Lernzettel: Introduction à la structure et chimie des protéines

📋 Plan du Cours

1. Intégration cellulaire des protéines
2. Structure générale des acides aminés
3. Classification des acides aminés protéinogènes
4. Pouvoir rotatoire et mélange d’acides aminés
5. Absorption moléculaire des acides aminés aromatiques
6. Polarité des liaisons et hydrophilie
7. Acides aminés polaires non chargés
8. Acides aminés polaires chargés carboxyliques
9. Acides aminés basiques lysine arginine histidine
10. Liaisons hydrogène et hydrosolubilité
11. pH isoélectrique et calcul du pHi
12. Structures secondaires et conformation des protéines

📖 1. Intégration cellulaire des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Intégration spatiale : Intégration spatiale : propriété d’une cellule où de nombreuses structures biochimiquement différentes coexistent dans un espace très compact, favorisant des interactions entre molécules.
• Intégration structurale : Intégration structurale : organisation où des membranes et des polymères associés (lipides, glucides, peptides) forment des ensembles riches en biomolécules et en fonctions.
• Intégration métabolique : Intégration métabolique : mise en relation de voies biochimiques où la dégradation et la synthèse de composés (ex. glucose) alimentent plusieurs familles de précurseurs.
• Séquence peptidique : Séquence peptidique : ordre des acides aminés le long d’une chaîne protéique, déterminant la forme 3D et donc l’identité fonctionnelle de la protéine.
• Protéine globulaire : Protéine globulaire : type de protéine dont la structure 3D compacte résulte de l’enchaînement des acides aminés et de leurs interactions.

📝 Points essentiels

• Le cytoplasme contient de nombreuses molécules (glucides, lipides, protéines) qui interagissent via affinités et concentrations suffisantes.
• Les membranes associent des lipides à d’autres biomolécules : lipopolysaccharides, lipoprotéines et peptidoglycanes.
• Les protéines peuvent être liées à des lipides et/ou des glucides, ce qui modifie leurs propriétés et augmente la diversité fonctionnelle.
• À partir du glucose, des interrelations métaboliques permettent de former des acides aminés, des acides gras et des précurseurs d’acides nucléiques (ADN, ARN).
• Le cycle de Krebs relie ces métabolismes et contribue à produire des acides gras, des acides aminés et des précurseurs dérivés de l’ADN et de l’hémoglobine.
• La séquence peptidique détermine la structure 3D : des acides aminés éloignés dans la séquence peuvent se rapprocher dans l’espace grâce aux affinités préférentielles.

💡 Astuce mémo

Espace→Structure→Métabolisme : dans la cellule, tout se touche d’abord (proximité), puis s’assemble (membranes), puis s’alimente (voies métaboliques).

📖 2. Structure générale des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone α : Le carbone α est l’atome central adjacent au carbone du squelette qui sert de repère pour nommer les autres carbones (Cβ, Cγ…).
• Groupe carboxyle : Le groupe carboxyle est la fonction acide des acides aminés qui peut se dissocier en milieu aqueux et porter une charge négative.
• Fonction amine : La fonction amine est la partie basique des acides aminés qui capte des protons et devient chargée positivement à pH physiologique.
• Chaîne latérale R : La chaîne latérale R est le substituant variable des acides aminés qui détermine leurs propriétés physicochimiques.
• Acides aminés α : Les acides aminés α sont ceux dont la fonction amine et la fonction carboxyle sont portées par le carbone α.

