1 L`état macromoléculaire

LEÇON
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L’état macromoléculaire
Les composés organiques cellulaires peuvent être divisés en deux grands groupes en fonction
de leur masse molaire : les molécules de faible masse molaire, comprise entre 100 et 750 Da
(limite arbitraire) (oses, acides gras, acides aminés, nucléotides, etc.) et les molécules de
grande masse molaire (10
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à 10
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Da) appelées macromolécules.
I. ÉLÉMENTS SIMPLES À LA BASE DE L’ÉTAT MACROMOLÉCULAIRE
a) Un nombre restreint de monomères pour un nombre infini de macromolécules
c 4 nucléotides différents à la base des molécules d’ADN et d’ARN.
c 20 acides aminés différents à la base des protéines.
c Quelques oses à la base des différents glucides.
b) Une association de monomères en macromolécules par liaison covalente
c Association des monomères entre eux lors d’une réaction de condensation dépendante
d’énergie et aboutissant à la formation d’une liaison covalente.
c Association des acides aminés par une liaison peptidique, association des oses par liaison
osidique, association des nucléotides par liaison phosphodiester.
c) Une organisation spatiale des macromolécules
c Stabilisation des macromolécules par des liaisons faibles.
c Organisation en domaines fonctionnels : régions de repliement des protéines (ex : myosine).
c Association en structure supra moléculaire : protéines allostériques (ex : hémoglobine).
d) Une diversité des macromolécules
c Homopolymères (ex : glycogène) ou hétéropolymères (ex : protéines).
c Origine de la diversité des macromolécules : nombre de monomères variables, mode de
liaison différent (ex : liaisons osidiques
a 1-4, b 1-6).
II. ÉTAT MACROMOLÉCULAIRE ET FONCTION DE STOCKAGE
a) Stockage de réserves énergétiques
c Les polyholosides de réserve ; amidon, glycogène : structure et localisation cellulaire.
c Intérêt du stockage sous forme de macromolécules : pas de modification de la pression
osmotique cellulaire, pas d’opposition à l’entrée des monomères dans la cellule, structure
ramifiée offrant des possibilités de synthèse et de dégradation rapides.
b) Stockage d’informations génétiques
c Agencement répétitif de n nucléotides de 4 types différents : 4
n
séquences possibles.
c Enchaînement de nucléotides constituant un code traduit en protéine (notion de codon
et de code génétique).
c Organisation de la molécule en double hélice complémentaire associée de façon réversible :
réplication semi-conservative, matrice pour la synthèse d’un brin d’ARN.
Cadre et objectifs. Exclure les lipides dont la taille est inférieure à 1 500 Da.
Mettre en avant l’importance de l’état macromoléculaire dans les fonctions cellulaires.
Illustrations. Mise en évidence de la composition de l’amidon.
Bibliographie. Voet et Voet (68) ; Weinman et Mehul (71).
TP 1
C 2
C 4
C 3
C 1
C 8
C 18
C 19
C 20

Leçon I • La structure du vivant
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L 1
III. ÉTAT MACROMOLÉCULAIRE ET STRUCTURE CELLULAIRE
a) Les polyholosides de structure
c Cellulose : localisation cellulaire, structure, propriétés.
c Chitine : localisation, structure.
b) Les protéines structurales
c Protéines de taille élevée jouant un rôle structural et de soutien, ex : le collagène (locali-
sation, structure).
IV. ÉTAT MACROMOLÉCULAIRE ET INTERACTION MOLÉCULAIRE
a) Possibilités d’interactions nombreuses
c La taille des macromolécules offre de nombreuses possibilités d’interaction, ex : inter-
action antigène-anticorps.
b) Repliements spatiaux et sites fonctionnels
c Site catalytique des enzymes.
c Petit et grand sillon de l’ADN.
c) Organisation supramoléculaire et interaction entre les sous-unités
c Importance des interactions entre sous-unités pour le comportement allostérique des
protéines, ex : hémoglobine.
V. CONCLUSION
État macromoléculaire et fonctions cellulaires : communication intercellulaire, transport, cata-
lyse enzymatique.
Escherichia coli Cellule hépatique de Rat
Constituants
(masse molaire moyenne en Da)
%
du poids total
Nb molécules
par cellule
%
du poids total
Nb molécules
par cellule
Eau (18) 70 4·10
10
75-85 4,2·10
13
Ions inorganiques (40) 1-2 2,5·10
8
1-2 2,4·10
11
Petites molécules et précurseurs
(100-300) 3-4 2,5·10
8
0,5-2 1,4·10
10
Lipides et précurseurs (750) 1-2 2,5·10
7
2-5 2,5·10
10
Polysaccharides 1-2 / 2-10 /
Protéines (4·10
4
) 15 3,6·10
6
10-12 2,5·10
9
ARN (10
4
-10
6
) 6 4,6·10
5
0,8-1 1,5·10
8
ADN 1 1-2 (MM 2,5·10
9
) 0,4 44 chrom.
Comparaison de la composition moléculaire de cellules procaryote et eucaryote.
C 6