STRUCTURE, biologie

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Système de transformation

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Acétylcholine

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Acétylcholine : potentiel électrochimique

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Croissance des coquilles enroulées de Métazoaires

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Structure et activité pharmacologiques

L'état présent des connaissances sur la structure d'une molécule biologique confère à cette dernière une structure générale type : une partie chimiofonctionnelle contribuant à la liaison de la molécule avec le récepteur correspondant ; une partie biofonctionnelle responsable de l'activité biologique.

Chaque molécule douée d'une activité biologique prend une structure spécifique de cette action, et dont la détermination permet d'obtenir un modèle, ou pharmacophore, qu'on retrouve chez toutes les molécules aux propriétés analogues.

L'extension aux pharmacomolécules des hypothèses sur la complémentarité des sites enzymatiques et du substrat (clé-serrure) a permis d'affirmer qu'il existe au niveau cellulaire certains sites privilégiés, appelés récepteurs, ayant une structure complémentaire des pharmacophores et sur lesquels ces derniers viennent s'imbriquer. Ces récepteurs sont localisés au niveau des protéines constituant la membrane plasmatique des cellules. Il se forme alors un complexe drogue-récepteur responsable des différentes actions biologiques. L'intensité d'action d'une drogue est très vraisemblablement proportionnelle au nombre de récepteurs occupés.

Les forces d'interactions entre la drogue et le récepteur peuvent être, suivant les cas, de nature polaire, ionique, ou bien dues à des liaisons hydrogène ou à des forces de Van der Waals.

Exemple de structure et d'activité : l'acétylcholine

L'acétylcholine est particulièrement intéressante, car c'est un médiateur chimique très important, et qui a été très étudié. Elle peut être libérée dans l'organisme à plusieurs niveaux : d'une part, à la terminaison des fibres préganglionnaires du système nerveux sympathique et parasympathique ; d'autre part, à la terminaison des fibres postganglionnaires du parasympathique.

Acétylcholine

Acétylcholine

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Structure et activité muscarinique de l'acétylcholine. 

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Au repos, la fibre nerveuse présente un certain état de polarisation. La libération d'acétylcholine provoque une dépolarisation qui est à l'origine [...]

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Écrit par :

  • : professeur au Collège de France, chaire de biologie historique et évolutionnisme
  • : docteur ès sciences, docteur en pharmacie, biologiste hospitalier, professeur de biophysique à la faculté des sciences pharmaceutiques de Toulouse, université Paul-Sabatier
  • : chef du groupe de biologie théorique au Commissariat à l'énergie atomique, responsable de l'école de biologie théorique du C.N.R.S.

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Autres références

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ENZYMES

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EUROPEAN XFEL (laser européen à électrons libres et à rayons X)

  • Écrit par 
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  • Écrit par 
  • Arnaud HAUDRECHY
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John Fenn est un chimiste américain qui a reçu, en 2002, le prix Nobel de chimie, conjointement avec Koichi Tanaka et Kurt Wüthrich, pour ses travaux concernant le développement de méthodes d'identification et d'analyse structurale de macromolécules d'intérêt biologique, et notamment de la spectrométrie de masse. John Bennet Fenn est né le 15 juin 1917 à New York (États-Unis). Il obtient une licen […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/john-b-fenn/#i_23863

FORME

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Dans le chapitre « Morphogenèse biologique et structuralisme »  : […] Le problème de la forme est évidemment particulièrement critique en biologie. C'est même l'écart apparemment irréductible entre la physique classique et les énigmes de l'embryogenèse qui ont conduit nombre d'éminents biologistes du xix e  siècle au vitalisme spéculatif. Il est donc nécessaire de faire quelques brèves remarques épistémologiques à c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/forme/#i_23863

FRANKLIN ROSALIND ELSIE (1920-1958)

