Ligand définition

en biochimie, un ligand est une molécule ou un atome qui se lie de manière réversible à une protéine. Un ligand peut être un atome ou un ion individuel. Il peut également s’agir d’une molécule plus grande et plus complexe composée de nombreux atomes. Un ligand peut être naturel, en tant que molécule organique ou inorganique. Un ligand peut également être fabriqué synthétiquement, en laboratoire. En effet, les propriétés clés d’un ligand se trouvent dans sa structure chimique., Si cette structure peut être recréée en laboratoire, le ligand synthétique pourra interagir de la même manière qu’un ligand naturel.

fonctionnement d’un Ligand

le ligand se déplace à travers les fluides aqueux d’un organisme, dans le sang, les tissus ou dans une cellule elle-même. Le ligand se déplace au hasard, mais une fois que la concentration est suffisamment élevée, un ligand finira par atteindre une protéine. Les protéines recevant des ligands peuvent être des récepteurs, des canaux et peuvent même être le début d’une série complexe de protéines entrelacées., Lorsque le ligand se lie à la protéine, il subit un changement conformationnel. Cela signifie que bien qu’aucune liaison chimique n’ait été formée ou rompue, l’action physique du ligand s’intégrant dans la protéine modifie la forme globale de toute la structure. Cela peut déclencher de nombreuses actions. Dans la plupart des cas, le mouvement de la protéine elle-même active une autre voie chimique, ou déclenche la libération d’un autre ligand messager, pour transmettre le message à d’autres récepteurs.,

La réversibilité de la liaison entre le ligand et la protéine est un aspect crucial de toutes les formes de vie. Si les ligands se liaient de manière irréversible, ils ne pourraient pas servir de messagers et la plupart des processus biologiques s’effondreraient. Si les ligands étaient modifiés, la façon dont une enzyme change un substrat, le ligand deviendrait autre chose après l’interaction et ne pourrait pas être aussi facilement recyclé qu’un messager. Les protéines biologiquement actives sont actives en raison de leur forme., Cette forme interagit avec la chimie du ligand pour créer une connexion stable entre les deux molécules, qui finira par s’Inverser, laissant les deux molécules identiques. Dans une réaction de substrat et d’enzyme, le substrat est changé en permanence.

c’est cette capacité du ligand, à activer une protéine pendant un court laps de temps puis à être recyclé, qui permet le contrôle biologique de nombreuses interactions. La quantité de temps qu’un ligand passe attaché à son récepteur ou à une protéine spécifique est fonction de l’affinité entre le ligand et la protéine., S’il y a une affinité élevée, le ligand aura tendance à coller à la protéine et à modifier sa fonction plus longtemps. Si le ligand a une faible affinité pour la protéine, il sera moins susceptible de se lier en premier lieu et se libérera plus rapidement du récepteur.

L’affinité d’un ligand pour une protéine particulière est entièrement déterminé par sa composition chimique et que le site de liaison de la protéine. Au site de liaison, des acides aminés seront exposés qui ont tendance à compléter le ligand souhaité. Les acides aminés correspondent au ligand dans certains aspects., Par exemple, les deux seront hydrophiles ou hydrophobes. Cela augmente l’attraction entre les substances. Les acides aminés ont tendance à différer du ligand en termes d’activité électrique. Si le ligand est chargé positivement, le site de liaison doit être chargé négativement. Cela crée l’interaction la plus forte. De cette façon, les protéines peuvent obtenir un certain degré de spécificité pour un ligand.

bien que ce soit la base de la façon dont les cellules peuvent commencer à distinguer différentes molécules, il est également au cœur de l’un des plus grands problèmes d’un organisme., De nombreux poisons et substances toxiques sont si toxiques en raison de leur capacité à interférer avec le processus de liaison protéine-ligand. Soit la toxine se lie directement à la protéine elle-même, car elle a une affinité plus élevée, soit la toxine empêche autrement la liaison normale d’un ligand à sa protéine cible. Des exemples de ligands et de certaines toxines compétitives peuvent être vus ci-dessous.

exemples d’un Ligand

oxygène

un ligand que les gens négligent souvent est l’oxygène. Dans la circulation sanguine et les tissus corporels, l’oxygène doit atteindre toutes les mitochondries du corps si l’organisme doit survivre., Mais, ce n’est pas une tâche facile d’obtenir de l’oxygène partout. Si l’oxygène a été laissé à diffuser à travers le tissu vers les cellules, il ne peut passer que quelques couches cellulaires d’épaisseur. C’est pourquoi tous les organismes d’une certaine taille doivent contenir une sorte de système circulatoire. Même encore, il est difficile de déplacer le ligand d’oxygène là où il est nécessaire. De nombreux organismes utilisent des protéines spécialisées pour cela.

