Exemple 1 Lhypercholestrolmie familiale Exemple 2 La drpanocytose

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Exemple 1 : L'hypercholestérolémie familiale

Exemple 1 : L'hypercholestérolémie familiale

Exemple 2 : La drépanocytose : cf. TP n° 1 Exemple 3 (pour changer

Exemple 2 : La drépanocytose : cf. TP n° 1 Exemple 3 (pour changer des maladies) : La couleur de la peau La pigmentation de la peau résulte d'un seul pigment, la mélanine, présente dans les cellules de l'épiderme, les kératinocytes. La mélanine est d'abord produite par d'autres cellules, les mélanocytes puis exportée vers les kératinocytes. Tous les individus ont un nombre identique de mélanocytes. Il n'y a pas de mélanocyte "blanc", "jaune" ou "noir", mais une couleur unique, brune, qui va du plus foncé quand la production de mélanine est élevée au plus clair quand elle est faible. Plusieurs gènes sont impliqués dans la modulation de la couleur de la peau. Parmi ceux-ci, on trouve le gène OCA 2 dont on connaît plusieurs allèles. Il est responsable de la synthèse d'une protéine appelée "P". La protéine P est en quantité est sensiblement identique chez tous les humains quelle que soit la couleur de leur peau. Cette protéine a pour fonction d'abaisser l'acidité des mélanocytes. Lorsque l'acidité des mélanocytes est réduite, la synthèse de mélanine est forte. Certains allèles du gène OCA 2 codent une protéine P dont l'activité est faible, voire inexistante. 1) Schématiser la cascade d'évènements aboutissant au phénotype "Peau noire". 2) Définissez les phénotypes moléculaire, cellulaire et macroscopique.

Gène OCA 2, allèle à l'origine d'une. . . Phénotype moléculaire → Protéine P

Gène OCA 2, allèle à l'origine d'une. . . Phénotype moléculaire → Protéine P active Acidité des mélanocytes faible Phénotype cellulaire Forte production de mélanine dans les mélanocytes Beaucoup de mélanine stockée dans les kératinocytes Phénotype macroscopique → Phénotype « Peau noire »

Pour tout caractère (hypercholestérolémie familiale, drépanocytose, couleur de la peau. . . ) Les

Pour tout caractère (hypercholestérolémie familiale, drépanocytose, couleur de la peau. . . ) Les trois niveaux découlent les uns des autres. 3 niveaux de définition du phénotype : * niveau macroscopique * niveau cellulaire * niveau moléculaire

B – La réalisation du phénotype nécessite des protéines Protéine = enchaînement d'acides aminés

B – La réalisation du phénotype nécessite des protéines Protéine = enchaînement d'acides aminés (aa). Il existe 20 aa ≠ Pour une protéine de taille moyenne : 100 aa, il y a 20100 possibilités ≠ d'enchaîner les aa (= Ma ERROR)* Grande diversité parmi les protéines Les protéines sont des molécules réalisant diverses fonctions : - soutien - mouvement - transport - communication - défense - stockage. . . Un type particulier de protéines, les enzymes, accompagnent certaines réactions biochimique et jouent un rôle majeur dans la réalisation du phénotype. *Nb : 2076 = 7, 56 X 1098 !!!

La diversité des protéines est à l'origine de la diversité des caractères phénotypiques. Si

La diversité des protéines est à l'origine de la diversité des caractères phénotypiques. Si une même protéine existe sous deux formes légèrement différentes, il en résulte deux phénotypes alternatifs pour le même caractère.

II- Des protéines essentielles : les enzymes Un peu d'histoire des sciences. . .

II- Des protéines essentielles : les enzymes Un peu d'histoire des sciences. . . E. Büchner (1860 -1917) A. Payen (17951871) E. Fischer (1852 -1919) A l'aide du document fourni, indiquez les principales propriétés des enzymes.

A – Les enzymes sont des biocatalyseurs Enzymes = Protéines * Capables d'accélérer des

A – Les enzymes sont des biocatalyseurs Enzymes = Protéines * Capables d'accélérer des réactions chimiques sans être elles-mêmes modifiées = catalyseurs * Extraites d'êtres vivants (végétaux, animaux . . . ) = biocatalyseurs * Agissent à faible concentration dans les cellules (elles sont « recyclées » à la fin de chaque réaction) * Molécules fragiles, n'agissant que dans des conditions compatibles avec la vie

B – Les enzymes ont une double spécificité Protocole ? ? ?

