BIOCHIMIE3
.docCOURS 3. LES PROTÉINES COMPLEXES
1. Les chromoprotéines (du grec. chroma - la couleur) contiennent la protéine simple et le composant non protéique peint lié à lui. On distingue les hémoprotéines et les flavoprotéines. Ils participent à tels processus, comme la respiration, le transport de l'oxygène et du dioxyde du carbone, les réactions d'oxydoréduction, la perception de la couleur et de la lumière etc.
Au groupe des hémoprotéines se rapportent l'hémoglobine, la myoglobine, les cytochromes, la catalase, la peroxydase. Tous ils contiennent les ferroporphyrines (les fer-porphyrines), et des protéines, diverses selon la composition et la structure, et ils exercent de diverses fonctions biologiques. Les différences spécifiques de l'hémoglobine sont conditionnées par la globine.
Nous examinerons la structure de l'hémoglobine – la protéine du sang. Le composant non protéique de l'hémoglobine c`est l`hème - le pigment, qui donne la couleur rouge au sang. La base de sa structure fait la protoporphyrine IX (fig. 5). Au centre de l`hème se trouve l'atome de la fer lié à deux atomes de l'azote par la liaison covalente et à deux autres – par la liaison de coordination. L`hème est «enveloppé» d'une chaîne polypeptidique. Dans la molécule de l'hémoglobine d`un adulte НbА (de l`anglais. Adult) se trouvent quatre chaînes polypeptidiques, qui font ensemble la partie protéique de la molécule – la globine (fig. 6). Deux chaînes α contiennent 141 restes acido-aminés, deux chaînes β - 146.
Dans le sang d`un adulte il y a aussi l'hémoglobine НbА2 (2 α, 2 δ chaînes, 2,5 %) et HbA3 (moins 1 %, se distingue par la structure de la chaîne ).
On connaît aussi l'hémoglobine fœtale (l'hémoglobine des nouveau-nées) HbF, qui contient 2 α- et 2 γ chaînes. L'hémoglobine F possède l'affinité augmentée à l'oxygène et permet à un relativement petit volume du sang du fœtus d'accomplir les fonctions de fournir l'oxygène plus effectivement. Le sang du nouveau-né contient jusqu'à 80 % HbF, à la fin de la 1-ère année de la vie il est remplacé presque entièrement en НbА.
Les maladies des hémoglobines (plus de 200) s`appellent les hémoglobinopathies, les hémoglobinoses.
1. Les hémoglobinopathies, à la base de qui se trouve le changement héréditaire de la structure de quelque chaîne de l'hémoglobine normale. Dans le sang de l`homme sont ouverts près de 150 divers types des hémoglobines mutantes.
Les hémoglobines anormales se distinguent par les propriétés physico-chimiques (la mobilité électrophorétique, la dissolubilité, le point isoélectrique, l'affinité à l'oxygène).
L'exemple classique de l'hémoglobinopathie - l'anémie falciforme répandue dans les pays de l'Amérique du Sud, l'Afrique et l'Asie du Sud-Est. Le défaut chimique est réduit au remplacement de l`acides glutamique à la 6 position de la N-terminale à la valine à β - chaînes de la molécule de l`hémoglobine HbSC'est le résultat de la mutation dans la molécule de l'ADN. La dissolubilité et l'affinité à l'oxygène de HbS sont réduites. Les erythrocytes dans les conditions de la pression basse partielle de l'oxygène prennent la forme de la faucille. HbS après le rendement de l'oxygène dans les tissus se transforme à la désoxyforme mal soluble et se précipite en forme des cristaux fusiformes. Ils déforment la cellule et amènent à l'hémolyse. La forme hétérozygote de l'anomalie passe sans symptôme ou est accompagnée par l'anémie hémolytique légère. Chez les individus homozygotes dès les premiers mois de la vie se développe la forme grave de l`anémie falciforme. La maladie passe vivement, et les enfants meurent souvent en âge précoce.
2. Les thalassémies - le groupe des maladies avec les troubles héréditaire de la synthèse d'une des chaînes de la globine. On distinguent les α - et β - thalassémies. L`hémoglobinopathie H – c`est une des variants de l`-thalassémie – elle se manifeste par l'anémie hémolytique, la précipitation de l'hémoglobine Н, l'agrandissement de la rate, les changements osseux graves.
3. Les anémies ferriprives (les anémies par manque de fer) – les troubles de la synthèse de l'hémoglobine en conséquence du déficit du fer. Les causes principales sont les pertes sanguines et le manque de la nourriture riche en l`hème - la viande et le poisson.
Les dérivées de l'hémoglobine
L`oxyhémoglobine HbO2. L'oxygène moléculaire se joint à chacun hème Hb à l'aide de la coordinence du fer. L'addition de chaque molécule de l'oxygène facilite l'addition de l'ultérieure. Cette dépendance allostérique a reçu le nom de l'effet de Bohr. L`oxyhémoglobine, en se trouvant dans les tissus, perd l'oxygène, et deviant la désoxyhémoglobine (l`hémoglobine réduite).