📝 Points essentiels

• Les acides aminés possèdent un carbone α tétraédrique portant quatre liaisons covalentes possibles avec COO-, NH2+, H et la chaîne latérale R.
• Les carbones sont numérotés à partir de Cα (Cβ, Cγ…) et les acides aminés correspondants sont dits α-aminés.
• À pH physiologique (~7,4), la fonction carboxyle COOH se dissocie en COO- et devient négativement chargée en solution aqueuse.
• À pH physiologique (~7,4), la fonction amine se protonne en NH3+ et devient positivement chargée en solution aqueuse.
• Les propriétés d’un acide aminé isolé dépendent de COO-, NH2+ et de R, alors que celles d’un acide aminé inclus dans une protéine dépendent surtout de R.
• La chaîne latérale R influence la forme dans l’espace, la taille, la réactivité (basicité/acidité), la charge et la solubilité/polarité, ce qui permet la spécialisation des acides aminés dans une protéine.

💡 Astuce mémo

Cα = repère; COO- = négatif; NH3+ = positif; R = spécialise.

📖 3. Classification des acides aminés protéinogènes

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés hydrophobes : Acides aminés dont la chaîne latérale interagit très peu avec l’eau et se comporte comme une zone apolaire.
• Acides aminés hydrophiles : Acides aminés dont la chaîne latérale interagit fortement avec l’eau grâce à des groupes polaires et/ou chargés.
• Acides aminés amphipathiques : Acides aminés possédant à la fois des caractéristiques hydrophobes et hydrophiles, adaptés aux interfaces.
• Carbone α asymétrique : Carbone central des acides aminés portant quatre groupements différents, à l’origine de la chiralité (sauf glycine).
• Pouvoir rotatoire : Propriété optique des molécules chirales qui dévient la lumière polarisée, mesurable par une valeur spécifique.

📝 Points essentiels

• Les acides aminés se spécialisent selon la polarité et selon leur localisation (extérieur/intérieur de la protéine, site actif, interfaces de protéines).
• Les acides aminés hydrophobes ont une très faible affinité pour l’eau et sont très peu solubles dans l’eau.
• Les chaînes latérales des hydrophobes ne contiennent que C et H, sauf la proline qui contient aussi un atome d’azote.
• Les hydrophobes sont très peu polarisés (apolaires) et se comportent comme des chaînes de lipides.
• Les acides aminés hydrophiles sont solubles dans l’eau car leur chaîne latérale contient aussi O, S et/ou N.
• Les hydrophiles présentent une polarité de chaîne latérale (charges +/- à pH physiologique ou structures très polarisées) permettant l’interaction avec l’eau.

💡 Astuce mémo

Hydrophobes = « repoussent l’eau » ; Hydrophiles = « aiment l’eau » ; Amphipathiques = « entre deux milieux ».

📖 4. Pouvoir rotatoire et mélange d’acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir rotatoire : Le pouvoir rotatoire est la grandeur qui mesure la déviation de la lumière polarisée par une solution d’acide aminé.
• Mélange d’acides aminés : Un mélange d’acides aminés est une solution contenant plusieurs acides aminés dont les effets optiques peuvent s’additionner.
• Acide aminé dextrogyre : Un acide aminé dextrogyre est un acide aminé dont le pouvoir rotatoire est positif et dévie la lumière vers la droite.
• Acide aminé lévogyre : Un acide aminé lévogyre est un acide aminé dont le pouvoir rotatoire est négatif et dévie la lumière vers la gauche.
• Glycine : La glycine est un acide aminé dont le pouvoir rotatoire est nul à cause de sa structure symétrique.

📝 Points essentiels

• La mesure du pouvoir rotatoire s’exprime avec un trajet optique $l$ (en dm) et une concentration $c$ (en g/ml), avec une longueur d’onde $\lambda$ de référence (ex. raie D du sodium à 589,3 nm).
• En solution, les pouvoirs rotatoires de plusieurs acides aminés s’additionnent pour donner le pouvoir rotatoire total du mélange.
• Deux acides aminés dextrogyres (+) ensemble donnent une déviation vers la droite plus grande car leurs pouvoirs rotatoires s’additionnent.
• Un dextrogyre (+) et un lévogyre (-) s’additionnent algébriquement, ce qui réduit la valeur finale (comme $+a$ avec $-b$).
• Le pouvoir rotatoire de la glycine vaut 0° car sa structure est symétrique, ce qui annule la rotation observée.

