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2016-2017 Biochimie
Biochimie
– UE 1: Sciences biologiques, pathologiques, sémiologie
Métabolisme de l'hème
Semaine : n°4 (du 26/09/16 au
30/09/16)
Date : 29/09/16
Heure : de 11h15 à
12h15 Professeur : Pr. Brousseau
Binôme : n°79 Correcteur : N°88
Remarques du professeur :La biosynthèse de l'hème n'est pas à savoir par cœur.
PLAN DU COURS
TABLE DES MATIÈRES
III) Structure de la Myoglobine et de l'Hémoglobine ............................................................................2
A)Structure et fonction de la myoglobine .............................................................................................2
1)Structure primaire : ................................................................................................................2
2)Structure secondaire :.............................................................................................................2
3)Structure tertiaire :..................................................................................................................2
4)Fonction : ...............................................................................................................................2
B)Structure et fonction de l'Hémoglobine ............................................................................................2
1)Structure primaire: ................................................................................................................2
2)Structure secondaire :.............................................................................................................3
3)Structure tertiaire : .................................................................................................................3
4)Structure quaternaire : ............................................................................................................3
5)Fonction :................................................................................................................................3
C)Encrage de l’hème à l'apoprotéine.....................................................................................................3
IV) Biosynthèse et catabolisme de l’hème.................................................................................................4
A) Biosynthèse de l’hème........................................................................................................................4
B) Anomalies de la biosynthèse de l'hème : porphyries........................................................................6
1)Porphyries aiguës....................................................................................................................6
2)Autres Porphyries : manifestations cutanées .........................................................................6
3)Biologie .................................................................................................................................7
C) Catabolisme de l’hème.......................................................................................................................7
1) Anomalies du catabolisme ....................................................................................................8
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III) Structure de la Myoglobine et de l'Hémoglobine
A) Structure et fonction de la myoglobine
La myoglobine est une protéine que l'on retrouve dans les muscles et tissus dont la fonction est de stocker
l'oxygène.
1) Structure primaire :
–Chaîne polypeptidique unique.
–153 acides aminés.
2) Structure secondaire :
–8 segments en hélice α notés de A à H.
–7 coudes β (inter-membranaires) ou régions intermédiaires notés de AB à GH en fonction de leur position
vis à vis des hélices.
–Acides aminés notés en fonction :
De leur position dans le segment ( ex : E7 au lieu de AA 124).
De leur positions dans les coudes β ou les régions intermédiaires ( ex : CD2).
En région aminoterminal : NA1 et NA2.
En région carboxyterminal : HC1 et HC5.
3) Structure tertiaire :
–Repliement et rapprochement dans l'espace des segments des hélices α (protéine globulaire).
–Acides aminés hydrophiles exposés à la surface.
–Formation d'une crevasse hydrophobe où se loge l’hème (sauf groupement Pr).
4) Fonction :
–Localisée dans le muscle.
–Affinité pour l'O2 supérieur à celle de l'hémoglobine.
–Transfère de l'O2 du milieu extra-cellulaire à la mitochondrie ( respiration).
B) Structure et fonction de l'Hémoglobine
1) Structure primaire:
On va avoir 2 chaînes α et 2 chaînes β qui sont plus courtes que celle de la myoglobine mais avec une
organisation dans l'espace comparable.
–Chaîne α : 141 AA
–Chaîne β : 146 AA
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2) Structure secondaire :
–Segments en hélices α ; coudes β, régions intermédiaires.
–Nomenclature identique à celle de la myoglobine.
–Chaîne α : 7 segments (absence du segment D).
–Chaîne β : 8 segments.
3) Structure tertiaire :
–Très comparable à la myoglobine.
4) Structure quaternaire :
–Tétramérique, indispensable à la fonction biologique de l'hémoglobine.
–Interactions réversibles ente les monomères (ioniques, polaires, hydrophobes).
–Adulte → HbA : α2β2 (98%)
→ HbA2 : α2δ2 (2%)
– Fœtus → HbF : α2γ2
5) Fonction :
–Localisée dans les globules rouges.
–Transporte l’oxygène des poumons aux tissus.
–Participe au transport inverse du CO2.
– Participe pour 35% à la régulation du pH sanguin (pouvoir tampon ).
C) Encrage de l’hème à l'apoprotéine
Quelque soit la chaîne de myoglobine
concernée (α ou β), le mode de fixation
est le même car c'est toujours le même
AA de la même chaîne qui joue le même
rôle.
L'histidine proximale F8 a un atome
d'azote avec un doublet d'électrons libre.
Au centre de l'hème l'ion Fe2+ possède des
orbitales vacantes. 4 sont liées à des azotes
de l'hème et on utilise une de ces orbitales
pour ancrer l'hème à la partie protéique de
la molécule.
La dernière orbitale vacante du Fer va
fixer l’oxygène et cette liaison sera stabilisée par une liaison hydrogène entre l'oxygène et l'histidine E7 distale.
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IV) Biosynthèse et catabolisme de l’hème
A) Biosynthèse de l’hème
La biosynthèse de l'hème est importante car un certain nombre de maladies génétiques l'affectant
peuvent faire l'objet de diagnostique en laboratoire.
L'hème est synthétisé à partir de 2 précurseurs simple : le glycocolle et le succinate CoA.
Ils vont être transformés en 4 noyaux pyrrole associé à 4 ponts méthyle.
Étape 1 :
8 succinates CoA + 8 glycoclles
sont condensés par la
aminolévulinate δ synthétase
pour former 8 acides α-amino-β-
cetoadipique en libèrant au
passage 8 molécules de CoA-SH.
Puis il y a une décarboxylation
immédiate pour libérer la
fonction carboxylique afin de
former 8 molécules d'acides δ-
aminolevullinique (ALA).
Important : L’hème exerce un
rétro-contrôle négatif sur cette
première étape par action sur la
δ -aminolévullinique (ALA).
Étape 2 :
Formation du cycle par
condensation 2 à 2 des molécules
d'ALA.
Cette condensation est réalisée
par déshydratation par le
porphobilinogène synthase.
Ainsi on a la formation de 4
porphobilinogènes (PBG).
L'intoxication aux métaux lourds
inhibe la porphobilinogène
synthase donc la synthèse de
PBG. Ainsi on aura une
accumulation d'ALA qui est
toxique pour le SNC.
Le dosage urinaire de l'ALA
participe au diagnostic de
l'intoxication au Pb.
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Étape 3 :
- Condensation de 4 molécules de PBG via la
PBG désaminase,
et formation de l'hydroxyméthylbilane.
- Isomérisation du dernier cycle via une co-
synthétase sinon formation d'
uroporphyrinogène I
- Cyclisation pour l'obtention de
l'Uroporphyrinogène III
Étape 4 :
L'uroporphyrinogène décarboxylase
transforme l'uroporphyrinogène III en
Coproporphyrinogène III → 4 substituant Méthyle
apparaissent à la place des groupements acétiques.
Cette étape libère 4 CO2
Étape 5 :
Remplacement de deux groupements Propanoïques
par deux groupements Vinyl via la
Coproproporphyrinogène oxydase qui réalise une
décarboxylation et une oxydation.
Ainsi la Coproporphyrinogène III devient une
Protoporphyrinogène IX.
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