Cytochrome

Définition

Un cytochrome est une classe de transporteur dans la chaîne de transport des électrons qui joue un rôle au cours de la respiration cellulaire et de la photosynthèse. Le cytochrome est une chromoprotéine dont le groupement prosthétique est une porphyrine. Ce sont des transporteurs d'électrons dans les chaînes respiratoire et photosynthétique.

Le cytochrome "c" :

Le cytochrome c est une petite protéine qui joue le rôle de transporteur d'électrons mitochondrial entre les complexes respiratoires III et IV. C'est une protéine monomère, c'est-à-dire avec un seul polypeptide; à cette structure est attaché un groupe prosthétique constitué d'un hème C, c'est-à-dire d'une protoporphyrine IX avec un ion fer coordonné.

Explications

Les cytochromes sont des protéines qui jouent un rôle vital dans le transport de l'énergie chimique dans toutes les cellules vivantes. Les cellules animales tirent leur énergie de la nourriture grâce à un processus appelé respiration aérobie; les plantes captent l'énergie de la lumière solaire par la photosynthèse. Les cytochromes interviennent dans les deux processus.

Cytochromes a, b, c

Les cytochromes sont des métalloporphyrines (protéines ayant un cycle composé de 4 pyrroles, appelées porphyrines, qui renferment un atome métallique par des liaisons coordonnées), du type hème, c'est-à-dire du fer, dont l'état d'oxydation varie de +3 à +2., celui qui fait partie de la bague. L'atome métallique est celui qui donne au cytochrome la couleur sombre caractéristique. Il existe trois principaux types de cytochromes appelés a, b et c, classés en fonction du spectre d'absorption et du type de groupe hémique :

• Le "cytochrome b" contient de la protoporphyrine IX (il existe 15 types de porphyrines bien que seul le IX apparaisse dans la nature), appelée hème B.
• Le "cytochrome c" contient le groupe hème C qui, contrairement à l'autre, est directement lié (et non par des liens coordonnés) à la protéine, notamment par le biais de deux cystéines qui forment des liaisons thiol distinctes.
• Le "cytochrome a" contient l'hème A qui est une forme modifiée de la protoporphyrine IX. Il est important de mentionner que les cytochromes a de la chaîne de transport sont associés à des atomes de cuivre, qui seront oxydés ou réduits par les atomes de fer des porphyrines, mais le cuivre ne fera jamais partie des groupes hèmes.

Dans la chaîne respiratoire interviennent dans l'ordre les cytochromes : b, c₁, c, a, et a₃. Le cytochrome b reçoit les électrons de l'ubiquinone, le cytochrome a₃ les cède à l'accepteur final. Dans la chaîne photosynthétique, le cytochrome f reçoit les électrons de la protéine fer-soufre et les transmet à la plastocyanine.

⭐ Dans les cas d'oxydase et réductase, voir aussi cytochrome c oxydase et cytochrome c réductase.

Les cytochromes sont incorporés dans la membrane cellulaire des bactéries et dans les membranes internes des mitochondries (organites présentes dans les cellules animales et végétales) et dans les chloroplastes (que l'on ne trouve que dans les cellules végétales). Au cours de la respiration et de la photosynthèse, les molécules de cytochrome acceptent et libèrent des électrons en alternance, lesquels passent à un autre cytochrome dans une chaîne de réactions chimiques appelée transfert d'électrons, qui fonctionne avec une libération d'énergie. Cette énergie est stockée sous forme d'adénosine triphosphate (ATP). Lorsque la cellule a besoin d'énergie, elle prend ses réserves d'ATP.

La cytochrome c réductase est une molécule transporteur d'électrons de la chaîne respiratoire. Elle est formée par l'union des cytochromes b et c₁. Elle transmet les électrons de l'ubiquinone au cytochrome c. Synonyme de complexe bc₁, complexe III, ubiquinol-cytochrome c réductase.

Cytochromes P450

Le cytochrome P450 (abrégé CYP en anglais) est une super-famille immense et diversifiée d'hémoprotéines trouvées dans les bactéries, les archées et les eucaryotes. Les protéines du cytochrome P450 utilisent une large gamme de composés exogènes et endogènes comme substrats de leurs réactions enzymatiques. Ils font généralement partie de chaînes de transfert d'électrons à plusieurs composants, appelées systèmes de conteneur P450. La réaction la plus courante catalysée par le cytochrome P450 est une réaction monooxygénase, c'est-à-dire l'insertion d'un atome d'oxygène dans l'oxygène moléculaire (O₂) dans un substrat organique (RH), tandis que l'autre atome d'oxygène est réduit.

Les P450 utilisent une variété de petites et de grandes molécules comme substrats dans les réactions enzymatiques. Ce sont en général des enzymes oxydases terminales dans des chaînes de transfert d'électrons, généralement classées comme des systèmes contenant du P450. Le terme P450 est dérivé du pic spectrophotométrique à la longueur d'onde du maximum d'absorption de l'enzyme (450 nm) lorsqu'il est à l'état réduit et présente un complexe avec le monoxyde de carbone.

Les enzymes du cytochrome P450 ont été identifiées dans tous les domaines de la vie : animaux, plantes, champignons, protistes, bactéries, archées et même virus. Cependant, ils ne sont pas omniprésents; Par exemple, ils n'ont pas été trouvés dans Escherichia coli. Plus de 200 000 protéines CIP différentes sont connues. La plupart des P450 nécessitent qu'un partenaire protéique libère un ou plusieurs électrons afin de réduire le fer (et éventuellement l'oxygène moléculaire), basé sur la nature des protéines de transfert d'électrons.

Le cytochrome P450 a été identifié en 1958 comme étant un pigment réduit lié à la membrane cellulaire avec un pic d'absorption inhabituel à 450 nm. Plus tard, en 1964, le nom Cytochrome P450 a été suggéré par Omura et Sato, nom sous lequel il est actuellement connu.

Les enzymes P450 ont été identifiées dans toutes les lignées de la vie organique, y compris les mammifères, les oiseaux, les poissons, les insectes, les vers, les plantes, les champignons, etc. Plus de 7 700 séquences P450 étaient connues (en septembre 2007).

Le nom cytochrome P450 vient du fait qu'il s'agit de protéines cellulaires (cyto) colorées (chrome), avec un pigment qui absorbe la lumière à une longueur d'onde de 450 nanomètres, là où le fer du groupe hémique est réduit et forme des complexes avec le monoxyde carbone.

En rapport avec "cytochrome"

• cytochrome c oxydase

  

  L'enzyme cytochrome c oxydase est une molécule transporteur d'électrons du complexe IV de la chaîne respiratoire.

• cytochrome c réductase

  

  La cytochrome c réductase est une molécule transporteur d'électrons de la chaîne respiratoire.

• transporteur d'électrons

  

  Un transporteur d'électrons qualifie chacune des molécules de la chaîne respiratoire mitochondriale ou de la chaîne photosynthétique chloroplastique...

• cytochimie

  

  La cytochimie est une science qui consiste à localiser les composants chimiques des cellules et des organites sur des coupes histologiques en utilisant...