💡 Astuce mémo

(+ +) → rotation augmente ; (+ −) → rotation diminue ; glycine = 0° (symétrie).

📖 5. Absorption moléculaire des acides aminés aromatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés aromatiques : Catégorie d’acides aminés dont la chaîne latérale contient un noyau aromatique, impliqué dans des interactions spécifiques avec l’environnement protéique.
• Liaison polarisée : Liaison chimique où la répartition des électrons n’est pas symétrique, créant des zones δ+ et δ- capables d’interagir avec d’autres dipôles.
• Moment dipolaire : Grandeur qui décrit l’orientation du dipôle d’une liaison, du côté δ- vers le côté δ+.
• Électronégativité : Tendance d’un atome à attirer les électrons, qui explique la polarisation des liaisons impliquant O, N et S.
• Acides aminés polaires chargés : Acides aminés dont la chaîne latérale porte une charge entière à pH physiologique, permettant des interactions électrostatiques et ion-dipôle.

📝 Points essentiels

• Ne pas confondre orientation du moment dipolaire (de δ- vers δ+) et sens d’attraction des électrons (vers δ-).
• Les atomes O, N et S sont plus électronégatifs que H, ce qui polarise fortement les liaisons impliquant ces atomes.
• Les fonctions carboxylique, amine, hydroxyle et thiol sont polarisées et peuvent interagir avec d’autres liaisons polarisées, notamment via l’eau.
• Les acides aminés polaires chargés se distinguent par une charge entière à pH physiologique, liée soit à une fonction carboxylique (Asp, Glu), soit à une fonction basique (Arg, Lys, His).
• En milieu aqueux, les acides (carboxyliques) perdent un H+ et portent une charge – ; les bases captent une charge +.
• La force des interactions électrostatiques dépend de la distance et de la constante diélectrique : l’eau (forte constante diélectrique) masque partiellement l’interaction, alors qu’elle peut être très forte en milieu non

💡 Astuce mémo

δ- attire les électrons ; dipôle pointe δ- → δ+ ; eau masque l’électrostatique.

📖 6. Polarité des liaisons et hydrophilie

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison hydrogène : Interaction faible entre un hétéroatome porteur d’un doublet non liant et un hydrogène engagé dans une liaison polarisée, permettant l’orientation des molécules.
• Hydrophilie : Propriété d’une molécule à interagir avec l’eau, notamment via des liaisons hydrogène et des interactions dipôle-dipôle/ion-dipôle.
• Aminoacides polaires : Aminoacides dont la chaîne latérale contient des hétéroatomes capables d’interagir avec l’eau, qu’ils soient chargés ou non.
• Aminoacides hydrophobes : Aminoacides dont la chaîne latérale est majoritairement apolaire, favorisant leur enfouissement dans l’intérieur des protéines.
• Aspartate : Acide aminé dont la chaîne latérale est associée à une proportion d’environ 6% des acides aminés dans la répartition donnée.

📝 Points essentiels

• Les groupements R des acides aminés polaires contiennent des hétéroatomes (O, N, S) électronégatifs portant des doublets non liants, ce qui polarise les liaisons O-H, N-H et S-H.
• Les acides aminés polaires peuvent former des interactions dipôle-dipôle et ion-dipôle, ainsi que des liaisons hydrogène avec l’eau, ce qui explique leur hydrophilie.
• Une liaison hydrogène est une interaction faible et adaptable, avec une distance typique ~0,2 nm (contre ~0,1 nm pour une liaison covalente).
• Dans les protéines hydrosolubles, les chaînes latérales hydrophiles sont plutôt à la surface pour interagir avec l’eau, tandis que les hydrophobes sont plutôt à l’intérieur.
• Dans les protéines liposolubles, la localisation s’inverse : les hydrophiles se retrouvent davantage à l’intérieur pour contribuer à la structure, et les hydrophobes sont plus exposés au milieu lipophile.
• La répartition donnée indique Aspartate ~6% et Acide glutamique ~9%, suggérant un rôle fonctionnel important des acides aminés acides.

