Structure et fonctions des biomolécules essentielles

Les sphingoglycolipides

Dans les sphingoglycolipides, le groupe polaire qui se lie au céramide est un glucide qui peut être un monosaccharide ou un oligosaccharide ramifié. Les sphingoglycolipides sont disposés dans la zone externe de la membrane plasmatique pour former le glycocalyx. Selon la partie glucidique, ils sont classés en :

• Les cérébrosides : ils se composent d'un céramide et d'un monosaccharide. Ils sont abondants dans les membranes des cellules nerveuses du cerveau et du système nerveux périphérique.
• Les gangliosides : oligosaccharides ramifiés. Ils se trouvent dans la partie externe des membranes cellulaires, particulièrement celles des cellules nerveuses.

Caractéristiques des gangliosides

Les gangliosides semblent être impliqués dans la réception de l'influx nerveux dans les synapses. Certains sphingoglycolipides de la surface cellulaire semblent être liés à la spécificité du groupe sanguin. Il existe quelques sites de gangliosides qui agissent comme points d'ancrage pour les virus, les micro-organismes et les toxines dans la membrane plasmatique, permettant ainsi l'entrée dans la cellule.

Terpènes, stéroïdes et prostaglandines

Ce sont des lipides insaponifiables, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas former de savons par manque d'acides gras. Ils sont moins abondants que les lipides saponifiables, mais certains d'entre eux exercent d'importantes fonctions biologiques, telles que les vitamines ou les hormones.

Les terpènes

Ils sont également dénommés isoprénoïdes, car ils sont chimiquement issus de la polymérisation de l'isoprène :

• Monoterpènes : substances avec deux molécules d'isoprène.
• Diterpènes : ils contiennent quatre molécules d'isoprène.
• Triterpènes : ils sont constitués de six molécules d'isoprène.
• Tétraterpènes : associations de huit molécules d'isoprène.

Les stéroïdes

Les stéroïdes sont dérivés d'un composé cyclique appelé cyclopentanoperhydrophénanthrène. Les stéroïdes diffèrent les uns des autres par la position des doubles liaisons, le type de substituants du groupe fonctionnel sur le cycle et leurs positions respectives. Les plus importants sont :

• Les stérols : le cholestérol est l'un de ceux qui présentent le plus grand intérêt biologique. Il fait partie de la membrane plasmatique des cellules animales et se lie aux lipoprotéines plasmatiques dans le sang. Il influence les propriétés de la membrane plasmatique de manière à conserver sa fluidité contre les fluctuations de température et le degré d'insaturation. Il affecte aussi la perméabilité des bicouches lipidiques, qui est diminuée pour les petites molécules solubles dans l'eau.
• Les hormones stéroïdes : hormones sexuelles.
• Les acides biliaires : les plus importants chez l'humain sont l'acide cholique et l'acide désoxycholique (ce dernier est également présent chez de nombreux autres mammifères). Ils constituent la bile et s'associent pour former des sels qui agissent comme des détergents dans l'intestin grêle, provoquant une émulsion des matières grasses, qui sont ensuite dégradées par l'action des lipases intestinales.

Les prostaglandines

Fonctions : elles peuvent agir comme vasodilatateurs dans la régulation de la pression artérielle. Elles sont impliquées dans les processus inflammatoires qui causent la fièvre, les rougeurs, les gonflements et la douleur, ainsi que dans les processus de coagulation du sang.

Les glucides

Holosides

Uniquement composés d'oses :

• Oligosaccharides : de 2 à 10 monosaccharides (disaccharides).
• Polysaccharides : monosaccharides multiples (homopolysaccharides : répétition d'un monosaccharide unique ; hétéropolysaccharides : composition plus diversifiée).

Hétérosides

Une combinaison d'un ensemble de monosaccharides avec des fractions moléculaires de nature non glucidique.

Les acides aminés

• Hydrophobes : les radicaux sont des hydrocarbures non polaires (par exemple, l'alanine).
• Polaires hydrophiles : les radicaux sont polaires mais non chargés (par exemple, la sérine et la glycine).
• Basiques : positivement ionisés (par exemple, la lysine).
• Acides : s'ionisent négativement (par exemple, l'acide aspartique).

La liaison peptidique

Quand les acides aminés forment des chaînes, ils le font par des liaisons peptidiques. Ces liaisons sont des liaisons covalentes formées entre le groupe carboxyle d'un acide aminé et le groupe amino d'un autre, conduisant à la perte d'une molécule d'eau (réaction de déshydratation). Les acides aminés reliés par des liaisons peptidiques sont appelés résidus en raison de la perte d'atomes lors de la formation de la liaison.

Un dipeptide est une chaîne qui se compose de deux résidus d'acides aminés, un tripeptide est formé par trois, un oligopeptide contient moins de 50 résidus, et les polypeptides désignent généralement les chaînes plus longues. Les groupes amino et carboxyle libres aux extrémités opposées de la chaîne polypeptidique sont nommés respectivement N-terminal (amino-terminal) et C-terminal (carboxy-terminal). Par convention, les résidus sont numérotés à partir de l'acide aminé N-terminal et sont écrits de gauche à droite dans l'ordre qu'ils occupent dans la chaîne.

Caractéristiques de la liaison peptidique

La liaison peptidique est une liaison covalente plus courte que la plupart des autres liaisons C-N. Elle possède un certain caractère de double liaison, de sorte qu'elle ne peut pas tourner librement. Les quatre atomes (C=O et N-H) du groupe peptidique ainsi que les deux carbones alpha sont situés sur le même plan, maintenant des distances et des angles fixes. Les seules liaisons qui peuvent pivoter, bien que pas totalement librement, sont celles formées par le C-C et le N-C.

Peptides et oligopeptides d'intérêt biologique

Certains ont une fonction hormonale : l'ocytocine régule les contractions utérines lors du stress, tandis que l'insuline et le glucagon régulent la glycémie.