biochimie 1 PRÉSENTATION biochimie, étude des réactions chimiques du métabolisme (qui permet le développement et la reproduction des organismes vivants), et des molécules qui le constituent.

« Si les premiers travaux sur les réactions enzymatiques ont lieu en 1783 avec Spallanzani Lazzaro, on considère souvent que l’enzymologie est née au milieu du XIXe siècle avec la chimie moderne.

Ainsi, Jakob Berzelius est le premier, en 1835, à introduire la notion de catalyseur (ce que sont les enzymes). En 1894, Emil Fisher, qui travaille sur la glycolyse, découvre le principe de spécificité d’une enzyme pour son substrat ; c’est l’hypothèse de la clef (substrat) et de la serrure(enzyme).

En 1965, la structure d’une enzyme, le lysozyme — présent notamment dans le blanc d’œuf —, est déterminée par utilisation des rayons X. 3.2. 2 Importance et applications La connaissance des enzymes est capitale, car ce sont elles qui catalysent la plupart des réactions chimiques des organismes vivants.

Sans elles, en effet, la majorité de cesréactions ne pourrait avoir lieu dans les conditions de température et de pression compatibles avec la vie. La connaissance des enzymes débouche également sur des applications thérapeutiques.

En effet, l’altération des enzymes par des inhibiteurs spécifiques permet de bloquerles voies biochimiques qui sont sous la dépendance de ces enzymes.

La pénicilline, par exemple, découverte par sir Fleming Alexander en 1928, inactive de manièreirréversible une enzyme, clef de la synthèse de la paroi bactérienne, propriété à l’origine de son action antibiotique.

Il existe également de nombreuses applications dansl'industrie alimentaire et dans celle des produits nettoyants (enzymes contenues dans les lessives). 3.3 Biochimie structurale La biochimie structurale étudie, par des méthodes dérivées de la physique et de la chimie, la composition atomique précise des molécules biochimiques, la façon dont sesatomes s’assemblent et la structure tridimensionnelle qui en résulte.

En effet, la connaissance de la structure d’une molécule et de sa forme dans l’espace permet decomprendre sa fonction.

Par exemple, la structure en triple hélice du collagène explique la résistance et l’élasticité des ligaments. Aussi, la biochimie structurale étudie-t-elle surtout les protéines impliquées dans la majorité des processus vitaux : les enzymes, qui catalysent les réactions biochimiques,les protéines de transport (l’exemple le plus connu est l’hémoglobine, qui transporte l’oxygène), les protéines contractiles des fibres musculaires (actine et myosine), lesanticorps, les récepteurs des membranes cellulaires, ou encore les hormones.

L’étude de la structure des ces biomolécules fait appel à des techniques d’analyse comme lacristallographie aux rayons X et à la résonance magnétique nucléaire (RMN).

Ces techniques sont généralement couplées à des méthodes de modélisation sur ordinateur. 3.4 Biologie moléculaire 3.4. 1 Présentation La technique de l’ADN recombinant a radicalement modifié l’approche de la biochimie en rendant possible le décryptage du génome.

En effet, le clonage et le séquençage,deux méthodes révolutionnaires, ont apporté une meilleure compréhension de la structure et du rôle des gènes et des protéines. 3.4. 2 Le séquençage Le séquençage consiste à déterminer la nature et l’ordre des bases nucléotidiques qui composent un acide nucléique. Le premier à avoir séquencé un acide nucléique est Robert Holley, en 1965.

Il s’agissait d’un ARN de transfert de levure composé de 76 nucléotides.

Son séquençage a duré7 ans.

En 1975, la découverte des enzymes de restriction, qui permettent de couper l’ADN à des sites spécifiques, a permis de réaliser des progrès importants dans lestechniques de séquençage. 3.4. 3 Le clonage moléculaire Une des difficultés majeures rencontrées pour le séquençage résidait dans le fait que les quantités d’acides nucléiques récoltées étaient très faibles.

Dans les annéessoixante-dix, le développement du clonage moléculaire, qui permet de multiplier les brins d’ADN, a permis de pallier ce problème.

Il consiste à insérer un segment d’ADNintéressant, par exemple un gène ou un fragment de gène, dans une molécule d’ADN appelée vecteur de clonage. Ce vecteur est ensuite introduit dans une cellule hôte, comme une bactérie ou une levure.

Lorsque la bactérie ou la levure se multiplie, le vecteur de clonage est répliqué, en même temps que le propre ADN de ces cellules.

Onpeut ainsi obtenir de grandes quantités du fragment d’ADN à étudier.

Depuis les années quatre-vingt, on peut également amplifier des fragments d’acides nucléiques in vitro, grâce à la technique de la PCR ( voir amplification de l’ADN). 3.5 Biochimie médicale 3.5. 1 Présentation La biochimie médicale étudie les dysfonctionnements des réactions biochimiques chez l’homme, et vise ainsi à soigner les maladies d’origine biochimique.

Lorsqu'elle estappliquée au diagnostic, elle reçoit alors le nom de biochimie clinique. Des progrès fondamentaux ont été accomplis ces dernières années, grâce aux techniques du génie génétique.

Par exemple, les lésions moléculaires de certaines maladiesd’origine génétique comme la mucoviscidose ou l’hémophilie ont été élucidées, ce qui devrait permettre de mettre en place des thérapeutiques efficaces.

La biochimiemédicale joue également un rôle dans les diagnostics de routine, puisque les mesures des taux sanguins de certaines enzymes peuvent révéler une lésion organique,comme un infarctus du myocarde ou une hépatite.

L'emploi de sondes oligonucléotidiques permet déjà de diagnostiquer certains cancers ou certaines maladies génétiques(voir diagnostic médical). 3.5. 2 Applications Les techniques de la biologie moléculaire font désormais partie de l’arsenal thérapeutique et permettent la synthèse de molécules protéiques de médicaments, commel’insuline ou l’hormone de croissance, grâce à des méthodes de clonage moléculaire. De même, ces techniques débouchent sur un nouvel espoir de soigner de nombreuses maladies génétiques, la thérapie génique qui permet de remplacer les gènesdéficients responsables de l’anomalie par un gène normal. L’agriculture et l'industrie, avec l'utilisation des organismes génétiquement modifiés, ou OGM, ont bénéficié de ces techniques : modifier le capital génétique des plantespour les rendre résistantes à leurs insectes prédateurs naturels permet d’utiliser moins d’insecticides et d’augmenter ainsi les rendements.

Mais il se pose un problème desanté, car les répercussions de l'ingestion des aliments ainsi modifiés sur l'organisme sont, à l’heure actuelle, mal connues, et donnent lieu à de nombreuses controverses. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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