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
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Scientifique britannique née à Londres le 25 juillet 1920 et décédée le 16 avril 1958 en cette même ville. La courte carrière scientifique de Rosalind Franklin ne se lit pas seulement dans sa remarquable contribution à l'application d'une technique physique – la diffraction des rayons X – pour la détermination de la structure de molécules mal cristallisables (comme celles du charbon, de l'ADN, des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rosalind-elsie-franklin/#i_23863

ÉDITION DU GÉNOME HUMAIN

  • Écrit par 
  • Jean-Hugues DÉCHAUX
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Depuis l’achèvement en 2004 du projet Génome humain, entrepris au début des années 1990, dont l’objectif était de procéder à la première lecture intégrale des trois milliards de bases que contient l’ADN humain, les avancées de la génétique sont fulgurantes. Outre le séquençage du génome, qui se réalise désormais à « très haut débit » et qui tend à se banaliser pour les parties codantes de l’ADN, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/edition-du-genome-humain/#i_23863

HÉMOGLOBINE

  • Écrit par 
  • Max Ferdinand PERUTZ
  •  • 3 877 mots
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Dans le chapitre « Structure et fonction de la molécule »  : […] Félix Haurowitz a découvert en 1938 que la désoxyhémoglobine et l' oxyhémoglobine cristallisaient différemment, comme si elles étaient chimiquement différentes, ce qui implique que l'hémoglobine n'est pas un bidon d' oxygène mais un poumon moléculaire dont la structure change selon qu'il capte l'oxygène ou qu'il s'en décharge. En 1965, Jacques Monod et J.-P. Changeux, ainsi que Jeffries Wyman ont […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hemoglobine/#i_23863

HISTOCOMPATIBILITÉ

  • Écrit par 
  • Jean DAUSSET, 
  • David GRAUSZ
  •  • 4 807 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Structure tridimensionnelle et rôle d'une molécule HLA de classe I ou de classe II dans l'activation de la réponse immunitaire »  : […] Le mécanisme par lequel le complexe d'histocompatibilité intervient dans la réponse immunitaire ne pouvait être défini avant que la structure tridimensionnelle de ses molécules ne fût résolue. Cette résolution a permis de mettre en évidence l'existence d'une poche (PBR) au sein de laquelle les peptides à caractère antigénique pourront être intimement associés (fig. 3). […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/histocompatibilite/#i_23863

HODGKIN DOROTHY MARY CROWFOOT (1910-1994)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
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Biochimiste britannique née au Caire (Égypte), décédée à Ilmington (Warwickshire). Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin commence en 1928 ses études de chimie à Oxford et les poursuit en 1932 à Cambridge, où elle s'initie, sous la direction de John Desmond Bernal, à la détermination de structures cristallines par diffraction des rayons X. Elle revient en 1934 à Oxford, où elle va effectuer le reste de sa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/dorothy-mary-crowfoot-hodgkin/#i_23863

HORMONES

  • Écrit par 
  • Jacques DECOURT, 
  • Yves-Alain FONTAINE, 
  • René LAFONT, 
  • Jacques YOUNG
  • , Universalis
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Dans le chapitre «  Rôle des récepteurs nucléaires »  : […] La superfamille des récepteurs nucléaires comprend les récepteurs des stéroïdes ( glucocorticoïdes, androgènes, estrogènes, progestérone et minéralocorticoïdes) de la vitamine D, des hormones thyroïdiennes, de l'acide rétinoïque (fig. 2) et des récepteurs dits « orphelins » pour lesquels les ligands ne sont pas encore connus. Ceux-ci sont localisés dans le noyau de la cellule et interagisse […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hormones/#i_23863

HUBER ROBERT (1937- )

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 272 mots

Chimiste cristallographe allemand né le 20 février 1937 à Munich, Robert Huber fait ses études à l'université technique de cette ville et il y soutient en 1963 un doctorat préparé sous la direction du biochimiste P. Karlson et du cristallographe W. Hoppe. Il entre à l'institut Max-Planck, où il exerce rapidement les fonctions de chef de division en biochimie. Il se tourne vers la chimie des proté […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-huber/#i_23863

