Biochimie : Vincent Sapin

Biochimie : Vincent Sapin
 14H amphi , 6H ED (3 séances)
 2 enseignants : Marie Paule Vasson et Vincent Sapin
[email protected]
 7h acides aminés , peptides , protéines
 4h glucides
 3h lipides
I. Introduction à la biochimie
A) Généralité sur les molécules
 La plus grande masse de l'organismes humain est représentée par : H2O
 60% à 65% chez l'adulte
 70% chez le nourrisson
 78% chez le nouveau né
Les jeunes enfants sont donc plus sensibles à la déshydratation puisque leur corps a
proportionnellement besoin de plus d'eau
 Les transporteurs cellulaires de l'eau sont les Aquaporines :
 Il existe 13 aquaporines (AQP)
 Attention aux divergences avec la biologie cellulaire ! (11 AQP)
 La Biochimie est une science centrée sur l'atome de CARBONE (C)
 L'Atome de Carbone :
 Il permet la Formation environ 100 000 molécules
 50% du poids sec d'un corps humain (et non du poids total, attention!!!)
 Il possède 4 électrons périphériques et donc possibilité de 4 liaisons
 Les liaisons possibles :
 Liaison Simple = liaison saturée :
Ex : Méthane = CH4 =
 Liaison Double = Insaturée :
Ex : Éthylène = C2H4 =
 Liaison Triple = Insaturée :
Ex : Éthyne = Acétylène = C2H2 =
Ex : Cyanogène = C2N2 =
 Attention : On ne trouve Jamais de liaison quadruple dans l’organisme humain
 On distingue 2 types de molécules :
 Les molécules Simples:
 Ce sont des molécules Uniquement composées de carbone et d'hydrogène
 Le Squelette n'importe PAS, la molécule peut être linéaire , ramifié , cyclique , etc…
 Les molécules Complexes:
 Dans ces molécules un ou plusieurs atome d'hydrogène se voit remplacé par N , O ,
P , S etc... ( qui sont + éléctroréactifs que H)
 Les molécules complexe subissent une augmentation de leur polarité , solubilité et
réactivité
 Là encore la forme de la molécule n'a rien à voir avec le terme « complexe »
 Les principaux groupements retrouvés en Biochimie :
 Méthyl :
 Il intervient dans les phénomène d'épigénétique basé
sur la (dé)méthylation de l'ADN. (cf Biomol)
 Hydroxyl :
–OH
 Carboxyl : COOH
 Amino
 NH2 = amine primaire
 NHR = amine secondaire
 NRR' = amine tertiaire
 Phosphate :
 Le groupement phosphate va être fixé à la molécule par une
protéine kinases. Pour enlever le groupement il faut
l'intervention d'une phosphatase
 La fixation d'un groupement phosphate peu causer l'activation ou l'inactivation des
protéines. Idem lorsque l'on enlève le groupement phosphate on peut activer ou
désactiver la molécule. Attention !!! La phosphorylation d'une protéine
ne présume en rien de son état (active ou inactive) car chaque
protéine réagit différemment face à la présence/absence du
groupement phosphate
 Carbonyles
C=O
 Les carbonyles se divisent en deux groupes : Aldéhydes et Cétones
 Sulfhydrique (= groupement thiol) –S–H
 Permettent de former des ponts disulfure →
 Les Molécules simples sont également appelées monomères
 Ces monomères s’associent pour devenir des polymères qui sont des macromolécules
 exemple : des monomères de glucose forment le glycogène
 En Biochimie on décrit 4 familles de molécules :
 Acides aminés ( qui composent les peptides et les protéines)
 Lipides
 Glucides
 Acides nucléiques (vus en biomol, Attention il ne faut pas l'oublier!)
B) Liaisons
 Définition :
 Une liaison de Forte énergie possède une énergie > 100 kJ/mol
 Une liaison de Faible énergie possède une énergie < 100 kJ/mol
 NB : L'énergie de liaison est égale à l'énergie qu'il faut appliquer à la liaison
pour la rompre
B-1) Liaisons covalentes :
 Énergie Moyenne : 400 kJ/mol
 La liaison est le partage d'une ou plusieurs paires d'électrons entre deux atomes
 La liaison permet la stabilisation de l'atome en complétant sa couche extérieure
(cf.chimie générale)
 La liaison se fait par le partage d'1 à 3 paires d'électrons entre deux atomes donnant
des liaisons simples, doubles ou triples, la solidité augmentant en fonction du nombre
l’électron partagés.
Rappel : Pas de liaisons quadruples !!!
 Molécules polaire et apolaire :
 Si le carbone forme une liaison covalente avec des atomes plus électronégatifs que
l'hydrogène (comme O ou N ) :
 on a formation d'un dipôle ( l'un des atomes est chargé δ+ , l'autre δ- )
 Lorsqu'une molécules devient polaire , elle interagit avec les molécules d'eau et avec
les liaisons O-H car les molécules d'eau sont elles même polaires. Ceci permet de définit
des :
 Molécules hydrosolubles = polaires = hydrophiles (=aime l'eau)
 Elles n'ont pas besoin de transporteurs sanguin car elles n'en ont pas besoin vu
qu'elles aiment bien la baignade
 Exemple : le glucose qui est polaire (foutez du sucre dans votre café et
vous verrez bien que le glucose aime l'eau)
 Molécules non hydrosoluble = apolaires = lipophiles = hydrophobes :
 Elles nécessitent un transporteur sanguin car elles n'aiment pas l'eau, il
faut donc qu'une molécule hydrophile les isole du sang quand elles
se déplacent dans nos vaisseaux
 Exemple : Les lipides
 ils n'aiment pas l'eau (mettez donc de l'huile dans un verre
d'eau pour vous en convaincre)
 Certains lipides doivent donc se loger dans une apo-lipoprotéine
hydrosoluble (= transporteur) pour se déplacer dans le sang, formant au
total une lipoprotéine qui permet de transport sanguin des lipides
 NB : S'il n'y a pas de déséquilibre dans la molécule (c'est à dire qu'elle se
compose surtout de C et de H) , la molécule est dite apolaire
 Exemple : les lipides encore une fois.
 Ionisation :
 Elle a lieu lorsqu'une molécule tellement déséquilibré (polarisée à l’extrême) qu'il y a
perte d'électrons de la part de l'un des atomes et capture d'électrons de la part de
l'autre.
 C'est ce qu'on appelle une rupture hétérolytique
 exemple : le sel de table NaCl qui en présence d'eau donne :
 Na+ par perte d'électron
•
C'est un cation = ion positif)
•
Il migrera vers la cathode = électrode négative
 Cl- par gain électronique
•
C'est un anion = ion négatif)
•
Il migrera vers l'anode = électrode positive
 Radicaux libres
 Ils sont induit par une rupture homolytique d'une liaison entre deux atomes, chaque
atome gardant la moité des électron. Nb : Les atomes obtenus ne sont alors PAS
chargés, ce ne sont PAS des ions, ils deviennent des radicaux libres
●
signalés par un point placé en haut à droite du radical ( exemple : O ).
 On obtient alors des électrons non apparié, les radicaux libres sont alors très instable.
 À cause de cette instabilité extrême, les radicaux libres peuvent causer des Altérations
des autres molécules de l’organisme causant des perturbation ou destruction des
destructions des molécules suivantes :
 d'acides nucléique , entraînant des mutation d'ADN et donc des cancers
 de lipides, entraînant une peroxydation lipidiques (= risque de dégénérescence
membranaire et de vieillissement cellulaire prématuré)
 Exemple : Les Dérivés Réactifs de l'oxygène (DRO) ou (ROS )
 Radical Hydroxyle H-O●
 Radical Alkoxyle (=éther-oxyde) R-O●
 Face aux Radicaux libres, le corps possède 2 types de défense
1. Les Enzymes Superoxydes Dismutases avec notamment :
 La Catalase
 La Peroxydase
 La Lactoperoxydase
 La Peroxyrédoxine
 La Gluthation Peroxydase
2. Les Antioxydants majeurs :
 Glutathion
 Vitamine E = tocophérole
 Vitamine C = acide ascorbique
 Acide urique = urée
Petite explication pour comprendre les superoxydes dismutases : ce sont
des
métalloprotéines possédant une activité enzymatique: la catalyse de la dismutation
du superoxyde en
dioxygène et peroxyde d'hydrogène. Pour cette raison, cette
enzyme est une partie importante du système de défense contre les radicaux libres.
Elle est présente dans presque tous les organismes aérobies.
ATTENTION !!!
Enzyme ≠ Antioxydant
Une enzyme peut donc avoir une « activité anti-oxydante », mais elle ne fait pas
partie de la famille des anti-oxydants !!! Les anti-oxydant sont des molécules
souvent plus petites comme des vitamines , capables de capter le radical libre. Les
enzymes sont quant à elles des protéines composées d'Acides aminés. Vous
remarquerez quasiment toujours le suffixe « ase » à la fin d'une enzyme (exception
faite pour pour la peroxyrédoxine)
Attention également à ne par confondre Glutathion et Gluthation Peroxydase, le
premier est un anti-oxydant et la seconde est une enzyme !!!
B-2 ) Liaisons non covalentes
 Il n'y a alors PAS de mise en commun d'électrons donc ces liaisons sont moins fortes que
les liaisons covalentes ( 10 fois moins en moyenne ) . Elles se rompent et se reforment plus
facilement
 Exemple :
 Liaisons ioniques (en solution)
 Entre un atome δ+ et un atome δ Liaisons hétéropolaire (on parle de pont de sel)
 Environ 40 kJ/mol en solution = liaison faible
 Mais si on prend des atomes similaires à l'état solide on passe à 200 kJ/mol = liaison
forte
 Liaisons hydrogène :
 40 kJ/mol
 Elles interviennent quand H est lié à un atomes fortement électronégatif
 H possède alors une petite charge positive δ+
 Il peut donc interagir avec de petites charges négatives δ- et former des liaisons
faibles
 Liaisons de Van der Waals : = Faible liaison de Van der Waals
 10 kJ/mol
 Ce sont des liaisons faibles entre molécules (d'eau)
 En cas de déséquilibre il y a formation temporaire d'une dipôle au sein de la
molécule d'eau.
 Lorsque 2 molécules dipolaires entrent en contact , on constate un rapprochement
entre elles , elles ont alors le même moment (cf. Magnéto) et une orientation
appropriée (cf. Ranchon-Cole)
 La liaison hydrogène est une forme particulière de liaison de VdW (mais Sapin
ne la considère pas comme telle, même s'il le dit en passant, alors
attention aux pièges!!! Faites bien la différence !!!)
 Interaction hydrophobe :
 Hydrophobe = évier le contact avec l'eau ( formation de « poches » → les molécules
hydrophobes se regroupent en paquet en présence d'eau) exemple : huile et eau
II. Les acides aminés
A) Introduction
 Cadre des protéines :
 Du grec « protas » = premier = le plus important car :
 Les protéines représentent >50% des molécules de la cellules (=poids sec)
 Leur structure est liée au code génétique contrairement aux glucide par exemple
 Ce sont des molécules induisant par exemple la formation ou la modification
d'autres molécules
 exemple : les enzymes→ suffixe « ases » (lipases, phosphatases, peroxydases)
 Les ACIDES AMINES (abréviation=AA) :
 Sont les sous unités monomériques qui donnes les polymères (= peptides et protéines)
 Traduction : Les acides aminés mis bout à bout forment les peptides et les
protéines
 La Liaison peptidique :
 Une liaison peptidique est une liaison covalente qui s'établit
 entre la fonction carboxyle portée par le carbone α d'un acide aminé et la
fonction amine portée par le carbone α de l'acide aminé suivant dans la chaîne
peptidique.
 La dégradation des polymères d'AA est possible, permettant de récupérer les AA
formant le polymère.
 Protéines → peptides → AA
 Avec à chaque étape hydrolyse chimique / enzymatique
 Hydrolyse = destruction de liaisons covalentes (Lyser = Couper)
 Acide aminé est un nom général dû à leur structure puisqu'ils portent les mêmes
fonctions :
 Fonction COOH (=acide )
 Fonction NH2 (=amine))
 Autres noms : Acides amino carboxyliques / amino-acides / acide-amine
 On a une Forte conservation entre les procaryotes et les eucaryotes permettant la
production bactérienne de protéines humaines recombinantes
 Exemples : On peut faire produire à des bactéries :
 l'insuline (traitement du diabète de type 1)
 l'érythropoïétine = EPO (traitement de l'anémie)
 l'hormone de croissance recombinante (traitement du retard de croissance)
 Un même acide aminé peut avoir un rôle protéinogène ou non protéinogène
 Un AA protéinogène induit la synthèse peptidique / protéiques
 250 à 300 g de protéines sont produites chaque jour
 Nombre historique d'AA protéinogènes : 20
 Mais on en connaît maintenant 21 au total chez l'homme
 +2 AA rajoutés :
soit 22 AA protéinogènes connus
 Sélénocystéine :
 Homme / bactérie
 Découverte en 1999
 Elle dérive métaboliquement de la sérine !!!
 Structurellement, en revanche, elle est analogue à une molécule
de cystéine dont on aurait remplacé l'atome de soufre par du sélénium,
le groupe thiol étant remplacé par un groupe sélénol.
