assurant la stabilité du génome.
Le système SOS bactérien est induit par des dommages importants de l’ADN et contribue à sa réparation ainsi qu’à la reprise de la réplication.
Le système BER répare les modifications chimiques d’une base individuelle par excision de la base, clivage du site abasique, remplacement du nucléotide et ligature du brin.
Compléments
📌 La photolyase répare les dimères de pyrimidines induits par les UV, mais elle est absente chez les mammifères placentaires tels que l’humain et la souris.
📌 Le système MMR utilise les hétérodimères MSH2/MSH6 pour réparer les lésions de 1 à 2 paires de bases et MSH2/MSH3 pour celles de 3 à 16 paires de bases.
Dommages non réparés → sénescence, apoptose ou cancer
★ À maîtriser
L’ADN contient les bases A, T, C et G, tandis que l’ARN contient A, U, C et G.
Les deux brins de l’ADN sont antiparallèles et complémentaires, avec un brin orienté 5′→3′ et l’autre 3′→5′.
📌 L’ADN est généralement un homoduplex bicaténaire stable qui porte l’information génétique, tandis que l’ARN est généralement monocaténaire, moins stable et peut intervenir dans la traduction, la régulation ou l’activité enzymatique.
Selon Francis Crick (1958), l’ADN dirige sa propre réplication et sa transcription en ARN, lequel peut être traduit en protéines.
Le code génétique associe des codons de trois bases de l’ARN messager aux acides aminés, et ses 64 combinaisons peuvent coder les 20 acides aminés.
En 1964, R. Holley a isolé et déterminé la structure de l’ARN de transfert, qui présente un acide aminé au ribosome pendant la traduction.
En 1965, Epstein, Steinberg et Brenner ont identifié les codons stop UAG, UAA et UGA, qui signalent l’arrêt de la synthèse protéique au ribosome.
Compléments
📌 L’adénine et la guanine sont des purines bicycliques, tandis que la cytosine, la thymine et l’uracile sont des pyrimidines monocycliques.
📌 L’ADN B est la forme prédominante in vivo et dextrogyre, tandis que l’ADN Z est lévogyre et se rencontre notamment dans les régions riches en GC.
Robert W. Holley, Marshall Nirenberg et Har Gobind Khorana ont reçu le prix Nobel de médecine en 1968 pour la découverte du code génétique.
Les expériences sur des ARN alternant les bases U et A ont permis de découvrir la plupart des codons correspondant aux 20 acides aminés.
Dans le code génétique, le codon CAU code l’histidine.
ADN stocke l’information, ARN la transmet ou l’exécute
★ À maîtriser
AUG est l’unique codon d’initiation de la traduction et code la méthionine.
Le code génétique comprend 61 codons codant les 20 acides aminés protéinogènes et 3 codons stop qui ne codent aucun acide aminé.
📌 Le code génétique est dégénéré : un acide aminé peut être codé par plusieurs codons, comme la sérine par UCU, UCA, UCC, UCG, AGU et AGC, tandis que la méthionine n’est codée que par AUG.
Une mutation sur trois ne change pas l’acide aminé de la protéine et constitue une mutation silencieuse, même si certaines mutations synonymes peuvent rarement provoquer une maladie en déstabilisant l’ARN.
Après un changement d’acide aminé, 50 % des changements entraînent une perte de fonction, 40 % n’ont pas d’effet et 10 % procurent un gain de fonction à la protéine.
Compléments
La dégénérescence du code génétique concerne surtout la troisième base du codon, mais peut aussi toucher la deuxième base.
La méthionine, codée par un seul codon, représente 1 à 5 % des acides aminés des protéines, tandis que la sérine, codée par six codons, en représente plus de 10 %.
Une mutation de la troisième base qui change l’acide aminé entraîne généralement le remplacement par un acide aminé aux propriétés physico-chimiques et à l’encombrement stérique similaires, ce qui limite souvent l’effet sur la fonction protéique sans l’exclure.
Le code génétique est presque universel malgré 1,5 × 10^84 possibilités théoriques de variation entre codons et acides aminés ; cette universalité est expliquée par les affinités chimiques entre acides aminés et ARN ou par la sélection naturelle.
Dégénérescence → mutations souvent silencieuses ou peu délétères
| Modèle | Conformation | Principe |
|---|---|---|
| Fischer (1890) | Rigide | Complémentarité serrure-clé |
| Koshland (1958) | Ajustable | Changement induit par l’association enzyme-substrat |
| Type | Fixation | Effet cinétique |
|---|---|---|
| Compétitive | Même site actif que le substrat | Km apparent augmente, Vmax inchangée |
| Non compétitive | Site distinct, avant ou après le substrat | Vmax diminue, Km inchangé |
| Incompétitive | Complexe ES déjà formé | Km et Vmax diminuent |
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