Les protéines, leur rôle et leur nature.

◈ Que signifie le terme protéine ?

◈ Par quoi les protéines sont-elles constituées ?

◉ Purification des protéines.
◉ hydrolyse des protéines.
◉ Définition des holoprotéines.

◉ Définition des hétéroprotéines.
◈ Que signifie le terme chaine peptidique ?
◈ Structure des protéines :
◉ À quoi correspond la structure primaire des peptides et des protéines : 

◉ À quoi correspond la structure secondaire des protéines :
◉ À quoi correspond la structure tertiaire des protéines :
◉ À quoi correspond la structure quaternaire des protéines oligomériques :
◈ Quelles sont les sources alimentaires de protéines ?
◈ Quelle est la quantité journalière en protéines nécessaire pour l'organisme ?
◈ Quelques exemples d'aliments riches en protéines.

◈ Que signifie le terme protéine ?

Les protéines sont des constituants très importants de la matière vivante. Ce sont des macromolécules biologiques qui entrent dans la composition de toutes les cellules vivantes. Les protéines font 50 à 80 % du poids sec des cellules. Les protéines assurent de nombreuses fonctions vitales telles que la régulation physiologique, la défense immunitaire, la motricité, etc. Elles jouent aussi un rôle principal dans le renouvellement des tissus musculaires, des tissus osseux, de la peau et aussi des cheveux et des ongles.

Les protéines sont constituées de chaînes polypeptidiques qui sont à leur tour formées de l'enchaînement d'acides aminés. Les acides aminés dans ces chaînes polypeptidiques sont liés entre eux par des liaisons peptidiques. Les protéines sont des composés quaternaires qui renferment souvent du soufre.

Il existe plusieurs milliers de protéines. Ces macromolécules ont des structures complexes et très variées. Dans la plupart des cas, la structure exacte est encore incomplètement connue.

Alors : Par quoi les protéines sont-elles constituées ?

◈ Par quoi les protéines sont-elles constituées ?

◉ Purification des protéines :

Les protéines représentent 50 à 80 % du poids sec des cellules. Au laboratoire, pour faciliter l'étude des protéines, on doit les séparer des autres constituants de la cellule. À cet effet, on utilise différentes techniques telles que la précipitation, l'ultracentrifugation, la chromatographie, l'électrophorèse, la cristallographie aux rayons X, résonance magnétique nucléaire, spectrométrie de masse, etc.

◉ hydrolyse des protéines :

L'hydrolyse des protéines provoque la rupture des liaisons peptidiques qui relient les acides aminés entre eux dans les chaines polypeptidiques.
L'hydrolyse des protéines est réalisé de deux façons différentes. On utilise, soit un hydrolyse chimique, soit un hydrolyse enzymatique.
L'hydrolyse chimique se fait par l'acide chlorhydrique HCl 6N à 100 °C pendant 24 heures.
L'hydrolyse enzymatique se fait par des enzymes appelés peptidases.
L'hydrolyse des protéines provoque la rupture des liaisons peptidiques qui relient les acides aminés entre eux dans les chaînes polypeptidiques.
Après Hydrolyse chimique avec HCl 6N pendant 24 heures à 100 °C ou hydrolyse enzymatique à l'aide des peptidases. On obtient : Des biomolécules simples non hydrolysables et des macromolécules hydrolysables en molécules simples après rupture de liaisons peptidiques.
On constate donc que les protéines comprennent :
◆ Des monomères représentés par des biomolécules simples non hydrolysables ; ce sont les acides aminés. 
◆ Des polymères représentés par des macromolécules hydrolysables en molécules simples après la rupture des liaisons peptidiques. Quelle est donc la nature de ces polymères ou macromolécules hydrolysables ?  

Ces polymères ou macromolécules hydrolysables sont de deux sortes : Des holoprotéines et des hétéroprotéines. Alors, que signifie holoprotéines ? Et que signifie hétéroprotéines ?

◉ Définition des holoprotéines :

Les holoprotéines sont des protéines que l'on nomme aussi protéines simples ; ce sont des protéines qui sont constituées uniquement par l'assemblage d'acides aminés. Dans une holoprotéine on ne trouve que les acides aminés, il n'y a aucun autre composé organique. Les holoprotéines sont subdivisées en deux groupes : Les sphéroprotéines que l'on appelle aussi protéines globuleuses et les scléroprotéines que l'on appelle protéines fibreuses.

◉ Définition des hétéroprotéines : 

Les hétéroprotéines sont des protéines constituées de deux parties : Une partie protéique appelée apoprotéine qui est constituée uniquement d'acides aminés et une partie non protéique appelée groupement prosthétique qui est un composé organique non protéique qui peut être ose, lipide, acide nucléique, noyau porphyrine, etc. Le groupement prosthétique est associé de façon plus au moins stable à la protéine. En fonction du groupement prosthétique, on distingue plusieurs types d'hétéroprotéines telles que les lipoprotéines, les glycoprotéines, les nucléoprotéines, les chromoprotéines, les métalloprotéines, et les phosphoprotéines.