 Exemples d'enzymes où on retrouve la Sélénocystéine :
•
Glutathion peroxydase
•
Thiorédoxine réductase
•
Iodothyronine désiodase etc...
 Ces protéines sont appelées des sélénoprotéines
 Pyrrolysine :
 UNIQUEMENT chez les bactéries => archéobactéries méthanogènes (2002 )
•
Exemple d'enzyme :
méthyltranférase
2 grandes familles d'AA : Protéinogènes et Non protéinogènes: (appartenance non exclusive)
 AA à rôle non-protéinogène (environ 300 )
 Précurseur de molécule complexe :
 La glycine est un AA permettant la formation :
 de l'hème qui est la partie non protéique de l'hémoglobine. Son rôle n'est
alors pas protéinogène
 de la globine qui est la partie protéique de l'hémoglobine. Son rôle est alors
protéinogène.
 Réserve d'énergie :
 Vertébrés : créatine-phosphate : liaison type phosphoamidine = liaison énergétique
 Invertébrés : arginine phosphate
 Précurseur hormonal :
 Les dérivés iodé de tyrosine forment les précurseurs des hormones thyroïdiennes :
 MIT = mono-iodotyrosine
 DIT = di-iodotyrosine
 Hormones thyroïdienne circulantes :
 T3 = tri-iodothyronine : MIT + DIT
 T4 = téra-iodothyronine : DIT + DIT (aussi appelée Thyroxine)
 Histamine :
 Ayant pour précurseur Histidine
 L'histamine est impliquée dans l'allergie / hypersensibilité immédiate
 Neurotransmission ( excitateur ou inhibiteur )
Glycine
Glutamate
Acide-γ-aminobutyrique = GABA →
dérivé glutamate dont il contrebalance les effets
Inhibiteur
Excitateur
Inhibiteur
 Métabolisme :
•
AA glucoformateur (néoglucogenèse)
•
Métabolisme, transport et élimination de l'azote
•
Production du monoxyde d'azote: NO → thérapie (viagra= vasodialatateur)
B) Structure physicochimique
1/ Structure des AA :
 Tous les AA possèdent :
 Au moins une Fonction acide carboxyliques
 Au moins une Fonctions amine primaire (basique)
 Sauf Proline qui a une amine secondaire , la proline est donc un α imino-acide =
acide α iminé mais même avec cette particularité la proline fait partie des acides
aminés (attention ce n'est pas vrai tous les ans, faites bien attention à ce
que dit Sapin !!!)
 Un groupement R :
 Radical latéral
 Responsable des propriétés physiques et chimiques
 C'est lui qui va varier d'un AA à l'autre !
 Le Carbone α , aussi appelé C2 :
 C'est le porteur de COOH , de NH2 et de R
 On trouve également d' autres carbones nommés :
β=3
γ=4
δ=5
ε=6
2/ Propriété physiques des AA
a) Pour tous les AA il y a Présence d'un carbone asymétrique (notés C*)
 Sauf si R = H ce qui est le cas pour la Glycine
 On note également 2 AA protéinogènes à 2 carbones asymétriques :
 La thréonine et l'isoleucine
 Au total on trouve donc :
 1 AA sans C*
 18 AA protéinogènes humains avec 1 C* car il ne faut pas oublier
la sélénocystéine.
 2 AA protéinogènes humains avec 2 C*
 Il y a également la pyrrolysine qui possède 3 C* mais elle n'existe
pas chez l'homme donc en théorie Sapin ne posera pas de questions
dessus mais c'est quand même prudent de le savoir, qui sait !
 Convention de Fischer / modèle du glycéraldéhyde :
 On définit de la configuration du carbone asymétrique , le carbone α (cf. chimie-O).
Pour un même AA on retrouve 2 formes possibles :
1. Forme L = Laevue (=gauche)
2. Forme D = Dextra (=droite )
 Attention, pour l'isoleucine et la thréonine le carbone α n'est pas le seul à être
asymétrique, il y a aussi le carbone β ! Du coup se retrouve avec 2 carbones pouvant
chacun être soit L soit D .
 Donc s'il y a 2 C* on a 4 possibilités différentes :
1. Cα de forme D + Cβ de forme L
2. Cα de forme L + Cβ de forme D
3. Cα de forme L + Cβ de forme L
4. Cα de forme D + Cβ de forme D
 Dans le cas 1, comme le Cα est de forme D, on dit que l'AA est de forme D
 Dans le cas 2, comme le Cα est de forme L, on dit que l'AA est de forme L
 Dans le cas 3 les deux C* sont de forme L on dit que l'AA est de forme L-allo
 Dans le cas 4 les deux C* sont de forme D on dit que l'AA est de forme D-allo
Exemple : La L-allo isoleucine est une forme de l'isoleucine retrouvée dans la maladie des urines à
odeur de sirop d'érable .
 Nb : On trouve les mêmes propriétés physico-chimiques entre L et D La seule différence
étant la déviation de la lumière polarisée. Celle-ci pouvant être déviée :
 à Droite , l'AA est alors dit dextrogyre (d) et noté +
 à Gauche, l'AA est alors dit lévogyre (l) et noté –
ATTENTION !!!
Il n'existe PAS de lien entre dextrogyre/lévogyre et Laevue/Dextra !!! Un
AA de forme D peut aussi bien être dextrogyre que lévogyre, idem pour
un AA de forme L !!!
 Dans un Mélange équimoléculaire forme D = L :
 On ne retrouve aucune activité optique en lumière polarisée car les formes D et L se
compensent parfaitement. On dit alors que le mélange est un racémique.
 Les AA humains sont TOUJOURS de TYPE L
 On parle d'homo-chiralité de la vie humaine car il n'y a qu'une seule forme chirale, en
effet le corps humain maintient toujours tous ses AA dans une configuration L.
 A la mort d'un individu(ou d'une cellule) , les AA de forme L tendent à se « racémiser »,
c'est à dire que la moitié d'entre eux vont passer sous forme D au cours du temps,
tendant ainsi vers le mélange racémique avec 50% d'AA de forme D et 50% d'AA de
forme L au bout d'un temps connu.
 Ceci a un intérêt notamment médico-légal car en mesurant la proportion d'AA de
forme D dans le corps, on peut déterminer avec précision le moment du décès d'un
patient (YEAAAH ! Les Experts Miami ne le savent pas ça!!!)
 Chez nos amies les Bactéries :
 Il y a parfois présence de peptides à AA de type D
 On trouve notamment de la D-alanine et de la D-glutamine dans la membrane de
certaines bactéries
 Or les enzymes humaines responsables de la découpe de la membrane de la bactérie
(les L-peptidases humaines ) ne peuvent couper que des AA de type L , les bactéries
sont alors insensibles à ces enzymes , elles se protègent ainsi de l'organisme humain
b) AA possédant un Radical aromatique : tryptophane, tyrosine, phénylalanine
 Un AA possédant un radical
aromatique a la capacité d'absorber la
lumière autour de 280 nm. Comme le
montre le graphique, les AA
aromatiques absorbent à 280 nm mais
également à 240 nm par exemple !!!
Le « 280 nm » n'est qu'un pic mais
n'est pas exclusif !!!
 Maximum d'Absorption des AA
aromatiques :
Phénylalanine
λmax = 257 nm
Tyrosine
λmax = 275 nm
Tryptophane
Tyrosinate (=sel de tyrosine)
λmax = 280 nm
λ max = 295 nm
 Les protéines absorbent la lumière dans l'UV , c'est dû majoritairement au tryptophane
 On dose les peptides et les protéines grâce à cette propriété :
 En utilisant la Spectroscopie d’absorption électrique (UV/Vis )
 On réalise ensuite une Loi de Beer-Lambert (absorbance) pour obtenir la Densité
Optique :
 DO = A = log (
I0
I
)= ε.c.l
 Avec :
 DO : la densité optique
 A : l'absorbance
 ε : le coefficient d'extinction moléculaire en L · mol-1 · cm-1 ·
 c : la concentration molaire de la solution en mol · L-1
 l : la longueur de la cuve en cm
 On peut aussi faire le rapport
260nm (ADN , ARN )
280nm ( protéines)
 Rapport > 1,8 = pureté d' extraction nucléique pour l' utilisation ADN ARN
 En dessous de 1,8 on considère qu'il y a contamination
280nm
alors le rapport est
260nm
1
280nm
c'est à dire
< 0,55
1,8
260nm
ATTENTION si Sapin demande le rapport
satisfaisant pour
280nm
<
260nm
Le rapport de 1,8 permet notamment la PCR ! (cf. biomol)
 Les AA n'ont PAS absorption dans le visible et sont donc incolore
C) Propriétés acido-basiques
 Un AA comporte au moins deux fonctions ionisables :
 Le groupent acide COO–
 Le groupement NH3+
 Un AA peut aussi bien se comporter comme un acide ou comme une base , on dit que c'est
une Molécule amphotère
 Définition du pK du groupement ionisable :
 c'est le pH pour lequel ce groupement se trouve à 50% ionisé et à 50% non ionisé
 Un AA a au moins deux pK :
 Un pK acide = pKa = autant de COOH que de COO –
 Un pK basique = pKb = autant de NH3+ que de NH2
 Point isoélectrique :
 C'est le pH où la somme des charges intramoléculaires est nulle et où il n'y a donc pas
de migration dans un champ électrique , ni vers l'anode ni vers la cathode
Point isoélectrique = pH d'AAneutre = pHi =
( pKa+pKb)
2
Existence de 3 formes en fonction du pH de la solution
pH < pHi
pH = pHi
pH>pHi
pH acide
pH neutre
pH basique
Nombreux ions H+
Nombreux OHNH3+ = COO-
AA capte des H+
AA libère ses H+
Etat de Zwittérion
COO- → COOH
= sel inerte
NH2 → NH3+
NH3+ prédomine
COOH → COONH3+ → NH2
Pas de migration de l'acide
aminé
NH2 prédomine
COOH prédomine
COO- prédomine
L'AA est chargé +
L'AA chargé –
L'AA migre vers la cathode
(pole-)
L'AA migre vers l' anode
(pole+)
L'AA se comport comme un
cation
L'AA se comporte comme un
anion
Conséquences :
 Biologiques :
 Au pH cellulaire on trouve de nombreux AA ionisés / liaisons électrostatiques (qui sont
des interaction entre charges + et charges - )
 Analytiques
 Électrophorèse des AA : pH fixe ( grâce à un tampon , par exemple : l'acétate de
cellulose qui est le support historique)
1) Dépôt
2) Migration
3) Révélation à la ninhydrine (bleu-violet)
 Base du principe des chromatographies échangeuses d'ions
 Utilisation des différents signes et amplitudes de charge électronique des AA en
fonction du pH et des concentration de sel
1. Groupement anionique fixé : chromatographie échangeuse de cations avec résine
polysulfonée avec SO3– équilibré par Na+
 exemples : polysulfonée
 Résine(–)SO3(–)Na(+) + RNH3(+) → Résine(–)SO3(–)RNH3(+) + Na+
•
1) Fixation des AA par échange avec Na+ et RNH3+
•
2) Étude des AA avec augmentation de pH et de concentration en sel
2. Groupement cationique fixé : chromatographie échangeuse d'anions
•
Résine-NH3(+)Cl(–) + RCOO– → Résine-NH3(+)RCOO(–) + Cl–
•
Exemple : élution des AA avec diminution de pH et augmentation de
concentration
D) Hydrophobie / polarité
 L'Hydrophobie /Hydrophilie varie en fonction du pH
 Elle permet avec un chromatographe de séparer les AA
 phase stationnaire hydrophile recouverte d'un solvant hydrophobe
 Les AA hydrophobes passant dans la phase hydrophobe sont retenus alors que les
AA hydrophiles sont moins retenus et vont dans la phase stationnaire
 Selon la polarité ont distingue 3 types d'AA pour les 20 AA traditionnels :
 R à chaîne apolaire (n = 9 AA )
 R à chaîne polaire non chargés (n = 6 AA )
 R à chaîne polaire chargée (n= 5 AA )
 Au total on dénombre :
 9 AA Apolaires & 11 Polaires
 15 AA Neutres & 5 Acido-basiques
E) Nomenclature
E.1) Les 9 AA apolaires
 Parmi eux, 5 sont dit aliphatiques
 ce sont les AA qui composent les peptides et les protéines et qui sont responsables
des interactions avec les la bi-couche lipidiques (phospholipides)
 aleiphas = gras en grec
 Ils permettant l'ancrage à la bicouche lipidique => radical hydrophobe
Glycine = Gly = G = Glycocolle
 Pas de C asymétriques (molécule non chirale)
 AA le plus simple car R = H
 C'est un constituant du glutathion(3AA)
 Exemple de pathologie :
 L'hyperglycinémie sans cétose :
 Maladie métabolique du complexe protéiques de dégradation de la glycine
 Ce complexe comprend 4 sous-unité : P , T , H , L
 La pathologie est causée par une anomalie de production (quantité, qualité …)
 Elle cause :
 Augmentation de la [G] dans l'urine, le sang et le LCR
 Diminution de la [sérine] dans le sang uniquement
 1 à 9 cas pour 1 million de naissance / apparition en période néonatale
Alanine = Ala = A
 R = Méthyl
 La D-Alanine bactérienne se trouve dans les peptidoglycanes bactériens
 La L-Alanine est transformée en D-Alanine par une enzyme racémase
Valine = Val = V
 R = Isopropyl
Leucine = Leu = L
 On trouve des résidus leucine dans des structures de
protéines de liaison à l'ADN appelées leucin zipper = glissière
à leucine. Elles sont importantes pour les protéines
interagissant avec l'ADN.
