biochimie. Cours, techniques et applications en biotechnologies
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Sstructure tridimensionnelle de l'hémoglobine

Dans ce projet d'étude des structures protéiques par rastop, on donne l'exemple de appuyé par un exemple de l'hémoglobine ( خضاب).

4 pages: page 1, page 2, page 3 et page 4), les étudiants en Biochimie vont s'initier à la mise en évidence des structures protéiques en s'aidant du logiciel de visualisation 3D RasTop (structure Rastop).

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Arabic lexique

Hémoglobine
Hemoglobin
 خضاب، هيموغلوبين
Structure tertiaire des protéines
Tertiary structure of proteins
البنية الثلاثية للبروتينات

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Quelques informations sur l'hémoglobine.

La molécule d'hémoglobine est un exemple utile pour la démonstration des structures protéiques sous forme de sous-unités. Cette protéine fixatrice d'oxygène présente un poids moléculaire de 68 Kd en solution neutre. Quatres chaînes polypéptidiques sous forme de deux paires de chaînes alpha et béta constitue constitue la structure alpha2-béta2 de l'hémoglobine. Le pliage de type globine comporte 8 ségments alpha-hélicoïdaux désignés par les lettres A à H en commençant par l'extrémité N-terminale. Contrairement à la myoglobine, les chaînes d'hémoglobine présentent des résidus de surface apolaires et hydrophobes qui permettent l'association des chaînes entre elles.

hémoglobine. Histidine

Ainsi l'élément B15 (Résidu 15 de l'hélice B) est un résidu de leucine ou de valine (lysine dans le cas de myoglobine), l'élément FG2 (résidu 2 du coude entre les hélices F et G) est un résidu de leucine dans les deux chaînes de l'hémoglobine (histidine dans le cas de myoglobine). Les contacts entre les chaînes alpha et béta sont essentiellement de type hydrophobe. Environ un tiers d'entre eux font intervenir des liaisons H et des interactions hydrostatiques entre des radicaux polaires. Un groupement prosthétique hème est situé dans une crevasse ou poche non polaire entre les hélices B, E, F et G. L'atome de fer de L'hème est unie par une liaison de coordination (liaison dative) à l'atome d'azote de l'Histidine F8 (résidu 8 de l'hélice F), appelé également Histidine proximale.Une autre Histidine E7 dite Histidine distale est située de l'autre côté du plan de L'hème sans être lié à celui ci. Quand l'oxygène se fixe, il occupe la sixième position de coordination sur l'atome de fer. L'apoprotéine stabilise le fer dans l'état ferreux Fe++. En absence de cette protection Fe++ est oxydé en Fe+++ (état ferrique) par l'oxygène (état où il ne pourra plus se lier à l'oxygène).

Version Arabe فيديو: الخضاب أو الهيموغلوبين. بنية الشكل العادي و شكل مرض فقر الدم المنجلي

Etude de la relation structure-fonction à l'aide de Rastop

Lire le préambule attentivement

Pour pouvoir étudier la structure des protéines vous devez télécharger le logiciel RasTop et les protéines à étudier à partir d'une banque de données (voir lien sur PDB). Parfois, il devient nécéssaire de renommer les fichiers des structures téléchargées en leur ajoutant l'extention '.pdb'). Une copie du programme RasMol est accessible sur internet (http://sourceforge.net/projects/rastop/). Il suffit de le charger et ouvrire à l'aide du menu le fichier correspondant à la structure de l'Hémoglobine préalablement téléchargée.
Cet exemple d'études des structures des protéines porte sur l'Hémoglobine (structure: alpha2-béta2).

Le logiciel RasTop est utilisé pour visualiser dans les trois dimensions la structure de la protéines. L'image ci dessous est donnée à titre indicatif. Les Etudiants seront amenés à monter leurs propres images illustrant une ou plusieurs information sur la molécules qu'ils ont choisit d'étudier.


تطبيق برنامج راستوب في معاينة بنية الهيموغلوبين (Hémoglobine)

كمسلك بيداغوجي لإعطاء شروحات دقيقة يحبد الإشتغال على أمثلة واضحة كجزيئ الهيموغلوبين (Hémoglobine) الذي يتخصص في نقل الأوكسيجين داخل الجسم.

للتذكير، يعد الهيموغلوبين بروتينا ذو بنية رباعية من نوع a2-b2 تلتقي فيها السلاسل بروابط هيدروفوبية، عموما (انظر الفقرة المتعلقة بالمواد الأساسية للكائنات الحية ) يصل وزنه 68000 و يحتوي على مجموعة ذات طابع غير بروتيني و تظم ذرة من الحديد (Fer, Fe++) . تلقب المجموعة ب: الهيم (Hème). يتموقع هذا الأخير بفجوة ذات طابع غير قطبي ويلتقي بالطرف البروتيني من خلال رابطة بين ذرة الحديد و الحمض الأميني هيستيدين رقم 92 (His92) في سلسلة b أو هيستيدين رقم 87  (His87) في سلسلة a. يلقب هذا الحمض الأميني ب: 'الهيستيدين القريب (Histidine proximal). هناك هيستيدين آخر يلعب دورا هاما في التقاط الأوكسيجين (Oxygène, O2) ويسمى ب: 'هيستيدين البعيد' (Histidine distale)، يتجلى في His63 بسلسلة b أو His58 بسلسلة a. بواسطة رابطة هيدروجين بين هذا الهيستدين و الأوكسيجين (His-N-H….O-O) يلتقي الأكسيجين بذرة الحديد.