chez l’homme et d’autres mammifères, l’hémoglobine est la principale protéine sanguine responsable du transport de l’oxygène. La protéine d’hémoglobine se fixe d’abord à un ligand appelé hème, qui a un atome de fer et peut aider à lier l’oxygène., Ainsi, l’hémoglobine capte l’oxygène dans les poumons. Comme il se déplace vers le corps, la teneur en dioxyde de carbone dans le sang augmente. Comme cela se produit, le pH diminue et la conformation de l’hémoglobine change. Cela force la libération du ligand, l’oxygène, qui peut ensuite être absorbé par les cellules qui en ont besoin.

un concurrent principal de l’oxygène est le monoxyde de carbone. En effet, le monoxyde de carbone a une affinité plus élevée pour l’hémoglobine que l’oxygène. En d’autres termes, une fois que le monoxyde de carbone est lié à l’hémoglobine, il ne se détache pas., Cela signifie qu’une personne exposée à de grandes quantités de monoxyde de carbone aura bientôt toute son hémoglobine saturée par le mauvais ligand. Leur corps n’aura aucune capacité à transférer de l’oxygène vers le cerveau et les tissus. Même si la personne reçoit de l’oxygène après cela, elle peut toujours suffoquer en raison de son incapacité à transporter l’oxygène.

la Dopamine

la Dopamine est un ligand utilisé largement dans le cerveau. Lorsque le cerveau libère de la dopamine, c’est comme un signal d’un plaisir provenant du succès. En d’autres termes, la dopamine est liée à la sensation de motivation., Les récepteurs de la dopamine dans votre cerveau sont activés lorsque le ligand dopamine est libéré par le cerveau. Lorsque les récepteurs sont pleins de dopamine, votre cerveau a l’impression d’avoir fait quelque chose de bien. Ce centre de récompense commun peut être facilement rejeté par des drogues telles que la cocaïne et la méthamphétamine.

ces médicaments, au lieu d’être en concurrence directe avec le ligand, augmentent en fait son efficacité. Ils le font en limitant la quantité de dopamine qui peut être recyclée. Ainsi, le cerveau reste dans un état constant de sentiment « récompensé”., C’est le sentiment dangereux qui peut facilement conduire à la toxicomanie. Même si la logique vous dit que les drogues sont mauvaises, les sentiments produits par votre cerveau et la dopamine supplémentaire sont réels et vous disent d’utiliser davantage le médicament.

autres utilisations des ligands

les Ligands sont utilisés dans de nombreuses autres applications par les cellules. Les protéines qu’ils contrôlent peuvent varier largement dans le type et la fonction. Certains ligands, comme l’insuline, sont utilisés pour signaler diverses choses au métabolisme de chaque cellule. Un autre ligand, tel que l’acétylcholine, est utilisé par le cerveau pour transférer l’influx nerveux entre les nerfs., Dans ce cas, il ouvre un canal fermé par ligand, ce qui permet à l’impulsion électrique de s’écouler dans la cellule et sur toute sa longueur. Cette cellule transmettra ensuite l’acétylcholine à la cellule suivante et le signal continuera.

certaines enzymes sont contrôlées par des ligands régulateurs, qui activent efficacement l’enzyme. Sans cela, ils n’ont pas la forme appropriée pour transformer les molécules sur lesquelles ils opèrent. Lorsque le ligand est présent, cependant, ces enzymes prennent vie et fonctionnent correctement. De nombreux ligands sont nécessaires pour contrôler le métabolisme et d’autres processus complexes., Chaque ligand a une certaine affinité, ce qui est important, et aussi un point où les récepteurs deviennent saturés. Au-dessus de cette limite, aucune concentration plus élevée de ligand n’apportera une plus grande réaction.

en chimie générale, un ligand peut désigner toute molécule liée à un métal de transition. Ce n’est pas le cas en biologie. En biologie, un ligand est une molécule qui se fixe de manière réversible à une protéine. Ceux-ci sont généralement utilisés dans la signalisation cellulaire et la régulation cellulaire, mais ont de nombreuses autres utilisations.

Quiz

1. Lequel des éléments suivants n’est pas un ligand?
A. Air
B. insuline
C., Protéine bactérienne

2. Sélectionner l’énoncé vrai.
A. Tous les ligands ont évolué pour leur protéine spécifique
B. un ligand ne peut être utilisé qu’une seule fois
C., Un ligand modifie la conformation de la protéine qu’il affecte

3. Quel organisme ci-dessous n’utilise pas de ligands?
A. Arbre
B. poisson
C. ver
D. tous les organismes utilisent des ligands