1 L`état macromoléculaire

LEÇON
1 L’état macromoléculaire
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
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 (104 à 1011 Da) appelées macromolécules.
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C4
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C1
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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.
C 18
C 19
C 20
b) Stockage d’informations génétiques
n
c Agencement répétitif de n nucléotides de 4 types différents : 4 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.
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Leçon I • La structure du vivant
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 (localisation, structure).
IV. ÉTAT MACROMOLÉCULAIRE ET INTERACTION MOLÉCULAIRE
a) Possibilités d’interactions nombreuses
c La taille des macromolécules offre de nombreuses possibilités d’interaction, ex : interaction antigène-anticorps.
b) Repliements spatiaux et sites fonctionnels
c Site catalytique des enzymes.
c Petit et grand sillon de l’ADN.
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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, catalyse enzymatique.
Escherichia coli
Constituants
(masse molaire moyenne en Da)
Cellule hépatique de Rat
%
du poids total
Nb molécules
par cellule
%
du poids total
Nb molécules
par cellule
Eau (18)
70
4·1010
75-85
4,2·1013
Ions inorganiques (40)
1-2
2,5·108
1-2
2,4·1011
Petites molécules et précurseurs
(100-300)
3-4
2,5·108
0,5-2
1,4·1010
Lipides et précurseurs (750)
1-2
2,5·107
2-5
2,5·1010
Polysaccharides
1-2
/
2-10
/
Protéines (4·104)
15
3,6·106
10-12
2,5·109
ARN (104-106)
6
4,6·105
0,8-1
1,5·108
ADN
1
1-2 (MM 2,5·109)
0,4
44 chrom.
Comparaison de la composition moléculaire de cellules procaryote et eucaryote.
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