◈ Que signifie le terme chaine peptidique ?

Une chaine peptidique est constituée par un enchaînement d'acides aminés réunis par des liaisons peptidiques (-CO-NH). Ces liaisons peptidiques dans la chaine peptidique se réalisent entre les fonctions acides et les fonctions amines des acides aminés. Un acide aminé engagé dans une chaîne peptidique est appelé un résidu, il porte le nom de l'acide aminé dont il dérive additionné du suffixe yl. Exemples de quelques résidus : Alanyl, Lysyl, Tyrosyl, etc.

L'enchainement des acides aminés donne une chaine peptidique. Cet enchaînement ou chaîne peptidique est linéaire dans sa forme la plus fréquente. Il existe donc sur cette chaîne peptidique à une extrémité un groupement aminé (NH2) libre dit N terminal, qui figure par convention à gauche de la formule de la chaîne peptidique et à l'autre extrémité un groupement carboxylique (COOH) libre dit C terminal et qui figure par convention à droite de la formule de la chaîne peptidique.

Les acides aminés dans une chaîne peptidique sont réunis par des liaisons peptidiques (-CO-NH). Il existe aussi un autre type de liaison covalente entre les aminoacides ; c'est le pont disulfure (-S-S-) unissant 2 résidus Cystéinyl.

◈ Structure des protéines :

La structure d'une protéine est défini comme étant la composition en acides aminés de la chaine polypeptidique ou des chaines polypeptidiques qui la constituent et l'organisation tridimensionnelle de cette protéine. Il existe quatre niveaux de structuration chez les protéines.

Du niveau de structuration le moins complexe vers le niveau de structuration le plus complexe, on distingue : La structure primaire, la structure secondaire, la structure tertiaire et la structure quaternaire.

◉ À quoi correspond la structure primaire des peptides et des protéines :

La structure primaire d'une chaine polypeptidique correspond à la séquence des aminoacides dans cette chaine, c'est-à-dire, la nature des acides aminés constituant cette chaine polypeptidique et l'ordre dont lequel ils sont enchainés. Pour une protéine possédant plusieurs chaines polypeptidiques, la structure primaire exprime d'une part, la séquence des acides aminés dans chaque chaine polypeptidique et d'autre part, le nombre, la nature et l'emplacement des liaisons covalentes qui les relient.

◉ À quoi correspond la structure secondaire des protéines :

La structure secondaire des protéines correspond à la disposition régulière et récurrente dans l'espace de la chaine polypeptidique le long d'une seule dimension. La structure secondaire est stabilisée par des interactions à courte distance entre atomes du squelette de la chaine polypeptidique. Ces interactions sont des liaisons hydrogène entre CO et NH des liaisons peptidiques voisines.

◉ À quoi correspond la structure tertiaire des protéines :

La structure tertiaire des protéines correspond aux repliements dans les trois dimensions de l'espace pour former les structures compactes et très enroulées des protéines globulaires. Ces repliements sont provoqués par des interactions faibles mais qui sont nombreuses (interactions hydrophobes, les liaisons hydrogène, les liaisons salines) ou par des liaisons covalentes (pont disulfure) entre les chaines latérales d'acides aminés non voisins mais appartenant à la même chaine polypeptidique.

◉ À quoi correspond la structure quaternaire des protéines oligomériques :

Les protéines oligomériques sont des protéines de grande taille. Elles sont constituées de plus d'une chaine polypeptidique. Les chaines polypeptidiques constituant la protéine oligomérique sont appelées sous unités ou protomères. Ces protomères peuvent être identiques ou différents dans leur longueur ou leur séquence en acides aminés.

La structure quaternaire décrit l'arrangement et l'assemblage dans l'espace des protomères ou sous unités constituant les protéines oligomériques. Les protomères dans les protéines oligomériques sont associés par des liaisons faibles telles que les liaisons ioniques, les liaisons hydrogène, les forces de Van der Waals. Il n'existe pas de liaisons covalentes entre les protomères.

◈ Quelles sont les sources alimentaires de protéines ?

Les protéines sont des composés très importants pour notre organisme. Elles jouent des rôles essentiels dans différentes fonctions vitales du corps. 

Dans la nature, il existe deux sortes de protéines selon leur source. Il y a des protéines d'origine animale appelées protéines animales et des protéines d'origine végétale appelées protéines végétales. Les protéines animales sont plus riches en acides aminés indispensables que les protéines végétales, c'est pourquoi, il est nécessaire d'associer différents aliments d'origine végétale pour avoir suffisamment de protéines et par la suite une saine alimentation quantitativement et qualitativement.

