biochimie acides aminés, peptides et proté .introduction • les acides aminés sont les...

Biochimie

Acides Amins, Peptides et Protines

Chikouche Ammar

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LES ACIDES AMINS

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Plan

Introduction Dfinition des acides amins Structure des Aa Importance biologique Classification: Les acides amins naturels Nomenclature des Aa Les Aa essentiels Les autres acides amins

Proprits physiques des Aa

Proprits chimiques des Aa

Mthodes dtude des Aa3

Introduction Les acides amins sont les constituants fondamentaux des protines. Plus de 300 acides amins ont t inventoris. Synthtiss par les animaux, les micro-organismes et les vgtaux. Source :

Exogne : apport alimentaire Endogne : catabolisme des Protines

On distingue deux catgories : 1. Les Aa naturels standards : 20 diffrents Aa protinognes

sont trouvs soit dans des petits peptides (

Dfinition Les acides amines ou aminoacides sont des molcules

chimiques, qui possdent deux fonctions: Une fonction acide carboxylique COOH; Une fonction amine primaire NH2;

COOH

R CH NH2 Ces deux fonctions sont ports par un mme atome de carbone

(not ) Les Aa diffrent par la nature de la chane latrale R. Remarque : Nomenclature des carbones dune chaine

C C C C C COOH 5

Structure dun acide amin

Les Aa ont un motif structural commun

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Diffrents acides amins

Autres: Aa modifis: hydroxyproline, hydroxylysine, phosphosrine. Aa impliqus dans des voies mtaboliques : mthyl-histidine,

homocystine, acide gamma hydroxybutyrique

Les Aa naturels: 20 Aa qui sont incorpors dans les protines lors de la traduction (Aa standards) + 1 Aa.

Alanine Glycine ProlineArginine Histidine Srine Asparagine Isoleucine Thronine Acide aspartique Leucine Tryptophane Cystine Lysine Tyrosine Acide glutamique Mthionine Valine Glutamine Phnylalanine Slnocystine

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Rle des acides amins

Le rle des acides amins est multiple:

Structurale : monomres des protines. Energtique : substrats nergtiques. Mtabolique : prcurseurs de molcules dintrt

biologique ou intermdiaires mtaboliques.

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Classification des acides amins naturels

Neutre: un groupe amino, un groupe carboxyle et une chaine latrale:

Aliphatique

Hydroxyle

Souffre

noyau aromatique

Cyclique

Acide: un groupe amin, un groupe carboxyl et une chaine latrale carboxyle

Basique: un groupe amin, un groupe carboxyl et chaine latrale basique

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Les acides amins standards

Aliphatique

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Les acides amins standards

Acides amins soufrs

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Les acides amins standards

Acides amins hydroxyls12

Les acides amins standards

Acides amins noyaux aromatique

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Les acides amins standards

Diacides et leurs amides14

Les acides amins standards

Acides amins basiques

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Remarques

2- Slnocystine: Acide amin avec du slnium la place du souffre; entre dans la constitution de certaines enzymes (glutathion peroxydase).

1- Proline: Acide imin chaine latrale cyclique)

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Classification des acides amins selon la polarit de la chaine latrale R pH neutre

1) Polaires o Non ionisables : Non charges pH neutre

Srine, thronine, asparagine, glutamine, cystine et tyrosine. o Ionisables : Charges ngativement pH neutre

Acide aspartique, acide glutamique, Charges positivement pH neutre

Lysine, arginine et histidine

2) Non polaire : Non charges pH neutre (apolaire ou hydrophobe) Glycolle, alanine, valine, leucine, isoleucine, mthionine, phnylalanine, tryptophane et proline

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Nomenclature des acides aminsCodage des Aa.

Nom Code 3 lettres

Code 1 lettre

Nom Code 3 lettres

Code 1 lettre

Alanine Ala A Leucine Leu LArginine Arg R Lysine Lys KAsparagine Asn N Mthionine Met MAcide aspartique Asp D Phnylalanine Phe FAcide glutamique Glu E Proline Pro PCystine Cys C Srine Ser SGlutamine Gln Q Thronine Thr TGlycine Gly G Tryptophane Trp WHistidine His H Tyrosine Tyr YIsoleucine Ile I Valine Val V

Slenocystine Sec U18

Les acides amins essentiels

Acide amin essentiels: la valine, la leucine, lisoleucine, la phnylalanine, le tryptophane, la lysine, la mthionine et la thronine Lysine et Thronine: Absolument essentiels.

Acides amins parfois essentiels, dans certaines conditions (grossesse, croissance) lhistidine et larginine deviennent essentielles.

