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Visualisation tridimensionnelle de structure des molécules à l'aide du programme RasTop (راستوب). Préambule

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1. INTRODUCTION

Rastop (راستوب) reste un programme intéressant de visualisation en 3D des molécules

Etant des macromolécules, les enzymes restent difficiles à étudier sur la structure moléculaire. Le problème majeur posé par l'enseignement des structures enzymatiques est la perception des objets dans l'espace à 3 dimensions.

Pour les molécules de faibles tailles rencontrées surtout en chimie, on utilise en travaux pratiques des modèles moléculaires de plastique ou de bois qui facilitent la compréhension de la stéréochimie des molécules. Ces modèles deviennent difficiles à utiliser pour l'illustration des structures et des mouvements des macromolécules comme les enzymes et les protéines. Plus de détails sur les structures moléculaires étudiées par Rastop.

Dans le projet de l'étude de la relation structure-fonction, chaque étudiant choisira la protéine qu'il désire étudier à l'aide du programme RasTop. En exploitant les connaissances de base sur la protéine, il préparera un compte-rendu de 4-5 pages décrivant en détail la structure de la molécule. Un index contenant au moins 3-6 images RasTop peut être joint au compte-rendu. Joindre au compte-rendu une copie des informations de base sur la molécule sujet d'étude ainsi que des références bibliographiques. Les images peuvent être fourni sous format zip et envoyées par E-mail à votre Professeur.

Le compte-rendu doit fournir les informations suivantes:
1/ Information de base sur la protéine (fonction de la protéine, son rôle, lieux de synthèse et lieu d'activité,...).
2/ structure de la protéine (nombre de sous-unités, structure secondaire,...).
3/interactions moléculaires importantes dans la fonction de la protéine (images RasTop à l'appui). Les interactions concernent, entre autres, les liaisons hydrogène et électrostatique et les interactions hydrophobes.

L'étude de la relation structure-fonction des macromolécules comme les protéines et les acides nucléiques, nécessite deux données essentielles:

-1/ Un programme informatiques qui permet la visualisation dans la troisième dimension, des différentes interactions moléculaires. Nous avons choisi, le programme RasTop utilisant les mêmes fonctionaités que le l'ancien programme 'RasMol'.

Vous pouvez en avoir une copie à partir du réseau Internet (voir ci dessous) (RasTop).

-2/ Une structure méculaire à étudier (format pdb) publiée dans une banque de données après études cristallographique de sa forme libre ou complexée avec un ligand (exemple complexe Enzyme-Inhibiteur).

RasTop. Etudes des structures moléculaires

Etudiants de l'Université Cadi Ayyad, Marrakech (Maroc) travaillant sur le projet 'Peroxydases


2. RECOMMANDATIONS
Chaque étudiant choisira la protéine qu'il désire étudier à l'aide du programme RasTop. En exploitant les connaissances de base sur la protéine, l'étudiant préparera un compte-rendu de 4-5 pages décrivant en détail la structure de la molécule. Un index contenant au moins 3-6 images RasTop peut être joint au compte-rendu. Joindre au compte-rendu une copie des informations de base sur la molécule sujet d'étude ainsi que des références bibliographiques. Les images peuvent être fourni sous format zip et envoyées par E-mail à votre Professeur.
Le compte-rendu doit fournir les informations suivantes:

1/ Information de base sur la protéine (fonction de la protéine, son rôle, lieux de synthèse et lieu d'activité,...).

2/ Différentes structures moléculaires de la protéine (nombre de sous-unités, structure secondaire,...).

3/ interactions moléculaires importantes dans la fonction de la protéine (images RasTop à l'appui). Les interactions concernent, entre autres, les liaisons hydrogène et électrostatique et les interactions hydrophobes.


3. PROGRAMME RasTop ?
RasTop est un logiciel de visualisation des structures moléculaires adapté à partir de RasMol. Les molécules objet de votre étude et seront téléchargées à partir d'une banque de données. Pour obtenir une copie du programme, visitez le site webhttp://sourceforge.net/projects/rastop/ et télécharger la version convenable (PC OU MAC) pour votre ordinateur.