Isoleucine Ile = I
 2 carbones asymétriques
 Pathologie : la Leucinose ( détectable dans le sang et les urine ) ou maladie des urines à odeur de sirop
d’érable :
 Augmentation de Val , Leu , Ile
 Apparition de L-allo-isoleucine
 La cause est un déficit soit :
 en α-céto-décarboxylase des AA ramifiés (V, L, I )
 en Thiamine (=cofacteur du complexe α-céto-décarboxylase des AA
ramifiés) Ce qui est plus rare mais aussi très simple à soigner car après
identification il suffit de donner de la thiamine au patient
AA soufré :
Méthionine = Met = M
 R = chaîne thio-éther
 La Met a un rôle complexe d'initiation de la synthèse
protéiques, sont rôle est de donner un radical méthyl ,
c'est la méthylation (cf.biomol)
 Cycle métabolique de la méthionine (Attention ce n'est pas un cycle structural !!!)
 La méthionine est métabolisée en S-adénosylméthionine
 La S-adénosylméthionine est ensuite métabolisée en S-adénosylhomoscystéine
 La S-adénosylhomoscystéine est enfin transformée en Homocystéine (provenant
donc
de la méthionine et non de la cystéine)
 En cas d'augmentation sanguine de l’homocystéine il y a un risque de pathologie
cardiovasculaire, elle est donc un indicateur biologique
 Origine métabolique de cette augmentation :
 Déficit vitamine B6 , B9 , B12 (elles sont nécessaires aux intermédiaires)
 Origine génétique de cette augmentation : (déficit enzymatique)
 Anomalie de la 5,10 méthylène tétrahydrofolate-réductase = ( MTHFR )
AA aromatiques
Phénylalanine = Phe = F
 Structurellement , c'est une Alanine substituée par un
noyau phényl
 Pathologie : phénylcétonurie :
 Normalité :
 La Phénylalanine ingérée est transformée en tyrosine
 par la phénylalanine-hydroxylase qui fait appel à un cofacteur :
 le BH4 (= tétra-hydrobioptérine)
•
qui est alors transformé en BH2 (= di-hydrobioptérine)
 Phénylcétonurie (PCU / PKU)
 Phénylalanine PAS transformée en tyrosine par la phénylalanine-hydroxydase
 Cause 1
= Absence de Phe-hydroxydase
 Cause 2
= Déficit en BH4
 Cause 3
= Absence de l' enzyme qui restaure le BH2 en BH4 la
dihydrobioptérine réductase. En effet les stocks en BH4 sont peu
importants
 Si on a blocage de la voie métabolique il y a mise en place de voies auxiliaires
Phénylcétonurie, les signes :
 Biologiques :
 Il y a accumulation :
 de phénylalanine sanguine
 d' acidephénylpyruvique dans les urines (d'ou le nom)
 Cliniques :
 accumulation de phénylalanine dans le cerveau (=mort neuronale non réversible )
 retard mental si non pris en charge → on parle d'idiotie phényl-pyruvique
 anomalie de production des neurotransmetteurs causant notamment nervosité , etc...
 le tryptophane n'est plus transformé en 5-hydroxytryptophane
 lui-même n'étant plus transformé en sérotonine
 Le dépistage en néonatal de la phénylalanine est historiquement fait par le test de
Gutherie (dosage en phénylalanine / sang de bébé / talon) = test du buvard
 1 cas/ 17000 naissances en France soit 12 000 à 13 000 naissances par an en Auvergne
 Traitement simple mais contraignant : régime sans phénylalanine
 Principe du test de Gutherie (historique = ancien )
 Le bactilus subtilis ATCC 6633 voit sa pousse inhibée par la L-β2-thiénylalatine
 Sa pousse est stimulée par la phénylalanine
 La concentration en phénylalanine en corrélation avec la pousse bactérienne.
 Il suffit donc de mettre le sang du bébé sur l'inhibiteur et d'y ajouter la
bactérie. En cas de phénylcétonurie la phénylalanine pend le pas sur
l'inhibiteur et la bactérie se développe.
Aujoud'hui on utilise un dosage biochmique
 En France 5 maladies dépistées par dosage à la naissance + la surdité depuis juin 2012
Pathologie :
Date d'entrée en
vigueur sur test
néonatal :
Dosage en :
Fréquence en France
Traitement
Hyperplasie
Phénylcétonurie Hypothyroïdie congénitale des Mucoviscidose
surrénales
1972
1978
1995
2002
Tyrosine
Phénylalanine
TSH
Progestérone
immuno(augmentation) (augmentation) (augmentation) réactive (TIR)
(augmentation)
1
17000
1
3500
1
19000
Si
Hypothyroïdie
Ne plus manger détectée , on
de Phe
donne des
hormones
thyroïdiennes
Drépanocytose
1
4000
1989
HbS =
(HémoglobineS)
pas de
statistiques, c'est
une maladie
touchant
principalement
certaines ethnies
Ne peut pas
Le Dépistage n'est
être guérie
pas systématique,
mais peut être
il est ciblé
ralentie+++
(Test avec prélèvement de sang au niveau du talon du bébé ) → au 3ème jour de vie des enfants
 Petite explication pour l'hypothyroïdie :
 On quand le thyroïde ne fonctionne pas assez (ne produit pas
assez de T3 et de T4) , l' ante-hypophyse sécrète la TSH, ou
Thyroid Stimulating Hormone, donc en cas d'hypothyroïdie la
TSH sera élevée en permanence !
Tryptophane = Trp = W
 2eme AA aromatique
 R = Hétérocycle indole
 Le Trp est à l'origine de :
 Mélatonine (alternance Jour/Nuit = cycle circadien)
 Sérotonine ( régulation de la satiété , sommeil humeur)
 Kynurénine ( comportement , sommeil )
Sérotonine et Kynurénine font l'objet de travaux sur la dépression
Proline = Pro = P
 On note la présence d'une fonction amine
secondaire
 R = Noyau pyrrol = cycle pyrrolidique
 C'est le seul acide α-iminé parmi les AA protéinogènes humains
 Sont rôle est surtout dû à sa structure 3D particulière :
 Ex : la proline est un composant essentiel du collagène collagène
 Elle a également un rôle dans :
 La Rigidité de la protéine puisqu'il n'y a pas de rotation entre l'amine et le carbone α
 Elle Casse les hélice α quand elle y est en grand nombre dedans (car trop rigide)
 Elle permet des coudes protéiques (= changements de direction au sein des protéines)
 Elle a un rôle important dans la réticulation di-hydroxylée du collagène :
 Et notamment la 4OH proline = 4 hydroxyproline
E.2) AA polaires non chargés (n=6)
 Le caractère polaire est dû à un Groupement hydroxy (OH)
 Ces AA sont capable de réaliser une Estérification avec un groupement phosphate.
 Ils sont donc impliqués dans l'activation/inactivation protéique
 Ils participent aussi à la O-glycosylation enzymatique :
 Ce qui est différent de la glycation qui est non enzymatique :
 Exemple : l'hémoglobique glyquée = HbA1c est un marqueur du diabète
 La norme de HbA1c est <6% de l'Hb totale
 Il y a de augmentation de cette hémoglobine glyquée chez les diabétiques
 Le groupement OH est ionisable, il donne alors O– :
 C'est un site catalytique (il capte les substrats chargés positivement pour les placer sur
le site où ils seront métabolisés par l'enzyme)
 On dit que les AA porteur d'une fonction R contenant OH sont des générateurs de O –
Sérine = Ser= S
 R = CH2 – OH (alcool primaire)
 C'est un précurseur de la sélénocystéine
sérine
sélénocystéines
sélénosynthétase + sélénophosphate
 Le sélénophosphate joue le rôle de donneur de sélénium
 La sélénosynthétase est l'enzyme qui attache le sélénium à la sérine.
Thréonine = Thr = T
 2 carbones assymétriques
 Cette fois R contient une fonction alcool secondaire.
Tyrosine = Tyr = Y
 On note la présence d'un groupement phénol suite à CH2 (=AA aromatique)
 La mise en évidence de la fonction phénol est
utilisée dans dosage protéique des liquides
biologiques
 La tyrosine est à l'Origine :
 Des hormones thyroïdiennes
 De la dihydroxyphénylalaline (DOPA) elle-même à l'origine de la dopamine qui est :
 Un intermédiaire dans la synthèse d'autres catécolamines
 Un neuromédiateur des neurones dopaminergiques du SNC (locus Nigers)
 Implication réaction émotionnelles , l' apprentissage et le mouvement
 Si déficits → maladie Parkinson / traitement par la L-Dopa
 de la Mélanine (mélanocytes) par la tyrosinase :
 Mélanine => protection contre les UV
 Albinisme :
→ Cheveux décolorés / yeux clairs
→ Problèmes dermato / oculaires
→ Hypersensibilité aux UV
AA possédant une Fonction amide (O=C-NH2) impliquée dans :
 Le Transport sanguin de l'azote
 Ils sont impliqués dans les phénomènes de N-glycolsylation ( ≠ N-glycation )
Asparagine = Asn = N
Glutamine = Gln = Q
 AA qui présente la concentration sanguine la
plus importante
 Les milieux de culture de cellule ex vivo
sont donc régulièrement enrichis en
glutamine pour la croissance cellulaire
 La glutamine est « à l'origine du glutathion », impliqué dans la détoxification = lutte contre
les radicaux libres.
 Car la Gln est transformée en acide glutamique. Elle est donc
métaboliquement à l'origine du glutathion mais pas structurellement !!!
Cystéine = Cys = C :
 R = Groupement sulfhydryle
 La Cys possède une Fonction thiol
(SH) impliquée dans la formation des ponts disulfure = liaison covalente au sein d'une
même chaîne ou entre chaînes d'AA.
(SH + SH ↔ S-S + H2 )
 Ceci permet donc les liaisons Cys-Cys, au sein des protéines ou d'une même protéine
 Cystéine = composant du glutathion, lorsque deux cystéines de 2 molécules de glutathion
forment un pont disulfure entre elles, la molécule obtenue est la cystine
 Implication+++ de la cystine dans les réaction d'oxydo-réduction
E.3) AA polaires chargés (n=5) (→liaison ionique)
AA dicarboxyliques : caractère acide net / chargé négativement (COO-)
Acide aspartique = Aspartate(=sel) = Asp = D
 C'est le plus acide des 20 AA
protéinogènes humains
Acide glutamique = Glutamate(sel) = Glu = E
 À l'Origine du (γ)carboxy glutamate → impliqué dans la
coagulation
 C'est un composant du glutathion qui a un rôle de
détoxification = lutte contre les radicaux libres
+
+
AA basiques chargés positivement (NH3 ou NH )
Histidine = His = H
 R = Noyau imidazol → ou imidazolium lorsqu'il est ionisé (NH+)
 Site catalytique enzymatique (=proton) qui capte un substrat chargé négativement
 A l'origine de l’histamine
Lysine = Lys = K
 R = Butyl-amine → butyl-amonnium (NH3+)
 Permet synthétiser la carnitine (permettant l'entré d'AG dans les mitochondries qui réalise
alors la β oxydation)
 5-OH Lysine dans le collagène
Arginine = Arg = R
 Donneur de NO = vasodilatateur
 Cette découverte valut le prix Nobel en 1998
 Guanidine → Guanidium (NH3+)
E.4) AA essentiels / non essentiels
 Dépend des espèces
 AA essentiels → car l' organisme humain est incapable de les produire à partir de
composants intermédiaires , on est donc tributaires d'apports exogènes (alimentation +++)
 8 AA essentiels :
 leucine
 thréonine
 lysine
 tryptophane
 phénylalanine
 valine
 méthionine
 isoleucine
Moyen mnémotechnique :
Le Très Lyrique Tristan Fait Vachement Méditer Iseult
 2 parfois essentiels (=semi essentiels, lors de la grossesse /croissance) :
 histidine
 arginine
D) Réactions dues au groupement carboxylique
( COOH )
1) Activation des AA
 L'incorporation des AA dans les protéines nécessite leur activation
 Activation = liaison à un ARN de transfert (ARNt )
 L'ARNt est un adaptateur, permettant au ribosome de capter l'AA
 La Liaison se fait entre le OH 3' de l' adénosine (adénine + ose ) et le COOH de l'AA
 Il y a alors formation d'amino acyl ARNt (par l'action de l'amino-acyl ARNt synthétase)
AA + ARNt + ATP
→
acyl-ARNt + AMP + Ppi ( ou 2Pi )
groupe pyrophosphate
 La formation de 2Pi a lieu lorsqu'on casse une, voire deux, liaison(s) covalente(s)
2) Formation de sels :
 R-COOH → RCOO- + Cation+
3) Décarboxylation
 Transformation enzymatique par la L-aminodécarboxylase
 Cofacteur (permettant d'accélérer l'action de l'enzyme) :
 Phosphate de pyridoxal (=forme active de la vitamine B6)
 besoin journalier en B6 = 2 mg/jour
vitamine B6 = vitamine hydrosoluble (comme la vitamine C et autres B)
Vitamines liposolubles : A, D, E, K
E) Rôles de l'histamine
 L'Histidine donne l'histamine via l'action de l'Histidine décarboxylase
 L'histamine est :
 Un neurotransmetteur
 Un médiateur allergique
 produit par les mastocytes, entraînant la vasodilatation et l'inflammation
 produit par la flore bactérienne lorsque l'on mange du poisson cru
 Un modulateur de la sécession grastrique (↗)
 Stimulation des récepteurs sur l'estomac (entraînant la sécrétion de HCl)
 Risque : ulcération si la muqueuse est altérée et que la production de HCl est
trop importante
 Médicaments anti-histaminiques :
 Anti RH1 = anti-allergique
 Anti RH2 = anti-ulcéreux
F) Synthèse des catécholamines :
 Tyrosine → L-Dopa :
 Enzyme = Tyrosine Hydroxylase
 Cofacteur = Tétrahydrbioptérine (BH4)
 L-Dopa → Dopamine
 Enzyme : Décarboxylase des AA aromatiques
 Cofacteur : phosphate de pyridoxal
 En absence de dopamine → maladie de Parkinson (locus niger)
 Dopamine → Noradrénaline (NA)
 Enzyme : dopamine hydroxylase
 Cofacteur : Vitamine C
 Noradrénaline → Adrénaline (A)
 Enzyme : phényléthanolamine N-méthyl transférase
 L’Adrénaline est l’hormone de stress / réponse rapide
 Elle accentue la glycogénolyse (augmentation de la glycémie)
 Elle stimule la libération des lipides (triglycérides et AG libres) via lipolyse
 Elle cause une augmentation du rythme cardiaque, de la pression artérielle , de la
dilatation bronchique
 Elle permet un afflux sanguin vers les organes « nobles » : cœur, cerveau et muscles .