Parmi les sources alimentaires de protéines animales, on trouve :

◆ La viande représentée par la viande rouge (viande de boucherie : bœuf, veau, mouton, chèvre, agneau, etc), la viande blanche(volailles), la viande noire (gibier), etc. La viande avec ses différents genres est une source majeure en protéines.
◆ Les poissons ; ils constituent une source importante en protéines. La teneur en protéines chez les poissons est comprise entre 13 g et 20 g.
◆ Les fruits de mer ; ils sont riches en protéines. Les fruits de mer comprennent les crustacés et les mollusques (les moules, les crevettes, le crabe, les huitres, les escargots, etc).
◆ Le parmesan ; c'est un fromage italien de lait de vache. Le parmesan est très riche en protéines avec une teneur de presque 36 g.
◆ Les œufs ; ce sont de bonnes sources en protéines. Ils sont riches en albumine.
◆ Le lait ; c'est un aliment riche en protéines et en calcium. La teneur en protéines du lait en poudre est 35 g.
◆ Les produits laitiers ; (fromage, yaourts, etc), le fromage est riche en caséine. Les yaourts contiennent en plus des protéines, des vitamines et du calcium.
Parmi les sources alimentaires de protéines végétales, on trouve :
◆ Les fruits secs ou graines oléagineuses (amande, noix de cajou, pistache, etc).
◆ Les céréales (blé, riz, mais, etc).
◆ Les légumineuses(lentilles, soja, pois chiche, haricots, fèves, pois, etc).

◈ Quelle est la quantité journalière en protéines nécessaire pour l'organisme ?

Pour fabriquer ses propres protéines, notre organisme a besoin d'une alimentation saine et contenant une quantité suffisante en protéines. Lors de la digestion, ces protéines sont dégradées en acides aminés. L'organisme utilise ces acides aminés libérés pour synthétiser ses propres protéines qui jouent différents rôles dans l'organisme. Il existe des protéines servant, d'une part, à construire et à renouveller les tissus et les organes de notre corps en fabriquant les muscles, la peau, les os, les ongles, les cheveux, etc. Et, d'autre part, il existe des protéines telles que les enzymes, les anticorps, les hormones, etc, qui assurant des fonctions vitales.
Comme nos tissus se renouvellent chaque jour et les fonctions vitales dans notre organisme ont lieu en permanence, notre organisme a besoin d'une quantité journalière en protéines suffisante pour assurer ce rôle.
Pour un jeune adulte en bonne santé, le besoin journalier en protéines est de l'ordre de 0,8 g par kg de poids corporel, ce qui correspond à 62 g par jour pour un adulte de 75 kg. Cet apport varie dans certains cas. Par exemple :
◆ Chez les sportifs, l'apport nutritionnel recommandé en protéines est variable entre 1,5 g et 2,5 g par kg de poids corporel et par jour.
◆ Pour une femme enceinte, l'apport nutritionnel conseillé(ANC) est 0,9 g par kg de poids corporel et par jour.
◆ Pour une femme allaitante, l'ANC est 1,4 g par kg de poids corporel et par jour.
◆ Chez les enfants âgés entre 0 et 12 mois, l'ANC est 2,6 g par kg de poids corporel et par jour.
◆ Chez les enfants âgés entre 12 mois et 10 ans, l'ANC varie entre 1 g et 0,9 g par kg de poids corporel et par jour.
◆ Pour les adolescents, l'ANC est variable entre 0,9 g et 0,8 g par kg de poids corporel et par jour.
◆ Pour les personnes âgées, l'ANC est 1 g par kg de poids corporel et par jour.

◈ Quelques exemples d'aliments riches en protéines :

Comme nous l'avons vu aux paragraphes précédents, les protéines nécessaires à l'alimentation humaine proviennent de différentes sources, des sources animales et des sources végétales. La teneur en protéines est variable d'un aliment à un autre. La teneur en protéines d'un aliment correspond à la quantité en grammes de protéines contenue dans 100 grammes de cet aliment. Elle diffère d'un aliment à un autre.
Dans ce qui suit, nous allons citer quelques exemples d'aliments et leur teneur en protéines :
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est supérieur à 35 g :
La gélatine alimentaire, viande des grisons, la spiruline, la farine d'amandes, le parmesan, etc.
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est comprise entre 30 g et 35 g :
Le lait en poudre, poulet cuit, les œufs de saumon, viande d'agneau, pois secs, veau cuit, viande séchée, etc.
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est comprise entre 25 g et 30 g :
Germes de blé, lentilles sèches, cacahuètes, poulet rôti, pistache, sardine grillée, etc.
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est comprise entre 20 g et 25 g :
Pois chiche sec, Cacao en poudre, amandes complètes, Haricots sèches, fromage à pâte molle, le saumon cuit, la viande de volaille crue, etc.
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est comprise entre 15 g et 20 g :
Graines de sésame, canard cuit, fromage de chèvre, crevette cuite, calamar cuit, Thon, etc.
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est comprise entre 10 g et 15 g :
Farine de blé, pâtes, noix du Brésil, etc.
◆ Quelques aliments dont la teneur en protéines est inférieur à 10 g :
Œufs, pain, lentilles cuites, brocoli, riz cuit, haricots cuits, champignon, tofu, lait entier, etc.

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