La carbhémoglobine HbCO2 la liaison de l'hémoglobine avec le gaz carbonique. Il est instable et dissocie vite dans les capillaires pulmonaires avec l`elimination de СО2.
La carboxyhémoglobine HbCO - le produit de l'addition de l`oxyde du carbone CO (l`oxyde de carbone) à l'hémoglobine. L'hémoglobine a une haute affinité à CO et se lie avec lui solidement. L'hémoglobine perd la capacité à lier l'oxygène, et la mort de l'étouffement peut arriver.
La méthémoglobine MtHb - la forme de l'hémoglobine, où le fer de l`hème se trouve dans l'état trivalent. Elle n'est pas capable de transférer l'oxygène. Elle se forme de l'hémoglobine libre sous l'effet de divers oxydants, et dans l'organisme - à certains empoisonnements, intoxications.
La carbohémie, la méthémoglobinémie - l'apparition dans le sang de la méthémoglobine. On distingue les méthémoglobinémies héréditaires et acquises. Les méthémoglobinémies héréditaires se développent à la suite de la présence des hémoglobines instables ou anormales. Parmi les méthémoglobinémies acquises peuvent être les méthémoglobinémies toxiques de l'origine exogène, apparaissantes sous l'influence de la série des substances chimiques (les nitrates, les nitrites, l'aniline, certaines préparations médicinales), et de l'origine endogène, qui se développent en conséquence des troubles de la production et de l'absorption des nitrates aux entérocolites. À la méthémoglobinémie considérable il y a une anoxémie (l`hypoxie).
La méthode de la définition qualitative des diverses dérivées de l'hémoglobine c`est l'étude de leurs spectres de l'absorption.
La myoglobine – la protéine globulaire qui réalise dans les muscles le stock de l'oxygène moléculaire et son transmission aux systèmes d`oxydation des cellules. Elle contient une chaîne polypeptidique. Comme dans l'hémoglobine, le centre actif de la molécule, liant O2, c`est l`hème. La myoglobine définit la couleur des muscles.
Aux chromoprotéines se rapportent aussi les enzymes la catalase, la peroxydase, les cytochromes.
Les flavoprotéines – les chromoprotéines, dont les groupes prostétiques sont présentés par les dérivées de l`isoalloxazine – flavine-mononucléotide (FMN) et flavine-adénine-dinucléotide (FAD). Les flavoprotéines font partie des oxydoréductases - des enzymes, qui catalisent les réactions d'oxydoréduction dans la cellule.
2. Les lipoprotéines se composent de la protéine du groupe prostétique présenté par un certain lipide (les graisses neutres, les acides libres gras, les phospholipides, les cholestérydes). Les lipoprotéines sont largement répandues et exercent de diverses fonctions biologiques. Les représentants des lipoprotéines – la protéine du tissu des poumons, la lipovitelline du jaune de l'oeuf de poule etc.
Les lipoprotéines se trouvent en l'état libre (particulièrement dans le plasma du sang). Les lipoprotéines du sérum du sang contiennent le noyau hydrophobe lipidique entouré des lipides polaires et l'enveloppe des protéines, qui ont reçu le nom des apoprotéines. Ils assurent le transport des lipides hydrofuges.
Les lipides, liés par des liaisons covalentes à la protéine, servent de l'ancre, à l'aide de laquelle les protéines se fixent à la membrane. Ce sont les lipoprotéines soi - disantes structurées (les lipides des membranes de la cellule, de la gaine de myéline des fibres nerveuses).
3. Les phosphoprotéines – les protéines complexes, qui sont formées de l'acide phosphorique à titre du composant non protéique, adjoint à la chaîne polypeptidique par la liaison d`ester par les restes de la sérine ou de la thréonine. Le type ionique de la liaison est aussi possible.
Aux phosphoprotéines se rapportent le caséinogène du lait, l`ovalbumine de la protéine de l'oeuf de poule, une série des enzymes, par exemple, les ARN-polymèrases. Un grand nombre des phosphoprotéines se trouve dans les cellules du SNC.
Les phosphoprotéines sont la source précieuse de la matière énergétique et plastique en train de l'embryogénie et de la croissance postnatale et du développement de l'organisme, participent à la régulation de l'activité nucléaire de la cellule, le transport des ions et les processus d`oxydation aux mitochondries.
4. Les glycoprotéines - les protéines complexes qui contiennent, en outre la protéine simple ou le peptide, les chaînes linéaires ou ramifiées hétérooligosaccharidées (qui contiennent de 2 à 15 restes des hexoses, pentoses et l'hydrate de carbone terminal (N- acétylgalactoseamine ou d`autres). Le composant glucidique se lie à la protéine par les liaisons covalentes.