 NB :
 Le BH4 est un cofacteur pour les enzymes agissant sur Phe, Trp et Tyr .
 De même la décarboxylase des AA aromatiques agit sur Trp et L-DOPA
 On parle de double substrat .
G) Réaction dues au groupement amine (NH2)
G.1) Trans-amination ,
 Elle nécessite la formation d'une base de Schiff :
 Réaction entre le NH2 de l'AA et un aldéhyde aromatique (le phosphate de pyridoxal
 Passage du phosphate de pyridoxal en phosphate de pyridoxamine
 2 enzymes sont importantes : (AA et acide cétonique)
 L'Alanine Amino-Transférase (ALAT (ou SGPT) → cytoplasme )
Alanine (AA1) + Alpha-Céto-Glutarate ↔ L-Glutamate (AA2) + Pyruvate
 Aspartate Amino-Transférase (ASAT (ou SGOT) → mitochondries )
L-aspartate (AA1) + Alpha-Céto-Glutarate ↔ L-glutamate (AA4) + Acide oxaloacétique
 Intérêt dosage lors de nécrose hépatique (hépatite) → concentration+++ des
transaminases sanguines :
 Si augmentation ALAT → atteinte du cytoplasme
ASAT → atteinte des mitochondries
 Ces deux enzymes sont importantes pour le diagnostique des atteintes hépatiques et de
leur évolution
 Attention , c'est une augmentation par rapport aux valeurs normales
Réaction de transamination
 Soit un AA1 avec un radical 1
 On le fait réagir avec le phosphate de pyridoxal (PP) .
 On a à ce moment là formation transitoire de la base de Schiff .
 Liaison entre la fonction amine (NH2) et la fonction aldéhyde (CHO) et expulsion
d'une molécule d'eau
 La base de Schiff est ensuite dissociée pour former un acide cétonique et le
phosphate de pyridoxamine
 Le phosphate de pyridoxamine rencontre ensuite l'acide cétoniques (AC) ,
 il y a alors échange de NH2 et formation d'un AA2 et régénérescence du phosphate
de pyridoxal . C'est une réaction de transmination entre 1 AA1 et 1 AA2 donnant :
AA1 + AC1 ↔ AA2 + AC2
(en présence de phosphate de pyridoxal et transaminases)
La réaction de transamination nécessite un coenzyme, le phosphate de pyridoxal (PPal),
transporteur intermédiaire de la fonction amine, et se déroule en deux étapes.
 Première étape : le PPal se charge du groupement amine et se transforme en phosphate
de pyridoxamine (PPNH2), il y a libération du premier produit, l'acide α-cétonique 1.
acide-aminé 1 + phosphate de pyridoxal
acide cétonique 1 + phosphate de pyridoxamine
 Deuxième étape : le phosphate de pyridoxamine donne son groupement amine à l'acide
α-cétonique 2 qui se transforme en acide aminé 2.
acide cétonique 2 + phosphate de pyridoxamine
acide aminé 2 + phosphate de pyridoxal
Les deux étapes se déroulent selon le même mécanisme, l'animation suivante présente celui de la
première étape.
2) Désamination
 Production NH3 :
 Si le foie ne fonctionne plus il ne peut plus détoxifier le NH 3 il y a alors augmentation de
amoniémie sanguine
 Types de désamination :
 Désaturante , non oxydatives et oxydatives
3) N-alkylation / arylation / acylation
 Substitution par R d'un H du groupement amine : Primaire → Secondaire
 R = groupement aliphatique (alkyraltion) , aromatique (arylation)
 exemple : dinitrobenzène, PITC
 groupement formyl, acétyl, carbobenzoxyl (acylation)
4) Condensation des AA à la ninhydrine
 2 molécules de ninhydrine réagissent avec :
 amino-acide : couleur pourpre (bleu-violet) → empreintes digitales
 imino-acides : (proline) → couleur jaune
 Destruction de l'AA au cours de a réaction
 L'intensité de la coloration est proportionnelle à la la [AA] (dosage → Beer Lambert)
 Sensibilité de la détection :
 1 nano mole/L
 Mais aujourd'hui avec les réaction à la fluorexamine on peut mettre en évidences des
concentration allant jusqu'à la pico-mole par litres (= 10-12mole/L)
III. Enzymes :
Catalyseur biologiques de nature protéique accélérant les réaction
•
Partie de l'enzyme : 3D / site catalytique
•
Terminée par « ase » mais aussi code :
•
EC ; système num de la commission des enzy a codifié cet
enzyme
•
W ; type de réaction catalysée 1à6
•
X indique de substrat général ( ou groupe de substituants )
impliqué
•
Y indique de substrat spécialisé ou la coenzyme
•
Z numéro de série de l'enzyme
•
Ex oxydase de glucose EC 1 1 3 4
-Notion de cofacteur :
→ non protéique :
- soit simple :
•
Atome ionisé : (Zn2+)
•
Molécule d'eau (H2O)
- soit complexe :
•
d'oxydoréduction
◦ exemple : coenzyme Q : nicotinamide adénine dinucléotide
(NAD)
•
D'activation
◦ Exemple : coenzyme A : phosphate de pyridoxal
•
Groupement protétique
◦ Exemple : cabalamine ; noyau hème
Cinétique enzymatique :
•
équation enzymatique
◦ équation Microplissement
•
Mesure d'activité enzymatique : unité internationale UI
Katal (kat)
activité spécifique AS
activité absolue AA
•
L'Histidine devient de l' Histamine par l'action de l' histidine-décaboxylase
◦ l' Histamine est un neuromédiateur :
•
médiateur allergique – mastocytes
•
vasodilatation an niveau des capillaires
•
inflammation
- flore bactérienne (alimentation de poisson cru )
•
•
sécrétion gastrique(+) :
•
récepteurs sur l'estomac (sécrétion de HCl )
•
Pathologie : ulcération
Médicament anti-histaminiques : anti-allergie / anti-ulcéreux
^
(anti6RH1)
^
(anti-RH2 )
IV. Protéines & peptides
A ) Introduction
 Ce sont des Association de monomères d'AA
1) Nombreuses fonctions biologiques des protéines :
 Enzymes
 permettant le métabolisme compatible avec la vie cellulaire :
 Anabolisme (synthèse) / catabolisme (dégradation) se faisant sur un site
catalytique.
 Suffixe ASE
 Exemples : Kinases , décarboxylases
 Transport sanguin :
 Solubilisation de certains substrats
 Rôle de protection des substrats contre l'oxydation (risque d' oxydo-reduction)
 Exemple :
 Transfferine transporte le fer dans le sang
 Céruléoplamine transporte le cuivre
 Rétinol BP = RBO transporte la vitamine A
 Énergie : protéine à versant nutritionnel
 Par exemple : la caséine
 Contraction → rôle dans le mouvement :
 Cellulaire : (actine / tubuline → formant le cytosquelette)
 Tissulaire : avec la Troponine+++ et ses trois formes I , T et C :
 On la trouvent sous forme de tropomyosine dans le cœur et le muscle
 Il existe des Isoformes cardiaques pour la troponine I (Ic) et T (Tc) MAIS la
troponine C (C pour Ca++) n'a pas d'isoforme cardiaque
 Dans le syndrome coronarien aigu = infarctus du myocarde il y a nécrose du
tissu myocardique . Cette nécrose induit la libération d'isoforme Ic et Tc dans
le sang → marqueur biologique permettant le diagnostique .
 Marqueur biologique IDM , troponine Ic et Tc → libération troponine dans le
sang durant un infarctus du myocarde .
 Structure : soutient de l' architecture tissulaire :
 Exemples :
 tendon/cartilage : collagène
 cheveux/ongle : kératine
 Défense ( immunoglobuline Ig de type G , M, A )
 reconnaissance spécifique d'un épitope (antigène)
 Régulateur de l'expression génique :
 Facteurs de transcription.
 Exemples :
 les RAR et RXRs = récepteurs nucléaires → récepteurs des acides rétinoïques
 Ex : vitamine A transformée en acide rétinoïque fixé sur RAR et RXR .
 Signalisation :
 Hormones
 Neurotransmetteurs
 Famille des cytokines
Les protéines peuvent aussi bien être le signal que le récepteur du signal
 Signal : 2 grands types de signaux au niveau de la MP
1/ Lipide signal capable de traverser la MP
•
se retrouve ds le cytoplasme translocation. Par exemple les acides
rétinoïques passant la membrane par flipflop . Ce n'est alors que le
récepteur nucléaire qui est protéique .
2/ Peptide / protéine signal
•
incapable de traverser la Mp mais interagit avec récepteurs transMP
générant un second messager intracellulaire.
 Stockage :
 Par exemple :
 le fer est stocké par la ferritine dans la cellulaire
 (Attention ! Transffrine ds le sang)
2) Quatre types de structure :
 Primaire : séquence d'AA sur une même chaîne peptidique/protéique
 Secondaire : arrangement spatial (3D) d'une partie de la séquence en AA sur une même
chaîne peptidique /protéique
 Tertiaire : arrangement des éléments de structure secondaire entre eux sur une même
chaine
 Quaternaire : disposition de chaînes différentes associées du fait de leur structure tertiaire
3) Formes de protéines : (rapport axial RA = grand axe/petit axe)
Dont 2 sont définies par leur rapport axial : Grand axe de la protéine sur sont petit axe .
 Si RA < 10 on a une Protéines globulaire (= Sphéroprotéines en solution) :
 Compactes ,
 Plutôt sphériques
 Albumine
 Si RA > 10 on a une Protéines fibreuse (fibrillaire ) = scléroprotéine
 Protéine α
 kératine
 Protéines membranaire :
 Traversent la bicouche via 1 ou plusieurs domaines transmembranaire(s)
4) Dénomination
a) Selon le nombre d'AA :
 De 2 à 20 AA on a un oligopeptide
 De 20 à 100 AA on a un polypeptide
 > 100 Protéine
b) Selon le nombre de SSU :
 Lorsque qu'une protéine est composée :
 d'une seule 1 chaîne sous unitaire , → Protéine mono-unitaire
 Plusieurs chaînes /sous-unités → Multi-unitaire
c) Si la protéine contient :
 Seulement des AA = holopeptide/protéine = homopeptide/homoprotéine
 AA + autres groupements : Hétéroprotéines / hététopeptides ( avec groupements
prosthétique)
 Exemples de Groupements prosthétique :
 Lipides / lipoprotéine
 glucide / glycoprotéine
 ion / métalloprotéines
 acide nucléiques / nucléoprotéines
Taille et poids molaire variable pour les protéines :
 104 AA (Cytochrome C humain) à 30 000 AA (titine)
 En multipliant par un coefficient d'environ 110 le nombre d'AA dans la protéine on trouve
son PM en Da
 1AA ≈ 110 Dalton (Da)
R/Q :
 Un mélange Racémique est composé d' une seule sorte d' AA avec autant de D que de L
 exemple d'ionisation dans le cadre de sites catalytiques
B) Définition / nomenclature de la structure Iaire
 Applicable peptide / protéines
 Définition :
 ordre d’enchaînement de la séquence des AA dans la molécule peptidique ou protéique
en application direct du code génétique
 1er AA : fonction amine non engagée dans une liaison , partie NH2 terminale ; N-term
 Dernier AA : fonction COOH terminale → C-term
NH2 à gauche , COOH à droite
 On a par conséquent un suffixe yl à tous les AA sauf pour le dernier AA
 Lecture de la séquence en AA de N term → C term
 Colinéarité entre séquence des nucléotidiques et séquence AA
 NH2 avec extrémité 5'
 COOH sur 3'
C) Liaison peptidique
 C'est lorsqu'on combine le groupement COOH d'un AAn et le groupement amine d'un AAn+1
avec expulsion d'une molécule d'H2O
Création d'une liaison amide
 On a N-term NH2 non engagée dans une liaison
 On a C-term COOH non engagé dans une liaisons
 Piège : Dans le Glutathion :
 On a des liaison pseudo-peptidique ou isopeptidique
 Ce n'est pas le COOH porté par le carbone α qui interagit avec le carbone α de l'AA
suivant (=liaisons isopeptidique)
 Il y a donc bien 2 liaisons amide dans le glutathion :
 1 liaisons isopeptidique
 1 liaisons peptidique
 La liaisons peptidique = Squelette de protéine :
 Les R , au niveau du groupement protéique ont un certain encombrement stérique : R de
part et d'autre du squelette → configuration Trans
 Les Radicaux R se mettent en Trans (encombrement réduit)
 Ceci est vrai pour toutes les liaisons sauf 2 :
 Proline – Sérine
 Proline – Thréonine
Tendance au Cis
Tendance naturelle à l'isomérie Cis de ces 2 liaisons .
