Toute la biochimie
Serge Weinman
Pierre Méhul
Dunod
Introduction1
Partie I
Architecture et logique des êtres vivants structures des biomolécules
Chapitre 1 . Aminoacides, peptides et protéines
7
Les α-aminoacides8
La chaîne polypeptidique et ses conformations14
Reploiement des chaînes polypeptidiques des protéines globulaires hydrosolubles18
Des motifs de reploiement, ou structures super secondaires, sont formés à partir d'hélices a et/ou de brins β20
Les chaînes polypeptidiques sont organisées en domaines22
Les structures des protéines peuvent être réparties en trois classes22
Les protéines transmembranaires24
La prédiction de la structure tridimensionnelle des protéines est-elle possible ?24
Flexibilité conformationnelle des protéines26
Liaisons et interactions des protéines26
Liaison d'un ligand sur un seul site27
Liaison coopérative d'un même ligand sur des sites multiples semblables : interactions homotropiques30
Liaison de plusieurs ligands sur des sites différents : interactions hétérotropiques30
Concept d'allostérie31
Modèle concerté31
Modèle séquentiel32
Les protéines sont-elles des démons de Maxwell ?32
Classification fonctionnelle des protéines34
Appendice : structures X et RMN des protéines34
Chapitre 2 . Nucléotides et acides nucléiques
37
Les nucléosides38
Les nucléotides38
Liaison phosphodiester et acides nucléiques40
Acide désoxyribonucléique ou DNA42
Formes tridimensionnelles alternatives du DNA44
Acides ribonucléiques ou RNA46
Chapitre 3 . Glucides et glycoconjugués
51
Structure linéaire des oses52
Centres d'asymétrie des oses : le glycéraldéhyde52
Filiation des oses54
Structure cyclique des oses58
Dérivés des oses64
La liaison glycosidique66
Amidon et glycogène68
Cellulose et chitine70
Glycosaminoglycanes72
Protéoglycanes72
Les glycoprotéines74
Les glycolipides78
Les lipopolysaccharides78
Chapitre 4 . Lipides et membranes cellulaires
81
Les acides gras82
Lipides de réserve : les triacylglycérols82
Lipides membranaires : les glycérophospholipides et les sphingolipides84
Stérols et stéroïdes86
Double couche lipidique et membranes biologiques88
Partie II
Catalyse biologique : structure et mécanisme d'action des enzymes
Chapitre 5 . Cinétique enzymatique
93
Relations entre la vitesse de réaction et la concentration du substrat ou de l'enzyme94
Théorie du complexe stéréospécifique et propriétés cinétiques des enzymes94
Équation de Michaelis-Menten96
Détermination expérimentale des valeurs de Vmax et de KM97
Signification physique de KM98
Signification physique de la constante catalytique Kcat98
Le critère KcatIKM mesure la spécificité et l'efficacité des enzymes98
Réactions mettant en présence plusieurs substrats100
Effet de la température sur les réactions enzymatiques102
Les enzymes diminuent l'énergie d'activation104
Nature du pouvoir catalytique et de la spécificité des enzymes104
Inactivation thermique des enzymes105
Chapitre 6 . Stratégies moléculaires de la catalyse enzymatique
107
Le modèle serrure-clé et l'adaptation induite108
Des résidus aminoacide polaires forment le centre catalytique des enzymes110
La vitesse des réactions enzymatiques est affectée par le pH110
La catalyse acide-base112
La catalyse covalente112
La liaison stéréospécifique des réactifs joue un rôle important dans la catalyse enzymatique112
Effet de proximité114
Effet Circé114
Effet de stabilisation de l'état de transition116
Mécanisme de l'hydrolyse d'une liaison osidique par le lysozyme118
Mécanisme de l'activation de la tyrosine par une aminoacyl-tRNA synthétase120
Mécanisme d'action et classification des coenzymes122
Les coenzymes nucléotidiques124
Le motif de liaison des nucléotides et les déshydrogénases NAD-dépendantes126
Le domaine de liaison du FAD est semblable au domaine de liaison du NAD128