IMMUNITÉ, biologie

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  • Joseph ALOUF, 
  • Michel FOUGEREAU, 
  • Dominique KAISERLIAN-NICOLAS, 
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INFORMATION GÉNÉTIQUE

  • Écrit par 
  • Henri ATLAN
  •  • 6 223 mots
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Dans le chapitre « Codage génétique et biosynthèse des protéines »  : […] Les caractères héréditaires « visibles », mais aussi toutes les propriétés d'un organisme sont déterminés, au niveau de la biochimie cellulaire, par des réseaux de réactions physico-chimiques, dont chacune est catalysée par une enzyme spécifique. Telle ou telle réaction est« branchée » ou « débranchée » suivant que l'enzyme responsable est ou non présente sous une forme active. Les enzymes sont de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/information-genetique/#i_23863

KENDREW sir JOHN COWDERY (1917-1997)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 327 mots
  •  • 1 média

Biochimiste britannique né le 24 mars 1917 à Oxford et mort le 23 août 1997 à Cambridge, sir John Cowdery Kendrew effectue des études de chimie à l'université de Cambridge puis, pendant la Seconde Guerre mondiale, travaille dans un centre de recherche du ministère de la guerre à la mise au point du radar. Après la guerre, il revient à Cambridge, où il rencontre Max Ferdinand Perutz, qui deviendra […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/kendrew-sir-john-cowdery/#i_23863

MODÈLE

  • Écrit par 
  • Raymond BOUDON, 
  • Hubert DAMISCH, 
  • Jean GOGUEL, 
  • Sylvanie GUINAND, 
  • Bernard JAULIN, 
  • Noël MOULOUD, 
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  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Les types de modèles utilisés »  : […] Le modèle tel qu'il a été défini précédemment implique la notion d'analogie, c'est-à-dire de similitude de certains caractères. Il doit satisfaire à des critères dont le choix dépend évidemment du but recherché. Un même système pourra être représenté par plusieurs modèles suivant qu'on le considère par exemple sous l'angle de la structure ou sous l'angle de la fonction. Mais le modèle ne traduit […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/modele/#i_23863

NERVEUX (SYSTÈME) - Neurogenèse et évolution

  • Écrit par 
  • Paul LAGET
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Dans le chapitre « Relation structures/fonction »  : […] Si l'on se reporte à ce que nous avons dit en débutant et concernant le rôle du système nerveux chez les métazoaires, on remarquera que l'évolution du S.N.C. des vertébrés a entraîné un développement inégal des centres et structures relevant plus spécialement soit du système de réaction, soit du système d'action (fig. 6). En effet, les études physiologiques révèlent que tout le névraxe (moelle, bu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nerveux-systeme-neurogenese-et-evolution/#i_23863

NUCLÉIQUES ACIDES

  • Écrit par 
  • Jacques KRUH, 
  • Ethel MOUSTACCHI, 
  • Michel PRIVAT DE GARILHE, 
  • Alain SARASIN
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OS

  • Écrit par 
  • Jean-Paul CAMUS, 
  • Armand de RICQLÈS
  • , Universalis
  •  • 15 852 mots
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Dans le chapitre « Adaptation biomécanique »  : […] Les rapports entre la forme et la fonction constituent un problème général en biologie. Dans le cas du tissu osseux, il se pose de manière particulièrement aiguë. S'il paraît évident qu'il existe une « relation de cause à effet » entre les fonctions variées que le tissu osseux doit remplir et la structure de celui-ci, le mécanisme précis de cette relation demeure mystérieux après plus d'un siècle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/os/#i_23863

PAULING LINUS CARL (1901-1994)