 Or l'organisme veux des protéines à isomérie trans on a donc famille des prolyl cis-trans
isomérase dont Pin1 permettant passer d'une isomérie cis à trans :
 Amyloid precursor protein :
 si trans : pas de clivage de cette protéine
 si cis : clivage possible en peptide Aβ
 Peptide Aβ générés par clivage : agglomération pathologique : maladie
d’Alzheimer
 Si on a un individu qui a une activité Pin1 réduite/inexistante → pas d'isomérie
cis/trans , cet individu est donc prédisposé à Alzheimer
 Thérapie possible :
 Recherche+++
 augmentation de l'activité de Pin1 → diminution de la progression de la maladie
 Propriété de la liaison peptidique
 covalente en équilibre avec une pseudo ionisation de la liaison amide (OOC-=NH+)
 La liaison peptidique a une liaisons plus longue qu'une double liaisons mais plus
courte qu'une liaison simple
 Forme mésomèrique /pseudo ionisation /résonance entre liaison simple et double
 Liaison peptidique :
 1,32 Ang ( → valeur moyenne entre double/simple liaisons)
 Liaison peptidique :
 Mesure peptides, protéines dans l'infrarouge : dès qu'il y a une liaison peptidique on
utilise une loi de Beer-Lambert pour avoir la concentration en peptide/protéine.
 IR : entre 1600 et 1700 cm-1
 La liaisons peptidique est une structure rigide et plane donc (rotation entre Cα et C ou
N et le Cα )
 Stable (covalente)
 Destruction de la liaison peptidique par :
 ébullition en solution aqueuse
 acides ou bases forts
 enzymatique dans l'organisme ( protéase ou peptidase )
D) Principes d'étude d'une structure primaire
 Développement multi étapes
Etape 1 : Obtention des protéines pour le séquençage
 Il faut disposer de la protéine en quantité suffisante
 (mais les quantités nécessaires sont de plus en plus faibles avec les avancées de la science)
 Purification : Il faut concentrer la solution en protéines et enlever les molécules non
protéiques :
 par dialyse
 par lyophilisation
 par ultracentrifugation
 Séparation /isolement :
 Précipitation (assez sélective )
 Modification de l’environnement avec des sels : → précipite en fonction de
la concentration
•
Sulfates d’ammonium
•
Sulfate de sodium
 Ultra centrifugation (cte de sédimentation)
 Chromatographie .
 Séparation chromatographique sur colonne (CLHP avec HP = haute performance
ou haut pression )
 Première chromatographie :
 Gel filtration/exclusion :
→ Taille + volume tridimentionnel
 Tamis qui filtre les petite protéines → Les grosses protéines ne sortent pas du
tamis (PM et tailles différentes pour peptides et protéines)
 Systèmes avec perles pores dont les pores ont un petit calibre . Les protéines
ayant un PM élevé sortent les premières car les autres passent dans les perles .
 Seconde chromatographie :
 Chromatographie échangeuse d'ions :
 on charge positivement ou négativement un support qui est le DEAE de célulose
 ex de tamis à charge positive : diéthylamino-éthyl(DEAE) de cellulose
 on prend le mélange :
 on charge + la cellulose ,
 les substrat – se fixent au niveau des charges + des bille
•
les charges + seront donc éluées ,
•
on change ensuite la charge pour éliminer les protéines de charge -
 Troisième chromatographie :
 Chromatographie d'affinité :
 on prend un substrat lié à nos perles , seules les enzymes spécifiques du substrat
resteront sur le substrat
 Ac/Ag → on utilise des Ac sur la perle(=tamis) pour capter un Ag spécifique.
Les électrophorèses : 2 types :
1er : Électrophorèse monodimensionnelle :
 Migration d'un mélange de peptides et protéines selon 1 dimension .
 Si on ne traite pas les protéines c'est la charge qui va servir :
 Sur gel agarose :
 électrophorèse simple de
 l'albumine ,
 globuline(α 1 , 2 , β 1, 2 gamma )
 IgA IgM , IgG ;
 si bloc entre β et γ → souffrance hépatique ;
 si pic dans la zone γ (IgG ) pic Ig monoclonal → maladie hématologique
 Si on fait un électrophrèse de type PAGE :
 sur gel poly-acrylamide (PAGE)
 + traitement au SDS (= dodécyl sulphate de sodium qui donne une charge – à toutes
les protéine )
 C'est donc le PM qui joue .
 Les protéines qui vont le plus vite sont les protéines de faible PM
 (vitesse de migration inversement proportionnelle au PM)
 On peut séparer les composés du sang avec le gros pic de l'albumine (qui migre le plus
loin) :
 le taux d'albumine est proportionnel et indicateur de la nutrition
 ( la surface du pic diminue lors de dénutrition )
 Les globulines : globuline (α1 , α2 , β1, β2 , γ )
 Atteinte hépatique → plus de différenciation entre β et γ → bloc βγ
 Possibilité de désordre de production des Ig :
 Au lieu d'avoir un tracé classique on a un tracé avec un seul pic d'Ig d'une colonne
produite de façon très important
 Pic d'Ig monoclonale (Igm par ex)
2eme : Électrophorèse bidimensionnelle
 Migration du mélange avec 2 dimension :
 Une selon la charge
 Une selon le PM
 Application : Si deux AA ont la même charge , on suppose que le PM est différent :
 C'est cette double migration (charge + PM) qui permet de différencier deux protéines
ayant le même PM ou la même charge
 Soit 1 mélange avec 4 protéines dont 2 de même charge .
 On sépare les 4 protéines en 3 points (car 2 ont la même charge) .
 Une fois qu'on a fait migré dans un sens(charge) , on traite au SDS et dans un
seconde temps la migration se fait en fonction du PM
 les deux protéines de PM différent mais de même charge sont alors séparées .
 Obtention d'une protéine de façon recombinante : ADNc (c = complémentaire) humains mis
dans une bactérie → protéine
 Important : Les protéines recombinantes bactériennes ne subissent pas les
modifications post-traductionnelles habituelles des cellules humaines donc la protéine
produite chez un procaryote n'aura pas subit de modifications post-traductionnelles
Etape 2 Savoir si la protéine a une ou plusieurs chaînes
(cas idéal)
Chaîne avec un groupement terminal NH2 et un groupement terminal COOH , ex :
 1 chaîne A possède
 1 groupement aminé
 1 groument acide carboxylique
 Dans le cas idéal, 2 chaînes A et B ont des AA terminaux différents
Pour identifier l'acide aminé terminal :
 On utilise majoritairement des enzymes :
 Exopeptidase :
 Enzyme coupant les liaisons peptidiques aux extrémités des peptides ou de
protéines :
 aminopeptidase : coupe en N terminal
 carboxypeptidase : coupe en C terminal
 Endopeptidase : coupe à l'intérieur du peptide
Identification du N-terminal
 Enzymatique → exopetidase :
 Leucine aminopeptidase :
 Découverte car elle arrivait à couper la leucine
 Elle enlève tous les AA N-term sauf les Prolines
 Aminopeptidase M :
 coupe tous les AA N-term
 Méthode Chimique : (protéine non réutilisable après) :
 Méthode au Chlorure de dansyle =dansylation
(Dégradation)
 Réaction de Singer au 1-fluoro-2,4-dinitrobenzène
(Dégradation)
 Réaction d'Edman protéine réutilisable après perte de N-ter (pas de dégradation)
 Utilise le phényl-thiocyanate = PITC
 PITC + protéine = ALCALIN
 On ajoute un acide fort anhydre (acide trifluoroacétique)
 extraction et identification de l'AA N-ter (AA-PTH) par :
→ HPL / chromatographie
 On peut faire un seconde round pour identifier par la suite l'AA n° 2 etc...
Séquençage possible .
Si on fait plusieurs cycles d'Edman , on peut identifier chaque AA et ainsi de suite .
(Page de rajout)
La fonction α-aminée de l'acide aminé en
position N-terminale de la chaîne
polypeptidique d'une protéine (ou d'un
polypeptide) est traitée à pH alcalin par
l'isothiocyanate de phényle (PITC), appelé
aussi réactif d'Edman.
On obtient un dérivé phénylthiocarbamyle
(PTC) de la protéine ou du peptide. Ce dérivé
est traité par un acide anhydre tel que l'acide
trifluoroacétique.
La liaison peptidique liant l'acide aminé en
position N-terminale
est spécifiquement coupée. Le dérivé
anilinothiazolinone de cet acide aminé est
séparé du reste de la chaîne polypeptidique
par extraction avec un solvant organique, le
chlorure de butyle.
On traite ce dérivé instable par une solution
acide qui le transforme en dérivé stable :
le phénylthiohydantoïne acide aminé (PTH acide aminé).
Le PTH - acide aminé est séparé, quantifié et
identifié par chromatographie en phase
reverse avec une phase stationnaire sur
laquelle est greffée une chaîne alkylée en C18
(octadécyl) ;
Le reste de la chaîne polypeptidique subit de nouveau l'ensemble du traitement et les acides
aminés sont ainsi séquencés tour à tour à partir de l'extrémité N-terminale.
Identification du COOH final
 Enzyme : exopeptidase
 2 à profil non restrictif :
 Carboxypeptidase C
 Carboxypeptidase Y
 2 à profil restrictif :
 Carboxypeptidase A
 Inactive si : AAn-1 = proline et si AAn = Arginine ou Lysine
 Carboxypeptidase D :
 Inactive si : AAn-1 = proline et si AAn Différent de l'Arginine ou de la Lysine
 Chimique :
 Hydrazynolyse (avec hydrazynol)
Étape 3 : Si nécessaire , séparation des chaines (si et seulement si il y a plusieurs chaînes)
 On utilise la présence d'AA avec un groupement Thiol
 Coupure des ponts dissuflure
 Séparation des sous-unités (chaînes ) liées par liaison disulfure
 La coupe des ponts disulfures cause la disparition de la conformation native de
protéines
 1/ Oxydation à l' acide performique
 Exemple :
 Cystine (S-S) + acide performique → acide cystéiques (CH2-SO3H)
 Points négatifs :
•
Réactions avec la méthionine → méthionine sulfone
•
Destruction du noyau indol du Trp
 2/ Réduction du pont disulfure : 2 composés réducteurs notamment (en 2 étapes) :
 Par 2-mercapto-éthanol →
 réactif de Cleland
•
= Dithiothréitol = dithioérytriol
 Coupe de S-S et libération de – SH SH – mais ceci est réversible donc :
•
2ème étape : on bloque cette réversibilité par acétylation (on ajoute
CH2-COOH sur chaque S )
•
Blocage grâce à l'iodoacétate
 Coupure d'autres liaisons = dénaturation
 Par urée + chaleur
 Guanidium
 Dodécylsulfate de sodium = SDS
 Isolement :
 selon masse
 SDS-PAGE (notamment si on a utilisé le SDS pour couper)
 Chromatographie gel filtration/exclusion
Etape 4 : Détermination de la composition en AA :
 Destruction de façon forte toutes les liaison peptidiques
 On réalise donc une Hydrolyse :
 Hydrolyse Acide :
 HCl avec 6N
 Avec une chaleur de 100 à 120 °C
 Pendant 10 à 100 heures ;
 Sous vide ( pas d'oxygène pour éviter l'oxydation des AA)
 Hydrolyse basique :
 Soude NaOH 2 à 4 N
 Pendant 4 à 8 heures
 À température ambiante
 hydrolyse basique : moins concentrée , moins de temps , moins de chaleur
(donc plus efficace)
 Hydrolyse enzymatique : Mélange d' exo et d'endopeptidase coupant donc toute la
protéines .