Les glycoprotéines - les protéines du plasma du sang (excepté les albumines), certains enzymes, la mucine de la salive, les protéines des tissus cartilagineux et osseux. Les glycoprotéines sont un important composant structural des membranes cellulaires. Ils assurent l'adhésion cellulaire, la reconnaissance moléculaire et cellulaire. Les composants glucidiques, au surplus de la fonction informative, augmentent la stabilité des molécules, dont elles font partie, aux différents types des influences chimiques, physiques et les protègent contre l'action des protéinases.
Les glycoprotéines des membranes des erythrocytes prédéterminent le groupe sanguin de l`homme. Aux glycoprotéines typiques se rapportent les interférons, les immunoglobulines.
Les interférons – les ingibiteurs de la multiplication de plusieurs types des virus. Ils se forment dans la cellule en réponse à l'introduction de l'acide nucléique virulent. Les interférons sont considérés comme les proteins principales protectrices non seulement contre l'infection virulente, mais aussi aux lésions tumorales.
Les immunoglobulines, ou les anticorps, accomplissent la fonction protectrice, en neutralisant les substances xénogéniques entrant à l'organisme - les antigènes de n'importe quelle nature chimique. On distingue les trois classes principales des immunoglobulines: IgG, IgA, IgM; les classes mineures des immunoglobulines du plasma de l`homme sont désignées comme IgD et IgE. Les immunoglobulines de différentes classes se distinguent par la masse moléculaire, la concentration dans le sang, les propriétés biologiques.
Aux arthrites rhumatoïdes on synthétise souvent les anticorps anormaux avec les chaînes sacchariques extraordinairement courtes ce qui provoque la stimulation du système réfractaire contre l'organisme lui-même.
Les protéoglycanes - les complexes de la protéine et des glycoseaminoglycanes. L'hydrate de carbone dans ces liaisons fait la partie principale de la molécule (jusqu'à 95 %). Les glycoseaminoglycanes typiques sont l'acide hyaluronique (sa fonction principale - dans le tissu conjonctif - le couplage de l'eau) et l'héparine participant à la régulation de la coagulation du sang.
5. Les métalloprotéine, outre la protéine, contiennent les ions d`un métal ou de plusieurs métaux.
1. Les protéines porteuses de fer non-hèmatique.
La ferritine (près de 20 % du fer) est concentrée particulièrement dans la rate, le foie, la moelle osseuse. Joue le rôle du dépôt de fer dans l'organisme.
La transferrine du sérum du sang (près de 0,13 % de fer) transporte les ions de fer aux réticulocytes, où se réalise la biosynthèse de l'hémoglobine.
2. Les métalloenzymes. Ce sont les protéines qui possédent l'activité enzymatique et contennent les cations des métaux. Aux métalloenzymes la liaison de la protéine avec le métal est plus solide. Les enzymes activés par les ions des métaux, sont liés moins solidement aux métaux.
ATP-ase contient Na, K, Са, Мg, alcooldéhydrogénase – Zn, le ferment rouge de Warburg (le cytochromeoxydase) – Cu, les protéinases - Mg, К.
6. Les nucléoprotéines (NP) - les complexes stables des acides nucléiques avec les protéines.
Les acides nucléiques (AN) - ADN et ARN – sont les polymères des nucléotides.
L'ADN se trouve pour l'essentiel dans le noyau de la cellule et aux mitochondries.
L`ARN se trouve dans toutes les parties de la cellule. On distinguent mARN (est synthétisé à l'ADN, définit l'ordre des aminoacides dans la molécule de la protéine), rARN (fait partie des ribosomes), tARN (transporte les aminoacides vers la place de la synthèse de la protéine). Les AN assurent le stock et la transmission de l'information héréditaire par voie de la programmation de la synthèse des protéines cellulaires.
Les fonctions basiques azoteuses font partie des acides nucléiques (l`ADN - l'adénine, la guanine, la cytosine, la thymine, l`ARN - l'adénine, la guanine, la cytosine, l`uracile), les hydrates de carbone (la désoxyribose et la ribose conformement), les restes de l'acide phosphorique.
Les nucléotides (fig. 7) contiennent trois composants: la base pyrimidique ou bien purique, la pentose (le ribose) et l'acide phosphorique. Les nucléotides – les nucléosidephosphates.
L'ADN, détaché de différents tissus du même espèce, a la composition identique des bases azoteuses. Les régularités de la composition et du contenu quantitatif des bases azoteuses sont établies pour la première fois par E.Chargaffe et étaient appelés les règles de Chargaffe:
1. La part molaire des bases puriques est égale à la part molaire des bases pyrimidiques: А + G = C + Т.
2. La quantité d'adénine et de la cytosine est égale à la quantité de guanine et de la thimine:
А + C = G + Т.
3. La quantité d'adénine est égale à la quantité de thimine, la quantité de guanine est égale à la quantité de cytosine : A = Т, G = C
4. Le coefficient de la spécificité est égal (G +C) / (A +T) (chez les animaux 0,54-0,94, chez les microorganismes 0,45-2,57).