Le domaine de liaison de l'ATP est, lui aussi, semblable au domaine de liaison du NAD128
Le coenzyme A130
Le thiamine pyrophosphate130
Le pyridoxal phosphate130
Rôle des cofacteurs métalliques132
Chapitre 7 . Mécanismes de régulation de l'activité enzymatique
137
Inhibition compétitive des enzymes138
Inhibition non compétitive des enzymes140
Inhibition incompétitive des enzymes142
Inhibition par excès de substrat142
Inactivation des enzymes144
Des inhibiteurs de l'activité enzymatique sont des réactifs biochimiques ou des médicaments puissants et précieux144
Enzymes allostériques148
L'aspartate transcarbamylase : exemple d'un enzyme allostérique150
Modification covalente des enzymes150
Les protéine kinases152
Activation des proenzymes152
Partie III
Énergie cellulaire conversion et mise en réserve
Chapitre 8 . Métabolisme du glucose : glycolyse, voie des pentoses phosphate, glycogénogenèse et glycogénolyse, gluconéogenèse
159
Origine et transport du glucose160
Métabolisme du glucose : vue d'ensemble162
Glycolyse164
Bilan de la glycolyse172
Cancer et glycolyse173
Métabolisme du galactose et du fructose174
Voie des pentoses phosphate et création de NADPH et de pentoses176
Glycogénogenèse178
Glycogénolyse180
Gluconéogenèse184
Devenir du pyruvate187
Chapitre 9 . Métabolisme des acides gras : β-oxydation et biosynthèse
189
Origine et transport des acides gras190
β-oxydation mitochondriale des acides gras192
Formation et utilisation des corps cétoniques194
Biosynthèse cytosolique des acides gras194
Contrôle du métabolisme des acides gras198
Chapitre 10 . Métabolisme des aminoacides : désamination oxydative
201
Origine des aminoacides202
Élimination et devenir du groupe amine des aminoacides204
Destinée métabolique des squelettes carbonés des aminoacides210
Le pyruvate comme point d'entrée dans le flux métabolique212
l'oxaloacétate et l'α-cétoglutarate comme point d'entrée dans le flux métabolique212
Le fumarate comme point d'entrée dans le flux métabolique212
Le succinyl CoA comme point d'entrée dans le flux métabolique214
La dégradation des aminoacides aromatiques fait intervenir des oxygénases216
Les aminoacides à chaîne ramifiée, leucine, valine et isoleucine, sont dégradés par des voies qui ont des étapes communes218
Erreurs innées du métabolisme des aminoacides218
Chapitre 11 . Cycle de l'acide citrique
221
Formation de l'acétyl CoA à partir du pyruvate : le complexe pyruvate déshydrogénase222
Oxydation de l'acétyl CoA par le cycle de l'acide citrique : vue d'ensemble224
Réactions du cycle de l'acide citrique226
Stochiométrie du cycle de l'acide citrique232
Des intermédiaires du cycle de l'acide citrique sont d'importants précurseurs biosynthétique232
Le cycle de l'acide citrique est contrôlé en plusieurs points233
Cycle du glyoxylate234
Chapitre 12 . Phosphorylation oxydative
237
Transfert d'électrons, pompage de protons et phosphorylation oxydative238
Les électrons de haut potentiel de transfert du NADH et du FADH2 activent la chaîne respiratoire mitochondriale240
Origine du NADH et du FADH2242
NADH-Q oxydoréductase244
Les électrons du FADH2 des flavoprotéines ont l'ubiquinone pour point d'entrée dans la chaîne respiratoire mitochondriale246
Q-cytochrome c oxydoréductase248
Cytochrome c252
Cytochrome c oxydase252
L'ATP synthase couple la synthèse d'ATP à la rentrée des protons dans la matrice254
Bilan de la phosphorylation oxydative256
Chapitre 13 . Photosynthèse
259
Photorécepteurs moléculaires260
Membranes thylacoïdes et photosystèmes262
Le photosystème de type II des bactéries pourpres264
Photosystème I des cyanobactéries267
Photosystème II des chloroplastes270
Couplage du photosystème II au photosystème I272
Photosystème I des chloroplastes272
Ferrédoxine et NADPH274
Gradient de protons, ATP synthase et photophosphorylation274