 Pronase :
 Ensemble de protéases issus du procaryote Streptomyces griseus
 Protéase très efficace capable de couper toutes les protéines humaines
 Il faut moins de 1% du poids de protéine à cliver en pronases car sinon la
pronase s'autodigère
 (autohydrolyse de la pronase donc les AA de la pronase contaminent l'échantillon)
 Analyse en AA
 Dérivation (marquage des AA ) :
 1 fluoro 2,4 dinitro-benzène
 Chlorure de dansyle
 Phényl-isothiocyanate
 Phthalaldehyde-2-mercaptoethanol
 Séparation :
 Chromatographique HPLC ou échangeuse d'ion
 Pic → identification via temps d'élution :
 Lieu du pic = AA
 Volume du pic : proportionnel à la quantité d'AA
Étape 5 : Détermination de la séquence en AA
Séquençage direct :
 Si <100 AA (dans le peptide) ,
 Technique d'Edman qui fonctionne jusqu'à 100 AA bloquée par :
 glysosylation/acétylation,
 Quand on fait la réaction d'Edman il faut donc enlever
 les groupements osidiques
 les groupements COOH
Après hydrolyse :
 si > à 100 AA
 Fragmentation avec différends types de coupure
 Séquençage des différents fragments obtenus
 Analyse informatique : croisement des différentes séquences obtenues pour obtenir la
séquence primaire totale :
 Hydrolyse chimique : (quand je connais le site de coupure)
 Bromure de cyanogène ( NCBr) dans une solution avec
 HCl à 0.1N
 Acide formique à 70% :
 Rupture spécifique de la chaîne côté carboxy-terminal d'un résidu Met –AA
 Donc spécifique
 Hydroxylamine : ne coupe que si conformation Asn–Gly
 très spécifique
 Hydrolyse enzymatique :
 Endopeptidase ou Endoprotéase (origine : pancréas d'animaux /bactérie )
NH2-CO-N-C
AAn-1
AAn-2
 Trypsine
 Coupure si :
 AA n-1 = Arginine ou Lysine
 AA n différent de Proline
 Chymotrypsine
 Coupure si
 AA n-1 = hydrophobe encombrant → Phe , Trp , Tyr
 AA n différent de Proline
 Pepsine :
 Coupure si :
 AA n-1 différent de proline
 AA n = Phe , Trp , Tyr
 Clostripaïne :
 Coupe au niveau du C terminal de l'arginine
 Coupe la liaison Arg – X
 Lys endopeptidase (achromabacter) sur Lys – Pro
 Regroupement :
 combinaison des différentes hydrolyses et séquences (bio informatique)
Nouvelles techniques d'études des séquences primaires
 Carte peptidique / Finger print :
 On pend un hydrolysat protéique entre une protéine connue et une inconnue (deux
protéines proches tout de même)
 On n'étudie que les Peptides migrant de façon différente
 migration Et séparation
 SDS PAGE
 chromatographie sur papier , sur silice
 Mise en évidence des peptides différents entre deux protéines
 Séquençage des peptides différents (entre protéine normal et la protéine du patient )
 Application du finger print : drépanocytose
 Hb normale majoritaire : HbA ( α2 β2 )
 Hb anormale : HbS → anémie falciforme = dépanocytose (GR en forme de faucille )
 solubilité réduite en absence d' O , précipitation dans le GR , destruction du
GR , durée de vie réduite du GR . Les GR bouchent alors les vx → thrombose
 Pour ce patient on fait l'électrophorèse de son Hb et on compare à Hb1
 Screening : électrophorèse de l’hémoglobine (hétéro ou homozygote )
3 possibilités :
sujet normal :
sujet atteint de drépanocytose hétéro
A
sujet drépanocytose homozygote
B
C
HbA
HbS
Si HbS → signe de drépanocytose
 Coupure HbS et HbA en 28 peptides par trypsine
 Séparation par électrophorèse SDS associée à une chromatographie descendante sur
papier
 identification de la place des fragments par ninhydrine (chauffage à 80°C)
coloration des 28 peptides
 Je part du principe que les peptides de même position on une composition en
AA identiques donc les peptides en positon différente on une composition en
AA différente
 Cas de la drépanocytose :
 1 seul peptide différent sur les 28 , 1 seule migration différente
 Séquençage du peptide :
 Et la différente au sein de ce peptide n'est différent que d'un AA :
•
HbA : Glu (GTC)
•
HbS : Val (GAG)
 Mutation du 6ème codon GTC (Val ) remplacé un GAG (Glu)
Avantage du finger print : permet d'identifier le peptide sur 28 qui porte la modification
 Forme de faux : la déformation ne se fait qu' en absence d'O,
 Les globules rouges drépanocytaires présentent alors de la désoxyHbS .
 La Val de la chaîne β , qui théoriquement au niveau de l' AA 6 ne devrait pas interagir
avec la Phe et la Leu en 85 et 88 d'une autre chaîne β interagit de façon hydrophobe :
Val → Phe/Leu
Autre technique encore plus moderne :
 Protéomique / peptidomique :
 Analyse à haut débit de protéines/peptides
 On a notre protéine :
 on sépare (hydrolyse) la protéine et on obtient des spots protéiques = hydrolysat
qu'on sépare par charge et masse . On fait subir 4 étapes à chaque spot :
1. Ionisation des peptides
2. Migration ( Masse&charge) des peptides permettant de séparer les ions
générés à la 1ere étape et séparation en fonction du rapport Masse des
ions(ou groupement d'ion) / leur charge
3. Les ions arrivent ensuite sur un capteur
4. Traitement du signal → spectre de masse spécifique de chaque spot ,
analyse via banques de données bioinformatiques :
•
interprétation masse/charge
 Exemple de séparation à l'étape 2 : MALDI TOF
 matrix assisted laser desorption ionisation
 time of fly
 Le temps de vol (TOF) dans un champ électrique permet de séparer les ions , en effet le
temps de vol est proportionnel au ratio masse/charge
Protétolyse de la protéine par trypsine → mélange de peptides
Analyse en spectrométrique de masse Maldi-Tof
Carte peptidique massique
Comparaison à un profil dans les bases données
Protéines identifiée par la carte peptidique
E) Intérêt de la connaissance de le séquence primaire
 Liée à la structure primaire
 Caractère structural commun : appartenant à une famille (par ex : Ig)
 Lien entre structure 1 et 3
 Orientation des foncions et de la localisation des protéines
 Présente séquence signal Nterminal
 Permet contrôle des l'export protéique
 Permet l'adressage intracellulaire
 notion de Protéines homologues :
 Liée d'un point de vue de l'évolution
 présence de la même séquence en AA à un endroit défini :
 résidus invariants
 présence de séquences différentes en AA à une endroit définit :
 résidus variables
 AA complètement différents + propriétés fonctionnelles protéique différentes :
 substitution non conservatrice
 AA différents mais de même type + fonction identiques :
 substitution conservatrice
Permet l' étude de la taxonomie (liens entre les différentes espèces)
+homologie en AA dans la protéine → 2 espèce sont plus proche
Structure Tridimensionnelle (3D) des Protéines
A) Structure secondaires
On regarde l'orientation spatiale entre 2 AA adjacents au sein de peptides / protéines
 1) Principes
 Effet mésomériques de la liaison peptidique
 CO-NH doit s'inscrire dans un plan rigide
 Squelette protéique = succession de groupes peptidique au sein de plans rigides liés
entre eux
 Certaines liaisons sont bloquées d'un point de vue spatial
 2 rotations au niveau des autres liaisons (car les première rigides)
 degré de liberté entre Cα → C : angle de torsion ; de liaisons nommé : psi
 degré de liberté entre N → Cα : angle de torsion ; angle phi
 Phi et psi peuvent prendre toute valeur entre -180 et 180 ° mais pour que les protéines
soient thermodynamiquement stables , certaines valeurs de psi sont incompatibles
 Identifié par Ramachandan
 Pour Phi entre 0 et 180° et psi entre 0 et -180°
 pas de structure tridimensionnelle possible
 Feuillet bêta :
 psi +
 phi –
 Hélice pas droit :
 psi –
 phi –
 Hélice alpha pas gauche
 psi +
 phi+
1) Les différents types de structure secondaire :
 Structure non exclusive → on peut avoir les α et β dans la même chaîne
 Présence simultanée au sein d'une même séquence d'AA ( peptides et protéines...)
Hélice α :
 Disposions la + simple d'une chaîne polypeptidique (rhodopsine+++)
 Définition :
 squelette polypepitidique enroulé autour d'un axe avec groupement R des AA à
l'extérieur du squelette hélicoïdal (aspect en tire bouchon )
 Pour les AA de type L : (différent pour les structure D des bactéries)
 Hélices à pas droit
 Tour de l'hélice : 5,6 Ang
 3,6 AA par tour
 Valeurs de psi et phi les plus rencontrées :
 Psi : - 45° à - 50°
 phi : -60°
 Stabilisation de la structure par liaisons H :
 Entre le résidu CO de l'AAn et le résidu NH de l'AA n+4 (tour de spire suivant)
 Hélice moyenne 12 à 13 résidus : 18 Ang
 1 tour d'hélice = 3,6 AA
Hélice Π ( compacte)
 4,4 AA / tour
 Plus étirée
Brin et feuillet β :
 Brin β quasiment impossibles à retrouver seuls (donc quasiment toujours en feuillet)
 Définition : squelette à structure étirées en zig zag avec des groupements R dans des
directions opposées à l'axe principal du zig zag
 psi : 90
 phi -120
 Distance :
 Entre 2 AA d'une même structure : 3,5 Ang
 Entre 2 structures ipsilatéraux : (ou 2 radicaux R ) : 7 Ang
 Impossibilité pour les radicaux de rester isolés
 2 types selon orientation des chaînes interagissant :
 feuillet β parallèle
 ou feuillet β antiparallèle(+stable)
 liaisons H plus proches → plus stable
 Il existe les coudes βs et les boucles oméga (non développé ds le cours)
 donc il existe + de 2 structures secondaires
(pièges)
2) Le collagène exemple de structure extracellulaire
 Il représente 25% de la masse totale protéique extracellulaire
 formé d'hélices α ( à pas gauche ) → se regroupant en 3 chaînes de 350 AA chacune
 donnant une Super hélice à pas droit (= 3 chaînes d'hélices alpha de pas gauche ) :
 Cette structure est ce qu'on appelle le tropocollagène : 350x3 = 1050 AA :
 300 nm de long
 1,5 nm de diamètre
 12 à 14% des AA du collagènes sont les : 3 , 4 ou 5 OH proline
 (interactions+++ avec l'eau périphérique )
 Transformation de la proline en OH-proline par la prolylhydroxylase
 Nécessité de vitamine C comme cofacteur ( acide ascorbique
)
 Si absence de la vitamine C :
•
La Prolylhydroxylase diminue l'hydroxylation de la proline , interaction
avec l'eau réduite => fragilité du collagène
•
→ scorbut (problèmes tégumentaires , perte de dents , saignements)
•
( scorbut = manque acide aSCORBique .)
 Réticulation du collagène ( pontage entre les triple hélice ) :
 Cette réticulation est basée sur la lysine : Concerne les résidus de Lysine
 2 étapes : une enzymatique , une non enzymatique :
 Intervention de lysyl-oxydase(=LO)
(LO)
(pontage spontané sans LO)
Enzymatique :
1 chaîne Lys →
1 chaîne allysine
→
pontage
→ allysine aldol
Non enzymatique :
1 chaîne Lys
→
1 chaîne allysine
→
2 chaînes aldolique
 Réaction entre Lys C-ter d'une triple hélice et Lys N-ter d'un autre triple hélice
 Le collagène interagit avec l'eau mais n'est pas dispersé par elle car à l’intérieur les
molécules d'eau sont expulsées :
 A l'origine de l' insolubilité aqueuse ( pas de dispersion car très condensé)
 Fibrille de collagène = environ 50nm de diamètre
 avec H2O à l’extérieur mais pas à l'intérieur !!!
 Déficit de fonctionnement de la LO :
 Collagène et élastine sont touchés par le déficit (fonctionnel ou de production) de
la LO
 anomalie génétique : syndrome d'Ehlers-Danlos
•
hyper extensibilité des articulations , de la peau...
•
(irréversible )
 Ostéolathyrisme :
 Non générique
 Au départ : très spécifique → décrite suite à l'ingestion chronique de graines
de pois sucré ( Lathyrus odoratus ) :
•
présence de β-aminoproprionithril : inhibiteur LO trouvé dans le pois
sucré notamment mais pas seulement
•
anomalies des os ,
•
articulation ,
•
Vx sanguin
•
réversible quand arrêt de la consommation
B) Structure tertiaire
1) Généralités
 Association des éléments de structure secondaire entre eux
 Prise en compte de l’ensemble des AA d'une chaîne de protéines et non pas des AA
adjacents (primaire et secondaire)
 on regarde l'organisation générale des AA
 Destruction structure IIIaire = dénaturation
 irréversible+++ mais quelques fois réversible (=renaturation)
 Par :
 Chaleur : cassure des interactions faibles (ex : albumine dans le blanc d’œuf qui cuit )
 pH extrême : modification électrostatique / répulsion
 Agents dénaturant : phénol , alcool , acétone , urée , guanidium , détergents
 → Cassage des liaisons hydrophobes
 Renaturation → reprise de la structure IIIaire :
 Possible :
 preuve expérimentale sur ribonucléase. On enlève alors les agents dénaturants.