💡 Astuce mémo

Hydrophilie = “H-bond + eau” : polaire → surface (hydrosoluble) ; polaire → intérieur (liposoluble).

📖 7. Acides aminés polaires non chargés

🔑 Notions clés & Définitions

• Polarité hydrophile : La polarité d’un acide aminé correspond à la présence d’atomes capables d’interagir avec l’eau, ce qui favorise l’hydrophilie.
• Chaîne latérale R : La chaîne latérale R est la partie variable de l’acide aminé qui détermine la solubilité globale via son affinité pour l’eau.
• Région constante des α-aminoacides : La région constante commune aux α-aminoacides porte des hétéroatomes capables d’interagir avec l’eau, ce qui rend les acides aminés solubles.
• Sérine : La sérine est un acide aminé polaire non chargé possédant un groupement alcool qui participe à des interactions et à des réactions enzymatiques.
• Phospho-sérine : La phospho-sérine est la sérine estérifiée par un acide phosphorique, constituant une modification post-traductionnelle régulatrice.

📝 Points essentiels

• Pour les molécules comportant des zones polaires et apolaires, l’acide aminé peut présenter une coexistence hydrophile et hydrophobe selon les parties de sa structure.
• Tous les α-aminoacides partagent une structure constante avec des hétéroatomes capables d’interagir avec l’eau, ce qui explique leur solubilité dans l’eau.
• La solubilité globale varie entre acides aminés car elle dépend de la chaîne latérale R et donc de son affinité pour l’eau.
• L’affinité pour l’eau dépend de la capacité à former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau.
• Exemple : l’asparagine et la leucine sont toutes deux solubles, mais l’asparagine est beaucoup plus soluble car sa chaîne latérale interagit davantage avec l’eau via sa polarité.
• La sérine représente 4% des acides aminés et possède une fonction alcool primaire en β (CH2-OH) : oxygène polaire, hydrophile, acide très faible et capable d’échanger des protons dans les réactions enzymatiques.

💡 Astuce mémo

Polarité → hydrophilie : la chaîne R décide (solubilité) ; Sérine = 4% + CH2-OH + phosphorylation.

📖 8. Acides aminés polaires chargés carboxyliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides aminés amphotères : Les acides aminés sont amphotères car ils peuvent se comporter comme un acide ou comme une base selon le pH du milieu.
• Groupement carboxyle : Le groupement carboxyle est une fonction ionisable qui peut perdre ou capter un proton, modifiant la charge de l’acide aminé.
• Groupement aminé : Le groupement aminé est une fonction ionisable qui peut capter ou perdre un proton, modifiant la charge de l’acide aminé.
• Zwitterion : Le zwitterion est la forme d’un acide aminé où les charges positives et négatives coexistent, donnant une charge globale nulle.
• pH isoélectrique pHi : Le pHi est le pH où l’acide aminé existe majoritairement sous forme zwitterion, donc avec une charge globale nulle.

📝 Points essentiels

• Les acides aminés possèdent au moins deux groupements ionisables : un carboxyle et un aminé, dont l’ionisation dépend du pH.
• À pH acide (<2), la carboxyle reste sous forme COOH et l’aminé est protoné, ce qui rend l’acide aminé majoritairement cationique.
• Quand le pH dépasse le pKa du groupement α-carboxylique, le COOH libère son proton et devient COO−.
• Quand le pH est inférieur au pKa du groupement α-aminé, le NH2 capte un proton et devient NH3+.
• Entre les deux pKa (carboxyle et aminé), l’acide aminé est en forme zwitterion et sa charge globale est nulle.
• À pH basique (>10), le NH3+ perd son proton pour redevenir NH2, et l’acide aminé devient majoritairement anionique avec charge globale négative.