(Arg +++ = chez le Nourrisson)

Semi essentiels : tyrosine et la cystine (phnylalanines et la mthionine)

Mthionine Met MLeucine Leu LValine Val VLysine Lys KIsoleucine Ile IPhnylalanine Phe FTryptophane Trp WHistidine His HThronine Thr TArginine Arg R

Pour retenir: Mets-le dans la valise, il fait trop dhistoires Met-Leu-Val-Lys-Ile-Phe-Trp-His-Thr (plus lArg) 19

Aa modifis aprs la traduction des protines

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Aa entrant dans des mtabolismes

Ces Aa ne sont pas utiliss pour produire des protines, mais entrent dans des mtabolismes

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III) Proprits physico chimiques des acides amins

1) Proprits physiques A- Solubilit B- Strochimie des acides amins (Notation D, L) C- Pouvoir rotatoire des Aa D- Proprits ioniques E- Proprits spectrales

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A- Solubilit

Les Aa sont solubles dans leau.

Les plus solubles sont les plus petit (glycocolle) ou ceux qui portent des radicaux mouillables comme NH2, COOH ou OH (srine),

Les acides amins long chaine carbone sont peu solubles dans leau.

Faiblement solubles dans lalcool.

La solubilit dans les solvants apolaires dpend de la chaine latrale.

En prsence de deux phases liquides (thanol/eau), les aminoacides se rpartissent dans les deux phases avec des coefficients de partage spcifique : cette proprit est utilise pour les classer . 23

B- Strochimie des acides amins

Les acides amins comprennent tous, 1 ou 2 carbones asymtriques: ce sont des molcules chirales, lexception de la glycine.

Latome de carbone asymtriques appel centre de la chiralit est li quatre substituant diffrents donc substitu asymtriquement.

Il existe 2 stro-isomres de configuration diffrentes

D-acide amin et L-acide amin

Ils sont appeles nantiomres (non superposables; images lun de lautre dans un miroir)

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Notation D, L

Les configurations absolues de toutes les molcules drives du carbone sont rapportes au D-glycraldhyde [isomre (+)] et L-glycraldhyde [isomre (-)].

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Notation D, L

En rgle gnrale les acides amins prsents dans les protines naturelles appartiennent la srie L.

Mais on peut trouver des acides amins de configuration D dans certains produits naturels (antibiotiques peptidiques)

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Notation D, L

Cas d'acides amins ayant un deuxime centre chiral. 2n structures isomriques (n = nombre de centres chiraux) Cela correspondent 2 paires dnantiomres Des isomres qui diffrent par un seul des centres asymtriques

sont des diastroisomres

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Notation D, L

Le carbone 3 () de la thronine et de l'isoleucine est aussi un centre chiral

Leur nantiomre (L) existe sous deux formes pimres.

On affecte le prfixe "allo" l'pimre que l'on ne trouve pas dans les protines :

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C- Pouvoir rotatoire des Aa

Les nantiomres possdent une activit optique:

Cest la proprit de dvier la lumire polarise;

Placs dans le faisceau dune lumire polarise plane, ils provoquent la rotation du plan de polarisation.

Si la rotation seffectue dans le sens des aiguilles dune montre, on dit que la molcule est dextrogyre (+)

Si la rotation seffectue dans le sens inverse des aiguilles dune montre, on dit que la molcule est lvogyre (-)

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D- Proprits ioniques (ou Proprits acido basique des acides amins)

Les aminoacides possdent deux groupements ionisables PH convenable,

1 fonction acide -COOH et

1 fonction basique -NH2.

Ils prennent la forme dipolaire ou ion mixte, ce sont des molcules amphotres.

Ils peuvent agir comme des acides et comme des bases.

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Ionisation, effet du pH

La forme dipolaire peut, En milieu acide, accepter un proton (H+) sur le groupement

(COO-); En milieu alcalin perdre un proton (H+) du groupement

(NH3+). En allant du PH trs acide PH trs alcalin, lvolution des

charges peut tre schmatiser comme suit:

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Point isolectrique (pHi)

Tous les acides amins possdent un point isolectrique ou PI,

PI = pH pour lequel lAa en solution tamponne a une charge nette nulle (somme des charges intramolculaires est nulle).

LAa apparait ce PH comme tant neutre (alors quil a au moins deux charges intra molculaires ralisant un zwittrion).

Le zwittrion possde autant de charges positives que de charges ngatives, par

Le groupement carboxylique charg ngativement

Le groupement amin, charg positivement

Les groupements ionisables de leurs chaines latrales. 32

Point isolectrique (pHi)

PI= PKa (groupement carboxyl) + PKb (groupement amine)2

pK = pH de demie-dissociation = 50% du groupement est dissoci.

Ainsi une courbe de titration, peut tre trace et interprte en fonction de la variation du PH pour les acides amins 33

Courbe de titration dun acide amin monoamin et monocarboxylique: (lalanine)

Anion

ZwittrionCation

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Courbe de titration

LAcide glut