1/ Le fichier du travail porte la référence 1A3N (http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1A3N) montrant l'hémoglobine sous son état déoxygéné. Une copie est disponible sur votre CD (dans le répertoire Protéines DATA (CD)). Une fois le fichier (format pdb) est téléchargé de la banque de données placée sur le réseau internet et ouvert par RasTop, il donne une image semblable à celle de la figure 1 ci contre.

Hémoglobine. structure Rastop

Figure 1

Pour tourner la molecules dans tous les sens, maintenez enfoncé le bouton gauche de de la souiris tout en la glissant dans un sens ou l'autre.
Pour effectuer un zoom, maintenir enfoncée la touche shift (Î) tout en déplaçant la souris sur la position bouton gauche enfoncé.



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Sciences et vie, Biochimie

2/  Pour transformer le fond de l'image du noir au blanc, activer la palette des couleurs et choisir dedans 'background' et clic sur la couleur blanche. Sinon, saisissez dans la boite des commandes de RasTop (Edit --> Command) (voir explications) "set background white" et valider par le bouton 'OK' (Figure 2).

Si vous voulez sauvegarder cette image (format BMP) sur le disque dur de votre ordinateur (avec un nom hemoglobine2.gif), choisir 'file' --> 'export' --> 'image', choisir le répertoire de stockage, donner un nom (ex:hemoglobine2) et valider.
Pour avoir des informations sur la molecule, selectionner le 7e.bouton de la deuxième rangée de la fenêtre RasTop. Sinon saisir 'show information' ou 'show sequence' dans la boite des commandes. Vous constater que les chaînes alpha sont nommées A et C. Les chaînes béta sont B et D. Pour rappel l'hémoglobine est une structure alpha2-béta2.

Hemoglobine. structure Rastop

Figure 2

3/ Pour rendre plus visibles les 4 chaînes polypeptidiques de l'hémoglobine, affectez une couleur à chacune d'elles en sélectionnant 'chain' dans le menu 'Atoms' --> 'Color' --> 'Chain' (Figure3).

pour localiser L'hème selectionner dans les listes déroulantes (2e.rangée) 'element' et 'ligand', successivement, selectionner avec le bouton 'saisir nouvelle selection (dans la mêmme rangée, juste après les listes déroulantes) et activer la palette des couleur sur 'atoms' et selectionner une couleur ex: rouge (red)). Sinon, saisir 'select hem' dans la boîte des commandes et valider par la touche entrée. Ensuite affecter la couleur à L'hème en saisissant 'color red' et validez. Pour le distinguer des autres motifs sélectionner sa visualisation sous forme batonnets (Sticks) (12e. bouton de la deuxième rangée de la fenêtre RasTop).

Hémoglobine. 4 sous-unités

Figure 3

Dans votre compte-Rendu, discutez la structure sous forme de 4 chaînes polypeptidique ainsi que le rôle de L'hème. De façon générale, tous les groupes associés aux protéines (hème, ligands, nucléotides,..) peuvent être sélectionnés par la commande 'select ligand' (Figure 4)

4.  Pour voir la structure secondaire de la molécule (hélices alpha, baonnets béta) selectionner dans les listes déroulantes 'element' et 'protein', activer 'nouvelle selection' (bouton juste après les listes déroulantes), activer palette des couleurs sur 'Ribbons' et selectionner la couleur de votre choix. Sinon, saisissez dans la boite des commandes de RasTop "select protein' et valider (OK) Ribbons et valider puis color green. Ceci génère une image comme celle de la Figure 5 a. Celle ci présente des motifs altérant la clareté de l'image. Ceux ci peuvent être enlever par l'activation dans l'ordre du 13e. et du 14e. bouton (affichage en ruban) de la deuxième rangée de la fenêtre. On obtentient l'mage de la figure 5 b.

hème. Structure Rastop

Figure 4

Vous puvez sauvegarder votre molécule sous forme de scripte sur lequel vous continuer à travailler après en l'affichant par RasTop. Ceci est possible par le menu 'save'

hemoglobine. hélices alpha

Page 2: montrera comment peuvent être mis en évidence certains résidus et atomes de la protéine

Liens utiles: - Hémoglobine. Structure par JMOL - Hémoglobine dans les programmes de l'enseignement secondaire -


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