 Ribonucléase sous forme native et active :
 + urée et 8M et β mercaptoéthanol
= désactivation de l'enzyme
 On élimine par dialyse les agent dénaturants
 Cette ribonucléase dénaturée et inactive va reprendre sa configuration et
redevenir active : les ponts disulfures vont redonner sa structure tertiaire à
la ribonucléase
 In vivo : spontané
 intervention protéique aidant la protéine à se replier correctement :
 protéines chaperonnes/chaperonnes (famille HSP)
 ces protéines sont présentes lors de la synthèse protéique pour éviter
l'agrégation / Repliement inadéquat
2 ordres de protéines tertiaires :
 Motif : structure super-secondaires
 Groupements d'éléments structuraux IIaires formant un ensemble stable
 simple : βαβ
 β – α – β → 2 feuillets β séparés par une hélice α2 β2
 Complexe : doigts de zinc :
 4 résidus cystéine avec un atome de zinc
ou bien
 2 résidus histidine + 2 cystéines avec atome de zinc
 Ex : structures dans les facteurs nucléaires de transcription se fixent à l'ADN au
niveau d'éléments de réponse de gènes :
 LXR (liver X réceptor)
•
= Facteur de transcription à doigts de zinc
•
= récepteur nucléaire (intervenant dans la synthèse du cholestérol)
 Les LXR reconnaissent le promoteur de gène cible avec leur doigt de zinc qui
vont se ficher dans l'ADN de la région régulatrice du gène cible
 LXRE ( LXR response element se trouvant dans l'ADN )
 Doigt de zinc = DBD = DNA binding domain = domaine de liaison à l'ADN
 Après activation, LXR se lie à la séquence d'ADN LXRE grâce à son domaine de liaison l'ADN
c'est à dire son doigt de zing
 Le domaine :
 Unité structurelle pouvant être indépendante au sein de la protéines et pouvant être
sortie(isolable) de la protéine qui dans les grosses protéines a des caractéristiques
physicochimique d'une petite protéine globulaire
 Regroupant 1 à plusieurs motifs ( identiques ou différents )
 Taille 40 à 400 AA
 Souvent :
 1 domaine est codé par 1 exon
 1 protéine peut contenir plusieurs domaines différents
 1 domaine est doté d'une fonction spécifique dans le protéine
 ex : récepteur nucléaire aux rétinoïdes (RAR)
 permet au dérivé actif de la vitamine A (=rétinol=acide rétinoïque ) de réguler
des gènes cibles
 Il présente 4 domaines
 Il peut interagir avec la zone régulatrice grâce au domaine C car celui-ci
présente les fameux doigt de zinc βαβ dans sa structure .
 La région D = Hinge région interagit avec la région C .
 Quand il est fixé sur le gène cible il peut engendrer une transcription de base
indépendante de l'acide rétinoïque :
•
récepteur A/B = AF1 → indépendant du ligand .
 Quand le second domaine E/F = AF2 fixe son ligand
•
augmentation +++ de la transcription
 Domaine de transcription ligand indépendant (AF1) ;
 Domaine de transcription ligand dépendant (AF2) = domaine transcription acide rétinoïque
dépendant .
 Domaine de fixation ADN ( 2 feuillets β , 1 hélice α de 10 AA )
au contacte du grand sillon de l'ADN
2 doigts de zinc
3) Structure tertiaire en pathologie : le prion qui est à
l'origine des Encéphalopathie spongiforme
 Encéphalopathie spongiforme retrouvées chez plusieurs espèces :
 Tremblante du mouton (scrapie )
 Encéphalopathie spongiforme bovine(ESB)
 Kuru (Homme)
 Maladie de Creutzfeldt Jacob (Homme)
symptômes :démence , coma , décès
 Maladie de Creutzfeldt-Jakob : mise en évidence de la protéine prion PrP
 2 formes de cette maladie :
 forme héréditaire
 forme transmissible
 On ne trouvait pas l'agent pathogènes (ni bactérie ni virus)
 On l'a appelé(ATNC = Agent Transmissible Non Conventionnel)
 Transmis : par alimentation, greffe tissu contaminé, instruments de chirurgie
vecteurs de pathologie ( neurochirurgie notamment )
 Début de découverte en 1996 des deux configurations de PrP :
 PrPC (cellular) :
•
Protéine normale facilement soluble
•
Facilement dégradée par les protéases
•
Formée majoritairement d'hélices α et de boucles
 PrPsc (sc pour scrapie) :
•
Protéine anormale insoluble
•
Non dégradée par les protéases
•
Formé majoritairement de feuillets bêta
•
Lorsqu'elle est présente elle se dépose au niveau d'un cérébral (mort
cellulaire « irréversible » )
 Physiopathologie de Creutzfeldt-Jakob :
 Héréditaire :
 Anomalie dans le séquence en AA ( 20 mutations identifiées )
 Mutation du prion prenant la forme d'un feuillet β
 Protéine moins stable donc se met en confirmation feuillet β → mise en
conformation PrPsc , mauvais repliement → dépôts amyloïde ( mort dans les
premières années de la vie)
 Transmissible : apport PrPsc :
 Au départ on a nos protéines sous forme PrPc
 Même séquence Iaire en AA
 Transformation progressive des PrPc en PrPsc par les PrPsc importées par
l'alimentation
 Formation de dépôts amyloïdes
 Mort cellulaire
 Neurodégénérescence
 Début des signes cliniques suivit de la mort du malade
C) Structure quaternaire
 Applicable quand la protéine est composée de plusieurs chaînes ou plusieurs sous unités
identiques ou différentes
 Définition : C'est le niveau d'organisation de différentes sous-unités entre elles
 La stabilisation des différentes SSU se fait via :
 des liaisons H +++
 Pont di-sulfure (parfois)
parfois
 Protéines formées :
 d'un nombre pair ou impair de SSU
 de SSU identiques : protéines oligomériques
 (un type de chaînes identiques : protomère)
 Ex : hémoglobine α2 β2 : oligomère à 2 protomères
 Si α2 β2 γ3 : oligomère à 3 protomères
 Si α2 β2 δ : 2 protomères seulement
 2 types de fonctionnements des chaînes entre elles
 Indépendantes
 Coopératives
 activité d'une chaîne dépendante de l'autre chaîne
 Coopération positive :
 Fixation d'un ligand sur une SSU qui favorise la fixation du ligand sur les autres
SSU
 Coopération négative :
 Fixation d'un ligand sur une SSU → fixation du ligand inhibée sur les autres SSU
 Allostérie : modification de fonction et/ou d'activité lors d'un changement de conformation
spatiale
 Mineure :
 Ex de l'hémoglogine : capable de prendre des conformations spatiales différentes
(voisines et réversibles) en fonction de la fixation ou non de l' O au niveau de son
noyau hème .
 Majeure : ex régulation enzymatique
 protéine kinase A (PKA)
:
 2 SSU régulatrices (R ) sensibles à AMPc
 2 SSU catalytiques (C)
 Fixation AMPc sur SSU R → libération des SSU C
 Passage d' Enzyme inactive à protéine active → phosphorylation de
protéines cibles sur sérine,
sérine thréonine et tyrosine
 Complexe super moléculaire : association de plusieurs protéines formées de plusieurs SSU
 Ex : kératine → macrofibrille → cheveux :
hélice α / super hélice / protofilaments / microfibrilles/macrofibrille /cheveu
V. Les Glucides
I) Généralités
Molécules très abondantes :
 Végétaux (photosynthèse) +++
 Procaryotes & eucaryotes
 Origine du mot : glucis → doux
Autres dénominations :
 carbohydrates Cn(H2O)n (hydrates de carbone )
holosides (CHOH)n
 Mais aussi N, P, et S (glucides complexes)→ saccharides (racine sakkaron)
 = sucres
Rôles biologiques :
 Stockage : réserve énergétique surtout pour les végétaux
 Les glucides mis en réserve prennent beaucoup de place car ils stockent de l'eau
contrairement aux lipides
 Exemple de molécules complexes réserve d'énergie :
→ Amidon (végétaux)
→ Glycogène (hépatique / mobilisation rapide)
 Structure :
 cellulose (Base de la structure des végétaux )
 chitine (invertébrés)
 Unités de base molécule fondamentale : ATP , coenzyme
 Maturation post traductionnelle (glycosylation ≠ glycation)
 Reconnaissance et différenciation cellulaire.
 Réaction Ag / Ac ( système ABO )
Goût sucré : Les récepteurs membranaires : (papilles gustatives ; langue ; bourgeon du goût )
 Font la différence structure D/L
 Ils sont piégés par des non-glucides c'est à dire , les édulcorants non glucidiques :
aspartame , saccharides , brazzéine
Nomenclature particulière pour les glucides :
 Oses : petite molécule organiques à chaîne carbonée porteurs de groupements OH et de
foncions COH , CO , NH2 ou COOH
 Selon la fonction carbonyle et nombre de C :
 Aldéhyde : Aldose
 Cétone : Cétose (cétone portée par carbone 2) → dihydroxyacétone
 Nombre de C :
 4C = Tétrose , etc...
 Ex : ose à 6 C avec fonction cétone : céto-hexose
 Passage de aldose à cétose et cétose à aldose possible : inter-conversion
( cétose ↔ aldose )
 Exemple : Glycéraldéhyde :
 3C
 1 fonction aldéhyde = aldose
 Il peut se transformer en cétose , c'est alors une réaction réversible
 Osides :
 combinaison moléculaire résultant de l'association d'au moins une molécule d'ose avec
une autre molécule d'ose ou un groupement non glucidique
 La liaison est hydrolysable
-Holosides :
Liaison glycosidique → oses uniquement ,
Liaison glucosidique si au moins 1 glucose dans la liaison
Si on a 2 à 10 : oligosides
Si n >10 : polyosides
-Hétérosides : liaisons aglycone
ose + molécule non glucide
ALDOSES et leurs dérivés
OSES
CETOSES et leurs dérivés
GLUCIDES
HETEROSIDES
OSIDES
OLIGOSIDES
HOLOSIDES
POLYOSIDES
2) Les oses
A) Structure
1) Structure linéaire :
Numérotation : depuis le C le plus oxydé , placé en haut
a) Carbone asymétrique
 Tétraèdre / 4 liaisons simples avec 4 différentes substitutions
 Tous sauf le cétose en C3 ( dihydroxyacétone )
 Stéréo-isomères : forme isomériques d'une même molécule due
au(x) carbones(s) asymétrique(s)
 Si n = nombre TOTAL de carbones (≠nombre de C asymétriques) dans
molécule , nombre de stéréo-isomères :
→ 2n-2 pour aldose
→ 2n-3 pour cétose
b) Oses et lumière polarisées
 Rappels :
 Lumière polarisée /pouvoir rotatoire / centre chiral
 Lévogyre / Dextrogyre ( pas de corrélation avec série D et L )
 1 Carbone asymétrique donne 1 centre chiral dans la molécule
 On parle d'Épimères quand :
 2 molécules présentent n centres chiraux mais ne différent que d'un seul centre chiral
 Exemple : D-Mannose et D-Glucose :
 diffèrent seulement par la position du OH sur le C2
 2 possibilités pour passer d'un épimère à l'autre : Soit en 2 étapes :
 Première étape : D-Mannose → D-Fructose
 Seconde étape : D-Fructose → D-Glucose
 Ces deux étapes ne sont pas compatibles avec les cycles métabolique humains
 En humain il existe des épimérase (permet de faire en une seule étape ce qu'auraient
fait les 2 réactions précédentes )
 Forme biologique D majoritaire :
 Basé sur la position de l'OH porté par le
carbone asymétrique voisin de la fonction
alcool primaire en référence au
glycéraldéhyde.
 Stéréo-spécificité des systèmes
biologiques
 (reconnaissance des formes D/L)
 Exemples :
 transport membranaire actif par SGLT1(transporteur membranaire) uniquement D-Glucose
 transport passif de glucose GLUT2 ne faisant pas de différence pour les forme D et L
B) Structure cyclique des oses
 Pas uniquement linéaires
 On s'en est rendu compte car la structure linéaire n'était pas compatible avec 2 faits
expérimentaux :
 Si les oses étaient toujours linéaires , ils devraient toujours re-colorer la Fuscine
(décolorée par le bisulfite )
 Lorsqu'on met des oses en solution aqueuse il faut attendre quelques secondes avant
que le pouvoir rotatoire se stabilise (mutarotation après dissolution)
Ces deux faits expérimentaux ont expliqué pour il y a des structures cycliques
a) Notions d'hémiacétal et hémicétal
 Réactions entre COH (hémiacétal) ou CO (hémicétal) et alcool
b) Application aux oses
 ex : Aldohexose
 Formation d'hémi-acétal intramoléculaire entre C1(aldéhyde) et C5 (OH)
 Structure téra-hydropyranique (Pyrane + stable que furane)
 On prend notre D aldose qui , par hémiacétalisation devient un pyranose ayant une
structure pyranique
 On peut former une structure de type tétrahydropyrane depuis un aldohexose mais il
peut aussi y avoir une réaction non plus avec la fonction OH du C5 mais avec la fonction
OH du C4 :
 On a alors formation d'une structure à 5 sommets
 Structure tétrahydro-furanose (entre C1 aldéhyde / OH C4 )
 Hexo-cétose : structure tétrahydro-furanose entre C2 cétone / C5 OH
 Carbone anomérique : α et β
 anomère α ↔ linéaire ↔ anomère β
 pouvoir rotatoire muté → mutarotation (en quelques secondes)
C) Propriétés des oses :
1) Généralités
 Solubilité : liée aux groupements OH / très hydrosolubles .
