Chapitre 4 — La structure des protéines · Topic 2 : La liaison peptidique et la structure primaire · Leçon 2.2
Une protéine porte des charges. Combien, et de quel signe ? Cela dépend de sa séquence et du pH — et cela détermine son comportement, par exemple dans un champ électrique. Cette leçon réunit deux outils très tombables : le point isoélectrique (pI), qui résume la charge d’une protéine, et les clivages spécifiques, qui permettent de la découper proprement pour l’étudier.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- identifier ce qui porte la charge globale d’une protéine ;
- définir le point isoélectrique (pI) ;
- prévoir le comportement d’une protéine à son pI ;
- citer la spécificité de la trypsine et de la chymotrypsine ;
- connaître le clivage chimique par le bromure de cyanogène.
🧭 Plan de la leçon
- La charge globale d’une protéine
- Le point isoélectrique (pI)
- Les clivages enzymatiques (trypsine, chymotrypsine)
- Le clivage chimique (bromure de cyanogène)
1. La charge globale d’une protéine
La charge globale d’une protéine provient principalement des chaînes latérales des acides aminés polaires ionisables :
- les acides aminés acides : aspartate (Asp) et glutamate (Glu) (charges négatives) ;
- les acides aminés basiques : lysine (Lys), arginine (Arg) et histidine (His) (charges positives).
Ces charges dépendent du pH du milieu : l’état d’ionisation de chaque chaîne latérale change selon que le pH est supérieur ou inférieur à son pKa (réflexe de la leçon 1.1). S’ajoutent les extrémités terminales de la chaîne : les fonctions amine (N-terminale) et carboxylique (C-terminale) libres sont elles aussi ionisables.
La charge globale vient surtout des chaînes latérales ionisables (Asp, Glu = − ; Lys, Arg, His = +), plus les extrémités N- et C-terminales. Tout dépend du pH.
2. Le point isoélectrique (pI)
Le point isoélectrique (pI) est le pH pour lequel le nombre de charges positives portées par la protéine est égal au nombre de charges négatives.
À ce pH, la charge globale est nulle : la protéine est électriquement neutre et, placée dans un champ électrique, elle ne migre pas.
C’est sur ces différences de charge que repose l’électrophorèse. Le biochimiste suédois Arne Tiselius en a développé la méthode et a reçu le prix Nobel de chimie en 1948. Aujourd’hui encore, séparer les protéines selon leur charge (et leur pI) est une technique de laboratoire fondamentale — tu la retrouveras dans le chapitre sur les méthodes d’étude des protéines.
3. Les clivages enzymatiques
Pour étudier une protéine, on a souvent besoin de la découper en fragments. Certaines enzymes coupent la chaîne de façon spécifique, toujours au même type de site — ce qui rend les fragments reproductibles. Ce clivage peut aussi servir, in vivo, à la maturation des protéines.
| Enzyme | Coupe la liaison peptidique après (côté carboxylique)… |
|---|---|
| Trypsine | les 2 acides aminés basiques : lysine et arginine |
| Chymotrypsine | les acides aminés aromatiques (Phe, Tyr, Trp) ; et, avec une moindre efficacité, la leucine et la méthionine |
Trypsine → basiques (Lys, Arg). Chymotrypsine → aromatiques (Phe, Tyr, Trp). Un moyen de retenir : « chymotrypsine » et « aromatique » sont les plus « encombrants »… comme les gros cycles aromatiques qu’elle coupe. Le nombre de fragments obtenus dépend du nombre de sites de coupure présents dans la séquence.
4. Le clivage chimique
À côté des enzymes, certains réactifs chimiques coupent aussi la chaîne de façon spécifique. Le plus classique au concours :
- le bromure de cyanogène (BrCN) : il coupe la liaison peptidique après une méthionine.
Mémorise le trio : trypsine → Lys/Arg (enzymatique), chymotrypsine → aromatiques (enzymatique), bromure de cyanogène → méthionine (chimique). C’est une question fréquente, souvent posée « en miroir » (quel agent pour couper après tel acide aminé ?).
pI = pH où charges + = charges − ⇒ protéine neutre, immobile dans un champ électrique. Clivages : trypsine (Lys, Arg), chymotrypsine (aromatiques), BrCN (méthionine, chimique).
🧠 À retenir absolument
- Charge globale = surtout chaînes latérales ionisables (Asp, Glu = − ; Lys, Arg, His = +) + extrémités terminales, le tout dépendant du pH.
- pI = pH où le nombre de charges + égale le nombre de charges − ⇒ charge globale nulle.
- Au pI, la protéine est neutre et ne migre pas dans un champ électrique.
- Clivages enzymatiques : trypsine → après Lys/Arg ; chymotrypsine → après les aromatiques (Phe, Tyr, Trp).
- Clivage chimique : bromure de cyanogène (BrCN) → après la méthionine.
❓ Questions fréquentes
Qu’est-ce qui détermine la charge globale d’une protéine ?
Principalement les chaînes latérales des acides aminés ionisables : les acides (aspartate, glutamate) apportent des charges négatives, les basiques (lysine, arginine, histidine) des charges positives. S’y ajoutent les extrémités N- et C-terminales, également ionisables. Cette charge dépend du pH du milieu.
Qu’est-ce que le point isoélectrique (pI) ?
C’est le pH pour lequel le nombre de charges positives portées par la protéine est exactement égal au nombre de charges négatives. À ce pH, la charge globale de la protéine est nulle.
Comment se comporte une protéine à son pI dans un champ électrique ?
Comme sa charge globale est nulle, elle est électriquement neutre : placée dans un champ électrique, elle ne migre pas. C’est ce principe qui est exploité dans les techniques de séparation par électrophorèse.
Quelle est la différence entre la trypsine et la chymotrypsine ?
Les deux sont des enzymes (protéases) qui coupent la liaison peptidique du côté carboxylique, mais elles ne reconnaissent pas les mêmes acides aminés : la trypsine coupe après les acides aminés basiques (lysine, arginine), la chymotrypsine après les acides aminés aromatiques (phénylalanine, tyrosine, tryptophane).
Que coupe le bromure de cyanogène ?
Le bromure de cyanogène (BrCN) est un agent de clivage chimique (non enzymatique) qui coupe la liaison peptidique après une méthionine.
🚀 Pour aller plus loin
La structure primaire est complète : séquence, charge et points de coupure. Place au repliement dans l’espace.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.