💡 Astuce mémo

pHi = “zéro net” : à pH isoélectrique, les charges + et − s’équilibrent (zwitterion).

📖 9. Acides aminés basiques lysine arginine histidine

🔑 Notions clés & Définitions

• pK ionisable : Le pK ionisable caractérise la tendance d’un groupement à se dissocier en libérant un proton lors d’un changement de pH.
• pHi : Le pHi est le pH auquel un acide aminé porte une charge nette nulle (forme zwitterion), donc où la molécule est globalement neutre.
• Lysine : La lysine est un acide aminé basique dont la chaîne latérale contient un groupement amine ionisable.
• Arginine : L’arginine est un acide aminé basique dont la chaîne latérale contient un groupement guanidyl ionisable.
• Histidine : L’histidine est un acide aminé basique dont la chaîne latérale contient un noyau imidazole ionisable.

📝 Points essentiels

• Un groupement ionisable sur la chaîne latérale ajoute un pK supplémentaire et modifie la valeur du pHi.
• Les groupements concernés sont : noyau imidazole (histidine), guanidyl (arginine) et amine (lysine).
• Plus le pK d’une espèce est bas, plus elle se dissocie facilement et libère des protons, donc plus elle est acide.
• Pour l’aspartate, à pH 1 les carboxyles sont peu dissociés et l’amine est protonée : charge nette +1.
• Pour l’aspartate, à pH 3 le COOH alpha (pK=2,1) se dissocie, l’autre carboxyle reste non dissocié et l’amine reste protonée : charge nette 0 (zwitterion).
• Pour l’aspartate, à pH 7 les deux COOH sont dissociés (COO−) et l’amine reste protonée : charge nette −1 ; à pH 10 l’amine est déprotonée : charge nette −2.

💡 Astuce mémo

pK bas → dissociation facile : bas = “ça lâche” les H+ ; pHi = moyenne des deux pK qui encadrent le zwitterion.

📖 10. Liaisons hydrogène et hydrosolubilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Liaison amide entre deux acides aminés, formée par condensation avec libération d’une molécule d’H2O.
• Mésomérie de la liaison peptidique : Propriété de la liaison peptidique où les électrons se délocalisent par résonance entre N, C et O, ce qui la stabilise.
• Structure secondaire : Organisation tridimensionnelle locale d’une chaîne polypeptidique, notamment en hélices α ou feuillets β.
• Hélice α : Conformation secondaire ordonnée en spirale, stabilisée par des liaisons hydrogène entre groupes NH et carbonyle.
• Random coil : Conformation secondaire non ordonnée, flexible et souvent située aux extrémités de la protéine.

📝 Points essentiels

• La liaison peptidique est stabilisée par résonance : les électrons π se délocalisent entre les atomes N, C et O (hybridés sp2).
• La liaison peptidique possède deux formes mésomères et la transition entre elles correspond à une structure limite.
• La délocalisation électronique immobilise dans le même plan C, N, O et H, rendant la rotation autour de C–N très énergivore et donc improbable.
• La liaison peptidique est extrêmement rigide : elle limite fortement le nombre de conformations possibles de la chaîne.
• Les structures secondaires ordonnées (hélices α et structures β) sont stabilisées par des liaisons hydrogène entre le NH d’un AA et le carbonyle d’un autre AA.
• Il n’y a pas d’interaction électrostatique ni hydrophobe comme stabilisation des structures secondaires dans ce cadre : la rigidité du plan peptidique joue un rôle central.

💡 Astuce mémo

Rigidité = plan fixe : C–N ne tourne presque pas, donc les liaisons hydrogène “tiennent” l’hélice ou le feuillet.