B – Les enzymes ont une double spécificité Protocole ? ? ?

Hypothèses ? ? ?

Hypothèses ? ? ?

fructose maltose galactose

fructose maltose galactose

Enzymes = Molécules hautement spécifiques : - chaque enzyme ne catalyse qu'une réaction chimique

Enzymes = Molécules hautement spécifiques : - chaque enzyme ne catalyse qu'une réaction chimique particulière - chaque enzyme n'agit que sur une substance particulière cf. doc 1 p 37

C – Le complexe enzyme-substrat cf. TP 3 (Navet)

C – Le complexe enzyme-substrat cf. TP 3 (Navet)

Vmax L'expérimentation montre que la vitesse de réaction augmente d'abord Dans le cas de

Vmax L'expérimentation montre que la vitesse de réaction augmente d'abord Dans le cas de catalyses enzymatiques (et contrairement aux réactions quand on augmente la quantité de substrat puis elle tend à rester chimiques classiques), la vitesse de réaction atteint une valeur maximale à constante malgré l'augmentation de la quantité de substrat. partir d'une certaine concentration en substrat : c'est la Vmax.

Si le substrat se fixe à l'enzyme Si la quantité d'enzyme est fixe Si

Si le substrat se fixe à l'enzyme Si la quantité d'enzyme est fixe Si la vitesse de la réaction reste constante malgré l'augmentation de la quantité de substrat Il manque des molécules d'enzyme Elles sont toutes à saturation Il y a une liaison temporaire entre la molécule de substrat et l'enzyme Il y a une complémentarité de forme entre l'enzyme et son substrat Spécificité d'action de l'enzyme Spécificité enzyme/substrat

cf. TP 3 p 32 du manuel Le site actif est le lieu d'interaction

cf. TP 3 p 32 du manuel Le site actif est le lieu d'interaction entre l'enzyme et son substrat. Il comprend un site de reconnaissance du substrat et un site catalytique permettant la transformation du substrat en produit.

III- La forme d'une protéine enzymatique détermine son activité cf. TP 4 (Navet 2)

III- La forme d'une protéine enzymatique détermine son activité cf. TP 4 (Navet 2) Permet le rapprochement de certains aa entre eux Garantie par le programme génétique La dénaturation des protéines Conformation de la protéine active, fonctionnelle

Ponts disulfures

Ponts disulfures

A – La séquence d'acides aminés impose la forme de la protéine Enzyme =

A – La séquence d'acides aminés impose la forme de la protéine Enzyme = Protéine Structure primaire des protéines (= enchaînement d'aa unis entre eux par des liaisons peptidiques) (diverses liaisons et interactions entre les aa, assurant la stabilité) Forme spatiale de la protéine

B – Un changement de séquence modifie cette forme Changement dans l'enchaînement des aa

B – Un changement de séquence modifie cette forme Changement dans l'enchaînement des aa d'une protéine (certaines liaisons et interactions entre les aa ne sont plus possibles) Changement de forme spatiale de la protéine Si la modification touche le site actif de l'enzyme cf. TP 3 p 32 du manuel Il peut conduire à la perte de sa capacité catalytique ou au contraire à son augmentation,

C – Les conditions du milieu modifient cette structure cf. TP 4 (Navet 2)

C – Les conditions du milieu modifient cette structure cf. TP 4 (Navet 2) Les enzymes agissent dans des conditions compatibles avec le mode de vie de l'organisme ou d'un organe en particulier. Augmentation de la température Rupture des liaisons hydrogène Changement du p. H Changement de l'ionisation des aa donc perturbation des liaisons ioniques Certaines liaisons et interactions entre les aa ne sont plus possibles Changement de forme spatiale de la protéine : on dit qu'elle est dénaturée Changement de forme → Changement de fonction → L'enzyme n'est plus active

cf. TP 4 (Navet 2)

cf. TP 4 (Navet 2)