FONCTIONNEMENT DU PROGRAMME RasTop

Le fonctionnement du programme RasTop peut être consulté sur les liens:
- http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/ress/logiciel/rastop/rastop2.html
- http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biotech/ressources/tuto/
- http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/1169068779468/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1178550434546

Auss les commandes RasMol s'appliquent sur RasTop. Un résumé est disponible sur le fichier:
Commandes RasMol: commandesRasMol.pdf)

APERCU SUR LA FENETRE DE RasTop

Par rapport à Rasmol, RasTop présente entre autres caractéristiques :

- un menu très étendu que ne possèdent pas les versions de la famille 2.7 de Rasmol,
- une fenêtre unique d'affichage (alors que la version 2.6 de Rasmol en ouvrait 3),
- un multi-fenêtrage qui le rend particulièrement adapté à la comparaison de structures,
- la possibilité d'ouvrir plusieurs molécules dans chaque fenêtre,
- un usage étendu des commandes directes avec les icônes.

RasTop et études des structures moléculaires

Fenêtre RasTo

Le mode de fonctionnement est bien compris à travers des exemples présentés sous forme de projets:

Après l'ouverture du logiciel RasTop, il faut ouvrire une structure moléculaire (formats .pdb ou .ent) en activant la commande "Fichier" / "Ouvrir" (voir ci contre). La banque de données (Protein Data Bank) du site web Protein Data Bank (http://www.rcsb.org/pdb/) vous permet de télecharger des protéines de votre choix qui ne sont pas sur la liste des exemples disponible sur ce CD (Protéines_exemples.html).

Modification de l'affichage

Contrairement au logiciel RasMol, des boutons spécifiques permettent de modifier l'affichage de toute la molécule chargée par RasTop. Par exemple, on peut passer d'unaffichage en 'fil de fer' (wireframe) à un affichage en 'sphères et batonnets' (ball and stick).

fenêtres de lancement

Vers le bas à gauche de la fenêtre RasTop, choisir "Trans/Zoom" puis actionner le curseur Z pour modifier la taille de l'affichage. Les curseurs X et Y permettent les déplacements horizontaux et verticaux.

Coloration des chaînes:

Afin de mettre en évidence les détails des structures moléculaires (chaînes, ligands, héteroProtéines,...) rien ne vaut qu'une coloration par chaîne. Pour cela exécuter dans l'ordre: Atoms --> Color ---> Chain. Ainsi, la coloration des chaînes permet de bien distinguer le substrat dans un complexe enzyme-substrat. Voir des exemples plus loin.

Utilisation du zoom et des curseurs

Pour diagnostiquer la molécule, l'utilisation du zoom et des déplacements 3D deviennent obligatoires.



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Sciences et vie, Biochimie

Menus

Coloration de motifs à l'aide de la palette de couleurs

Pour colorer un motif, il faut d'abord afficher la palette de coloration en cliquant sur le bouton spécifique. Il faut ensuite choisir l'élément à afficher dans la liste déroulante de la barre d'outils. Cette sélection ne devient opérationnelle qu'après un clic sur le bouton 'nouvelle selection' (voir figure). Il suffit après de cliquer sur la couleur désirée dans la palette pour colorer la sélection.

Autres détails disponibles dans le site de François CORDELLIER, Professeur de SVT au lycée Jean Perrin de Rezé

Pour mieux comprendre le fonctionnement de RasTop, il est préférable de travailler sur des exemples qu'on a appelé ici 'projets. Commencer d'abord par le projet 'Hémoglobine' qui est un Tutorial. Passer ensuite aux autres projets

4. PROJETS DE MOLECULES ETUDIES PAR RasTop

PROJET 'HEMOGLOBINE' (Tutorial):
- STRUCTURE 1: hemoglobine-structure-rastop-1.html
- STRUCTURE 2: hemoglobine-structure-rastop-2.html
- STRUCTURE 3: hemoglobine-structure-rastop-3.html
- STRUCTURE 4: hemoglobine-structure-rastop-4.html

PROJET 'LYSOZYME' - LYSOZYME (Complexe): lysozyme.html

PROJET 'TRANSAMINASES'
- ASPARTATE AMINOTRANSFERASE (Complexe): transaminases. html

PROJET 'PEROXYDASES'
- PEROXYDASE (Complexe): peroxydases.html

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