  • Écrit par 
  • Pierre LASZLO
  •  • 2 388 mots
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Dans le chapitre « La biologie moléculaire »  : […] Pauling fut incité à obliquer vers la biologie par Warren Weaver (1894-1978), de la Fondation Rockefeller, qui eut l'intuition des vastes possibilités offertes par les grands problèmes de la biologie, s'il parvenait à y intéresser des physiciens et des chimistes. Un petit nombre d'autres pionniers, comme John Desmond Bernal (1901-1971) en Angleterre, commençaient à étudier la structure des protéi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/linus-carl-pauling/#i_23863

PAULING ET LES PROTÉINES

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
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Après avoir appliqué la mécanique quantique aux liaisons chimiques et défini les liaisons faibles, Linus Pauling (1901-1994) se consacra à l'étude des protéines. Il élabora, en 1951, la structure secondaire des protéines fibrillaires (kératine des cheveux, fibroïne de la soie, etc.), point de départ des études sur la biologie structurale des protéines. Toutes les protéines ont une structure primai […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pauling-et-les-proteines/#i_23863

PERUTZ MAX FERDINAND (1914-2002)

  • Écrit par 
  • Joël JANIN
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Max Perutz, Prix Nobel de chimie 1962, est né à Vienne (Autriche) le 19 mai 1914. À partir de 1936, il réside à Cambridge (Angleterre) et c'est là qu'il réalise les travaux qui fondent la cristallographie des protéines et lui valent le Nobel. Issu d'une famille juive établie dans l'industrie textile, le jeune Perutz s'est orienté vers la chimie à l'université de Vienne, puis au Cavendish Laborator […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/max-ferdinand-perutz/#i_23863

PHARMACOLOGIE

  • Écrit par 
  • Edith ALBENGRES, 
  • Jérôme BARRE, 
  • Pierre BECHTEL, 
  • Jean-Cyr GAIGNAULT, 
  • Georges HOUIN, 
  • Henri SCHMITT, 
  • Jean-Paul TILLEMENT
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PHOTOSYNTHÈSE

  • Écrit par 
  • Jean LAVOREL, 
  • Paul MAZLIAK, 
  • Alexis MOYSE
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  •  • 14 médias

Dans le chapitre « L'unité photosynthétique : antenne et centre »  : […] On doit à deux chercheurs américains (R. Emerson et W. Arnold) la notion d'unité photosynthétique qui a joué un rôle fondamental dans la manière dont se comprend la relation structure- fonction dans l'appareil photosynthétique. Leurs travaux dans les années 1930-1940 ont révélé que, sous l'effet d'éclairs brefs et saturants (quelques microsecondes, quelques 10 —2  joule/cm […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photosynthese/#i_23863

PRIX NOBEL DE CHIMIE 2017

  • Écrit par 
  • Rémi FRONZES
  •  • 2 270 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Utilisation de la microscopie électronique en biologie structurale »  : […] Dans les cellules vivantes, les biomolécules s’assemblent en complexes macromoléculaires qui forment des machines moléculaires (par exemple, les enzymes qui assurent la production d’énergie utilisable par les cellules), des composants de l’architecture cellulaire (comme les filaments d’actine, un composant essentiel du cytosquelette) ou des appareils de communication (comme les récepteurs canaux d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-chimie-2017/#i_23863

PROTÉINES

  • Écrit par 
  • Yves BRIAND, 
  • Philippe BRION, 
  • René LAFONT, 
  • Jean-Claude MEUNIER, 
  • Pierre VIGNAIS
  •  • 20 683 mots
  •  • 19 médias

Dans le chapitre « La nature hiérarchique de l'architecture protéique »  : […] La chaîne polypeptidique qui résulte de l'information monodimensionnelle contenue dans l'ADN (ou, dans quelques cas, de l'action d'enzymes) se replie pour former la structure tridimensionnelle compacte de la molécule fonctionnelle. Malgré le grand nombre de conformations qu'une chaîne polypeptidique peut a priori adopter, il n'existe qu'un nombre restreint de motifs structuraux dans les protéines […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/proteines/#i_23863