📖 11. pH isoélectrique et calcul du pHi

🔑 Notions clés & Définitions

• pH isoélectrique : Le pH isoélectrique est le pH où une protéine porte une charge nette nulle, ce qui correspond à son point isoélectrique.
• pHi : Le pHi est la valeur numérique du pH isoélectrique d’une protéine, déterminant son état de charge nette globale.
• dipôle de l’hélice α : Le dipôle de l’hélice α est l’orientation collective des liaisons peptidiques qui crée un pôle global + et - le long de l’hélice.
• macro-dipôle : Le macro-dipôle est la somme des dipôles des liaisons peptidiques qui donne une polarisation globale à l’hélice α.

📝 Points essentiels

• Le plan rigide de la liaison peptidique empêche la rotation entre les atomes des fonctions -CO et -NH.
• Les seules rotations possibles concernent l’orientation autour du carbone asymétrique Cα.
• Dans l’hélice α droite, on compte 3,6 résidus par tour et chaque résidu allonge l’hélice de 1,5 Å.
• L’hélice α droite a une distance de 5,4 Å entre deux points équivalents et se comporte comme un dipôle.
• La stabilisation de l’hélice α droite repose sur des liaisons hydrogène intra-caténaires entre positions n et n+4.
• Dans l’hélice α gauche, on trouve 3,3 résidus par tour et une distance de 9,6 Å entre deux points équivalents, ce qui rend les liaisons H intra-caténaires trop éloignées.

💡 Astuce mémo

αR : 3,6 résidus/tour + 1,5 Å par résidu + liaisons H n→n+4 ; αL : 3,3 résidus/tour + 9,6 Å et H intra-caténaires impossibles.

📖 12. Structures secondaires et conformation des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure tertiaire : Structure spatiale d’une protéine globulaire obtenue par repliement de la chaîne sur elle-même, correspondant à la conformation native fonctionnelle.
• Stabilité conformationnelle : Stabilité de la structure tertiaire assurée par de nombreuses interactions entre chaînes latérales d’acides aminés, majoritairement de faible énergie.
• Forces d’interactions : Ensemble des interactions entre résidus proches dans l’espace mais distants dans la séquence, classées selon leur intensité décroissante.
• Structure super-enroulée coiled-coil : Motif d’hélice alpha répétitif où des positions hydrophobes se rapprochent pour former une bande hydrophobe, stabilisant l’association de deux hélices.
• Structure quaternaire : Organisation d’une protéine oligomérique en assemblage de sous-unités, dont seule la forme assemblée est fonctionnellement active.

📝 Points essentiels

• Pour une protéine donnée, une seule structure tertiaire correspond à la fonction biologique.
• La structure tertiaire native correspond à la conformation présente juste après la synthèse dans la cellule.
• La stabilité tertiaire dépend d’interactions entre chaînes latérales d’acides aminés.
• Les interactions relient des résidus distants dans la séquence mais proches dans l’espace.
• La plupart des interactions sont de faible énergie, et leur grand nombre renforce la cohésion.
• La variation d’énergie libre ΔG° est associée à l’énergie dégagée (valeur négative) lors de la rupture d’une liaison, et une liaison covalente est plus difficile à rompre qu’une interaction non covalente.

💡 Astuce mémo

ΔG° négatif = énergie libérée lors de la rupture ; covalente = “plus accrochée” que non covalente.

📊 Tableaux de synthèse

Types d’intégration cellulaire

Type	Exemples	Idée centrale
Spatiale	Cytoplasme (glucides, lipides, protéines) ; interactions par affinité/concentration	Beaucoup de structures biochimiquement différentes dans un espace très compact
Structurale	Membranes : lipopolysaccharides, lipoprotéines, peptidoglycanes ; protéines liées à lipides/glucides	Membranes et polymères associés forment des ensembles riches en biomolécules et fonctions
Métabolique	À partir du glucose : acides aminés, acides gras, précurseurs ADN/ARN ; cycle de Krebs : acides gras, acides aminés, dérivés ADN et hémoglobine	Voies reliées : dégradation/synthèse alimentent plusieurs familles de précurseurs