Conversion du CO2 en polysaccharides276
Chapitre 14 . Intégration et régulation du métabolisme énergétique
279
Interconversion des métabolites280
Contrôle des voies métaboliques énergétiques essentielles280
Contrôle hormonal du métabolisme énergétique282
Partie IV
Synthèse des biomolécules
Chapitre 15 . Biosynthèse des aminoacides
291
Incorporation de l'azote dans les biomolécules292
Biosynthèse des aminoacides294
Régulation de la biosynthèse des aminoacides302
Biomolécules dérivées des aminoacides304
Chapitre 16 . Biosynthèse des nucléotides
307
Synthèse de novo des ribonudéotides pyrimidiques308
Synthèse de novo des ribonudéotides puriques312
Les désoxyribonudéotides sont synthétisés par réduction des ribonudéotides314
Le thymidylate est synthétisé par méthylation du désoxyuridylate314
Recyclage des bases nucléotidiques316
Synthèse du NAD+ du NADP+, du FAD et du coenzyme A316
Dégradation des purines318
Syndrome de Lesch-Nyhan318
Chapitre 17 . Biosynthèse des lipides membranaires et des stéroïdes
321
Biosynthèse des triacylglycérols et des glycérophospholipides322
Biosynthèse des sphingolipides324
Biosynthèse du cholestérol326
Régulation de la biosynthèse du cholestérol330
Les triglycérides et le cholestérol sont transportés par des lipoprotéines330
Dérivés du cholestérol332
Hormones eicosanoïdes336
Vitamines A338
Vitamines E, K et quinones338
Chapitre 18 . Réplication du DNA
341
La réplication du DNA, mécanisme universel342
Le DNA est synthétisé par des DNA polymérases344
Réplication du DNA346
Télomères348
Chapitre 19 . Biosynthèse du RNA
351
La transcription est effectuée par des RNA polymérases DNA-dépendantès352
La transcription chez les Procaryotes352
La transcription chez les Eucaryotes356
La maturation du RNA358
Maturation des mRNA des Eucaryotes358
Maturation des rRNA et des tRNA362
Certains RNA catalysent l'épissage des introns362
Régulation de l'initiation de la transcription364
Domaines d'interaction protéines régulatrices-DNA364
Domaines d'interaction protéine-protéine368
Régulation de la transcription chez les Procaryotes372
Régulation de la transcription chez les Eucaryotes374
Superfamille des récepteurs nucléaires376
Chapitre 20 . Biosynthèse des protéines
381
Le code génétique382
Les ribosomes382
Activation des aminoacides384
Initiation386
Élongation388
Terminaison390
Reploiement de la chaîne polypeptidique et modifications post-traductionnelles390
Régulation de la synthèse des protéines390
Partie V
Biomolécules et environnement
Chapitre 21 . Oxygène : transport et mise en réserve
395
Mécanisme moléculaire du transport de l'oxygène396
Rôle du fer dans le transport de l'oxygène396
Le reploiement globinique, motif structural commun398
Structure des myoglobines et oxymyoglobines398
Structure des hémoglobines et des oxyhémoglobines400
La famille des gènes de globine402
Évolution des gènes de globine402
Fonction des myoglobines et des hémoglobines404
L'hémoglobine F a plus d'affinité pour l'oxygène que l'hémoglobine A406
Les ions H+ et le CO2 favorisent la libération de l'oxygène406
Le 2,3-bisphosphoglycérate diminue l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène406
Drépanocytose et hémoglobine S408
La désoxyhémoglobine S est très peu soluble408
L'hémoglobine S confère une résistance au paludisme410
Pathologie des gènes de l'hémoglobine410
Chapitre 22 . Système immunitaire
413
Vue d'ensemble du système immunitaire414
Protéines du complexe majeur d'histocompatibilité et présentation des antigènes cellulaires 420
Récepteur des cellules T et reconnaissance des complexes antigène-CMH424
Marqueurs CD et profil spécifique des lymphocytes426
Destruction des cellules cible par les lymphocytes T cytotoxiques426
Immunoglobulines et fixation des antigènes428
Index439