RÉPLICATION DE L'ADN

  • Écrit par 
  • Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
  •  • 305 mots
  •  • 1 média

La découverte, par James D. Watson et Francis H. C. Crick, en 1953, de la structure en double hélice de l'ADN (acide désoxyribonucléique) fait naître une redoutable difficulté : comment une molécule aussi complexe peut-elle se dérouler et se dupliquer à chaque division cellulaire ? Ces scientifiques suggèrent alors un modèle semi-conservatif, dans lequel l'hélice s'ouvre pour que chaque brin serve […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/replication-de-l-adn/#i_23863

STRUCTURE EN DOUBLE HÉLICE DE L'ADN

  • Écrit par 
  • Pascal DURIS
  •  • 250 mots
  •  • 1 média

L'acide désoxyribonucléique (ADN), qui constitue les chromosomes, est le détenteur de l'information héréditaire. Sa structure tridimensionnelle est élucidée en 1953, via l'étude des diagrammes de diffraction de cette molécule aux rayons X, grâce à la collaboration d'un jeune biologiste américain, James Dewey Watson, et d'un cristallographe anglais, Francis Harry Compton Crick. Les deux chercheurs […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/structure-en-double-helice-de-l-adn/#i_23863

SYNCHROTRON RAYONNEMENT

  • Écrit par 
  • Yves FARGE, 
  • Marie-Paule LEVEL, 
  • Paul MORIN, 
  • Yves PETROFF
  •  • 2 419 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Utilisation en biologie et en médecine »  : […] Le rayonnement synchrotron est de plus en plus utilisé dans l'étude des matériaux biologiques. Sa grande intensité permet de déterminer la structure tridimensionnelle de protéines et de virus de très grandes tailles (∼ 100 nm) par diffraction de rayons X. Or il existe une relation entre cette structure et la fonction biologique. Il permet aussi d'étudier l'évolution dans le temps de changements d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-synchrotron/#i_23863

TANAKA KOICHI (1959- )

  • Écrit par 
  • Arnaud HAUDRECHY
  •  • 424 mots

Koichi Tanaka est né en 1959 à Toyama City (Japon). En 1983, il obtient son degré en ingénieur de l'université de Tōhoku et rejoint l'entreprise Shimadzu Corp. à Kyōto, au laboratoire de recherche centrale. Au début de 1992, il effectue un stage en Angleterre au groupe PLC Kratos. Fin 1992, Koichi Tanaka retourne au Japon au sein de la division recherche et développement des instruments analytique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tanaka-koichi-1959/#i_23863

TISSUS ANIMAUX

  • Écrit par 
  • Roger MARTOJA, 
  • Jean RACADOT
  •  • 7 226 mots

Les caractéristiques de la vie, telles l'irritabilité, la motilité, les capacités de nutrition et de reproduction, se rencontrent aussi bien chez un Protozoaire, organisme unicellulaire autonome, que chez les organismes pluricellulaires (Métazoaires) les plus complexes. Dans le premier cas, ces propriétés appartiennent toutes à une seule cellule. Dans le second, elles se trouvent réparties dans d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tissus-animaux/#i_23863

WÜTHRICH KURT (1938- )

  • Écrit par 
  • Arnaud HAUDRECHY
  •  • 487 mots

Kurt Wüthrich naît en 1938 à Aarberg (Suisse). Il obtient sa licence de chimie en 1962, puis devient docteur en chimie inorganique en 1964 à Bâle. En 1967, il effectue deux stages post-doctoraux, à Bâle et à Berkeley. De 1967 à 1969, il travaille pour les laboratoires Bell Telephon Murray Hill, dans le New Jersey. En 1969, il entre à l'École polytechnique fédérale de Zürich, où il est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/kurt-wuthrich/#i_23863

Voir aussi

Pour citer l’article

Armand de RICQLÈS, Philippe COURRIÈRE, Pierre DELATTRE, « STRUCTURE, biologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/structure-biologie/