Localisation des chaînes latérales selon le milieu protéique

Type de protéine	Chaînes hydrophiles	Chaînes hydrophobes
Protéines solubles (plasma, cytosol)	Rassemblées plutôt à la surface	Enfouies à l’intérieur (structure hydrophobe compacte)
Protéines membranaires (environnement multiphasique)	Interagissent avec phase aqueuse et phase lipidique ; quelques hydrophiles peuvent entrer dans un domaine transmembranaire (minorité)	Contribuent à l’adaptation à la phase lipidique membranaire

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre le sens du moment dipolaire (δ- → δ+) avec le sens d’attraction des électrons (vers δ-).
2. Croire que la série L implique forcément un pouvoir rotatoire lévogyre : la série L/D ne prédit pas le signe (+/-).
3. Mélanger pHi et pKa : pHi correspond au pH où la charge nette est nulle (zwitterion), alors que pKa caractérise la dissociation d’un groupement.
4. Penser que les structures secondaires sont stabilisées par des interactions électrostatiques ou hydrophobes : dans ce cadre, elles sont stabilisées uniquement par des liaisons hydrogène.
5. Oublier que la liaison peptidique est extrêmement rigide : la rotation autour de C–N est très énergivore et donc improbable.
6. Inverser la localisation hydrophile/hydrophobe entre protéines solubles et membranaires : l’inversion dépend du type de protéine et de l’environnement.
7. Dire que l’arginine est amphipathique comme la lysine : le noyau guanidinium masque le caractère apolaire et rend l’arginine plutôt hydrophile.

✅ Checklist Examen

1. Définir l’intégration spatiale, structurale et métabolique et donner au moins un exemple pour chacune.
2. Expliquer comment la séquence peptidique (ordre des AA) détermine la structure 3D et l’identité fonctionnelle d’une protéine.
3. Lister les rôles des protéines (liaison, métabolisme, structure, catalyse, transport, commutateurs de signalisation) et donner un exemple pour au moins 3 rôles.
4. Décrire la structure générale d’un acide aminé : carbone α tétraédrique, groupe carboxyle, fonction amine, H, chaîne latérale R.
5. À pH physiologique (~7,4), préciser les charges attendues pour COO- et NH3+ et relier ces charges aux propriétés globales.
6. Classer les AA selon la polarité : hydrophobes, hydrophiles, amphipathiques, et rappeler les critères structuraux (C/H seuls vs présence de O/N/S, etc.).
7. Expliquer l’origine du pouvoir rotatoire, le cas de la glycine (0°) et l’addition algébrique des pouvoirs rotatoires dans un mélange.
8. Relier absorption moléculaire et noyaux aromatiques : identifier les 3 AA aromatiques concernés et les longueurs d’onde d’absorption maximales (Phe, Tyr, Trp).
9. Expliquer la polarité des liaisons via électronégativité : moment dipolaire (δ- → δ+) et ne pas confondre avec le sens d’attraction des électrons.
10. Décrire hydrophilie et liaisons hydrogène : distance typique (~0,2 nm) vs covalente (~0,1 nm) et conséquence sur la solubilité.
11. Pour les AA ionisables : distinguer acides, bases, amphotères ; décrire les formes selon le pH et le concept de zwitterion/pHi.
12. Calculer le pHi de l’aspartate à partir des pK qui encadrent la forme zwitterion (moyenne des deux pK entourant l’ion dipolaire) et interpréter la charge nette aux pH 1, 3, 7, 10.
13. Décrire la liaison peptidique : formation (condensation avec libération d’H2O), stabilisation par mésomérie, rigidité et conséquences sur la conformation.
14. Reconnaître et comparer les structures secondaires : random coil vs hélices α (αR/αL avec résidus/tour et distances) vs feuillets β (antiparallèles/parallèles) et coudes/loops, en insistant sur le rôle des liaisons H et