Relation structure - fonction des protéines

L'hémoglobine (Hb) contient 0,34% de fer (56 g / mole).

a. A partir de cette information, déterminer la masse molaire minimale de l'hémoglobine.

b. D'autres expériences montrent que sa masse réelle est de 64000 Da. Quelle information celà fournit-il sur le nombre d'atomes de fer contenus dans l'hémoglobine ?

a. Les données sont :

0,34 % de fer <===> 0,34 g de fer pour 100 g d'hémoglobine (Hb)
56 g de fer <===> 1 mole d'Hb

Soit les équivalences :

0,34 g Fe <===> 56 g Fe
100 g Hb <===> 1 mole d'Hb

Soit : 1 mole d'Hb = (56 x 100) / 0,34 = 16471 g au minimum

1. Le Dalton (Da) = unité de masse atomique (U.M.A.) : c'est l'unité de masse trés proche de celle de l'atome d'hydrogène (1,0000).

En hommage à John Dalton (1766 - 1844) qui a développé la théorie atomique de la matière.

2. Postulat d'Avogadro (gaz): le volume d'une molécule-gramme ou mole de gaz (correspondant au poids moléculaire exprimé en grammes) est le volume moléculaire = 22,414 litres (à 0°C et 1 atm).

Le nombre de molécules dans une mole est : N = 6,02 10²³ (nombre d'Avogadro).

• la masse de N atomes est la masse atomique
• la masse de N molécules est la masse molaire
• la masse de 12,000 g de carbone est la masse de l'isotope 12 du carbone

En conséquence: 1 U.M.A. est le douzième (car 12 nucléons) de la masse d'un atome de carbone

==> 1 Da = 1 U.M.A. = 12,000 / (12 x N) = 1 / N = 1,66 10-²⁴ g

b. La masse réelle de l'Hb est de 64000 Da ou le poids moléculaire est de 64000.

On en déduit que le nombre de sous-unité = 64000 / 16471 = 4 sous-unités

L'HB est donc un tétramère et chaque sous-unité contient un atome de fer à l'état Fe²⁺.

==> il y a donc 4 atomes de fer par molécule d'Hb.

Le fer est coordonné à 6 ligands :

• 4 sont les atomes d'azote de 4 noyaux pyrroliques

• le 5è est l'atome d'azote du noyau imidazole de l'His proximale F8

• le 6ème est l'oxygène moléculaire, maintenu entre le fer et l'imidazole de l'His distale E7

Source : "Lehninger Principles of Biochemistry" - 3rd Ed. (2000)

Voir aussi : "Companion Web site for the Third Edition"

• sous-unité α = 141 acides aminés
• sous-unité β = 146 acides aminés

Ces sous-unités ont des structures primaires et des structures tridimensionnelles extrèmement proches, mais aussi avec la chaîne polypeptidique de la myoglobine.

Figure ci-contre : structure de l'hème fer - protoporphyrine IX

Visualisation de l'hémoglobine humaine dans l'état T à une résolution de 2,1 Å

Code PDB : 1GZX

Les 4 chaînes (α₂, β₂) sont colorées.

Pour faire apparaître de multiples fonctions du menu Jmol :

• clic sur "Jmol" (Mac)
• clic droit sur "Jmol" (PC)