 Pas de spectre UV
 Mais on a un spectre IR spécifique
 lorsqu'ils sont peux , les cristaux d'ose sont incolores
2) Stabilité chimique :
a) Milieu acide :
 Formation de type furfural ( à chaud /cyclisations + déshydratation forte )
 Furfurale , réaction colorées +/- spécifique d'ose :
 Réaction du furfural avec α-naphtol
 La couleur se fait qu'on ait pris des aldose ou des cétoses
 Avec résorcionl ne réagit qu'avec les Cétose(qui
ne donne jamais de réaction colorée avec
Cétose
un aldose)
 Alodose furfural → seul type à réagir avec l'orcinol (qui ne donne jamais de réaction
colorée avec un cétose)
 Si on prend un réactif non spécifique ceci permet de générer une réaction colorée → BeerLambert (quantification)
 Identification d'un bon fonctionnement rénal , on regarde si le glomérule filtre bien :
 Débit de filtration glomérulaire = DFG :
 on injecte au patient de l'inuline (piège insuline) .
 dosage sang et urine + diurèse(=volume des urines sur 24H) :
•
Test de clairance rénale (élimination de l'inuline) qui mesure du débit de
filtration glomérulaire
•
En cas d'insuffisance rénal : élimination de l'inuline réduite et filtration
glomérulaire réduite
b) En milieu alcalin.
 À froid (épimérisation / interconversion )
 À chaud (dégradation)
dégradation
3) Propriétés chimiques du groupement carbonyle
a) Réduction des oses
 Réduction chimique au NaBH4 = tétrahydruroborate de sodium (par exemple ) → réaction
irréversible
 Réduction enzymatique → réaction réversible
 Dans le cas d'une réduction d'une fonction aldéhyde on ne génère pas de C chiral
supplémentaire
 Si cétone → C chiral supplémentaire ( avec 2 épimères )
 Réduction des oses → voie des polyalcools (polyols)
D-Mannitol
D-Fructose
D-Sorbitol
 Quand le D-Glucose se réduit , il donne le D-Sorbitol (= D-glucitol)
 On ne génère pas 2 molécules mais 1 seule
 Diabète : Le D-Glucose imprègne le cristallin où il a tendance à se transformer en DSorbitol . Comme cette molécule a de nombreuses fonctions OH et qu'elle est générée
de façon très importante on a une capture très importante d'eau → déformation du
cristallin se traduisant à terme par la cataracte
b) Oxydation des oses
 Oxydation douce : seulement pour les aldéhyde qui donnent des acide aldonique
(jamais de cétone) .
 Soit de façon chimique :
 Liqueur de Fehling :
 Ancienne solution utilisé en biologie
 Basée sur le fait d'une oxydation en milieu alcalin avec cations métalliques :
 sulfate de cuivre
 tartrate de K
 potasse ( KOH )
 Servait à la Recherche glucose dans les urines :
 Lorsque la concentration sanguine de glucose < 10 mmole/L sang , le rein
recapte le glucose dans l'urine
 à partir de 10 mmlole /l le rein n'arrive plus à recapter tout le glucose →
glucosurie → liqueur de Fehling
 Soit de façon enzymatique :
 Avec la glucose oxydase et ses applications couplées à une peroxydase (bandelettes
permettant de mesure le glucose ) :
 Transforme :
glucose + O2 → acide D-gluconique + H2O2 (mesure de concentration en glucose)
 Seconde étape qui n'est pas une oxydation : H2O2 + peroxydase transforment une
molécule de substrat incolore en substrat coloré .
 Réaction stéchiométrique d'ordre 1 Plus j'ai de D glucose , plus j’obtiens de
substrat coloré (utilisation de la loi de Beer Lambert pour mesure la
Concentration)
 3 types de concentration :
 Glycémie : (diagnostique précis)
 Mesure du glucose dans le sang :
 diabète > 1,26g/l (=7mmoles/l) à jeun depuis 12H vérifiée 2 fois ( deux jours
de suite )
 définition du diabète par l'OMS )
 Glycosurie : (dépistage)
 (glycémie > 10 mmol/l) → test de dépistage (incapacité à filtrer le glucose au niveau
rénal)
 Permet via le dépistage de récupérer tous les diabétiques
 Glycorachie : ( LCR=LCS)
 Méningite :
 Bactérienne (diminution de la glycorachie )
 Virale (pas de diminution de glycorachie )
 Oxydation forte :
 Formation d' acide glycarique ou aldarique avec de l' acide nitrique concentré
 La fonction aldéhyde , aussi bien que la dernière fonction OH sont oxydées (COOH des 2
côtés)
Addition / substitution du carbonyle
 Par fonction aminés → liaisons N α ou β osidique / oximes
 réaction de Maillard entre aldéhydes du glucose et protéines
 Ex les produits terminaux de glycation :
 (Advanced Glycations Endproduct)
 HbA1C (hémoglobine glyquée produite de façon non enzymatique lorsqu'on a un
excès de glucose dans le sang. C'est elle qui est surveillée pour le suivit du patient)
 Par fonction phosphorique :
 Formation par exemple d' acide α D glycocasyl 1 phosphorique
 Activation pour la synthèse de glycogène
4) Propriétés des fonctions alcool
a) Formation d'esters naturels (synthèse cellulaire)
 Ester phosphorique :
 Mono = Amp cyclique
 Molécule osidique à 5 sommets
 Chaîne C à 5 C .
 Adénine liée à l'ose par une liaison
aglycone .
 P lié à 2 O du cycle osidique en 3 et 5
AMPc = adénosine 3-5 monophosphate cyclique)
 ATP = richesse en NRJ (rapport ATP/ADP= qté d’énergie de la cellule)
 déficit en E de la cellule si taux faible
 Esters sulfuriques :
 Dans les glycosasminoglycanes notamment (Tissus conjonctifs )
b) Formation d'esters organiques (non retrouvés à l'état naturel )
 Esters acétiques , benzoïques sulfonés
c) Oxydation
 Donne naissance à aux acides uroniques .
 Ex glucose → acides glucuronique qui peut se lier à des déchets/médicaments/hormones
 Notion de glucuroconjuguaison :
 acide glucuronique + médicament /hormone/déchet
 Se fait grâce à la glucuronyl-transférase (foie)
 formation de glucuronides (détoxification uninaire (rénale))
 en effet on a une augmentation de l'hydrosolubilité des déchets /
médicaments / hormones donc augmentation de l'élimination rénale
 glucuroconjuguaison = hydrolyse de composés pour l'élimination urinaire ( avec action de la
glucuronyl transférase)
D) Oses d'intérêt biologiques :
1) Trioses :
 phospho D glycéraldéhyde / phospho di OH acétone .
 Issus de coupure du fructose 1,6 di phosphate (aldose)
2) Tétroses :
 D érythrose 4 phosphate : cycle des pentoses
3) Pentoses
 D ribose
 aldose/ β D furanose lorsque cyclisé
 Présent dans les acide ribonucléïques et le CoA
 2 désoxy D ribose : β 2-désoxy D ribofuranose
 OH remplacé par H → Perte d'un C asymétrique
 Présent au niveau :
 Acide désoxyribonucléiques
 Réaction Feulgen qui était auparavant utilisée pour
caractériser l'ADN dans les cellules
 D et L arabinose .
 D arabinose :
 précurseur du D-glucose et D-mannose
 L arabinose : existant au niveau des plantes
 responsable de pentosurie alimentaire non pathologique (si consommation +++ de
végétaux )
 présence anormale d'ose car élimination de L arabinose+++ mais n'est pas
pathologique
4) Hexoses
 D glucose : α D Glucopyranose (cyclique)
 aussi appelé Dextrose → pouvoir dextrogyre le plus abondant/important parmi les oses
( on dit qu'on réalise un « dextro » quand on le mesure au bout du doigt)
 Ose élémentaire du pouvoir rotatoire dans le sang
 Est à l'origine de :
 Amidon
 cellulose
 glycogènes (foie/muscles)
 Hormono-régulation d'origine pancréatique de la concentration sanguine en glucose :
 insuline (hypoglycémiant) → diabète si absence
 glucagon (hyperglycémiant)
 Molécules Apparentées :
 les hexosamines (amine remplace groupement désoxy):
 2–amino, 2–désoxy hexose
 acides sialiques : D mannosamine + acide pyruviques (9C)
 famille d'hexosamines
 majoritairement sous forme de :
• N/O-acétyl
•
N/O-glycolyl (O-R → concerne les C 4 , 7 , 8 ou 9, il existe donc
de nombreuses formes de glycolylation)
 Les acides sialiques sont dégradés par la sialidase
 sialyl transférase → permet la CDT :
•
c'est le résumé de carbohydrate déficient transferrin
Transferrine :
2 chaînes OLIGOSACCHARIDIQUES ( osidique ) de 3 ACIDES SIALIQUES max chacune :
7 formes possibles en théorie
 asialo-transferine
 monosialo-transferine
 disialo-transferine
 trisialo-transferine
 tétrasialo-transferine
 pentasialo-transferine
 hexasialo-transferine
 Dans un sang « normal »
 Jamais de monosialo-transferine de façon détectable
 Tétrasialo-transferine → forme majoritaire à + 75%
 Patient consommant anormalement de l’alcool ( 60g EtOH / J pendant au moins 8 j ) :
 apparition de monosialo-transferine ( non présente à l'état physiologique )
 augmentation du pourcentage d' asialo-transferine et de disialo-transferine
 (apparition de formes peu sialylées )
 L'alcool inhibe la fixation des acides sialiques du fait de l'action de l'éthanol au niveau
de la sialyl transférase
CDT ou CDT% : [ (asialo + monosialo + disialo ) / ( Transferrine totale ) ] * 100
 Test :
 négatif si < 1,7 %
 positif : > 1,7%
 Normalisations en 4 semaines si prise en charge et réduction de la consommation d'alcool
(test pour permis de conduire retiré aux alcooliques)
 Ce test est plus performant que
 γ-glutamyl-transférase (γGT)
 volume globulaire moyen (VGM) des globules rouges (érythrocytes)
5) Acide L ascorbique (apparenté au oses)
 Fonction éne-diol
 Fortement réducteur
 Forme furanique
 Incapacité de synthèse par l' homme
 (besoin journaliers ( AJR) : 50 à 100 mg / J )
 Maladies liées :
 Scorbut :
 anomalie de synthèse du collagène / fragilité parois vasculaires
 Stress oxydant :
 La vitamine C luttant contre le stress oxydant
 Coenzymes de la prolylhydroxylate
 Vitamine hydrosoluble comme vitamine B
 (contrairement aux vitamines A D E et K )
3) Les holosides
A) Les oligosides
1) Généralités
 Condensation de 2 à 10 molécules osidiques avec liaisons glycosidiques
 Propriété de la liaisons glycosidiques :
 Stables à pH alcalin
 Hydrolyse acide
 cellules eucaryote les hydrolysent avec des osidases (hydrolyse enzymatique)
Rappel : Liaison glucosidique si au moins 1 glucose dans liaison
2) Détermination de la structure d'un oligosides
 Composé d'un ou plusieurs oses ?
 Hydrolyse acide et mesure du pouvoir rotatoire
 oligoside homogène (si c'est une valeur connue )
 oligoside hétérogène ( pouvoir rotatoire d'une valeur inconnue car +ieurs valeurs
combinées )
 chromatographie sur couche mince ou en phase gazeuse pour sortir chaque ose
 Cadre de plusieurs oses pour les oligosides
3 exemples d'oligosides (diholosides ) d'intérêt biologiques
 Selon la fonction réductrice incluse ou non dans les liaisons entre les oses
 Exemple de dioloside non réducteur : (plus de fonctions hémi-acétalique libre)
 Saccharose : diholoside des végétaux = sucre de table = sucrose
 glucose associé au fructose par les fonction hémiacétalyques (α1-> β2)
 αD-glucopyranosyl (1-2) βD-furanoside
•
Si osyl et oside → non réducteur car les deux liaisons hémi
acétaliques sont dans la liaison
 Exemple d'un diholoside réducteur
 encore fonction hémi-acétalique libre
 lactose :
 sucre du lait
•
galactose + glucose
•
Galactose ( β1 → β4) glucose
•
β D-galactopyranosyl (1-4) β D-glucopyranose
•
Dégradation par β-galactosidase = lactase
•
Activité lactase intestinale : diminution activité avec l'âge → intolérance
au lait si non production(ou mauvais fonctionnement) de lactase → non
dégradation du lactose
4) Les polyosides
 Association d'oses élémentaire (n>10)
 Majoritaires dans la nature
 Appelés aussi glycannes (n>10)
 Homogènes (1 seul ose) ou bien hétérogènes (plusieurs oses avec différents types
élémentaires)
 PM haut et variable d'une cellule à l'autre(car non lié au code génétique)
 Structure ramifiée ou linéaire
 Différence selon :
 fonction biologiques :
 Stockage d'E :
 amidon(végétaux)
 glycogènes (animaux)
 Structure :
 cellulose
 chitine
 Polyosides homogènes = homoglycanes :
 dextranes
 mannanes
 fructosanes
 xylanes (= xyloses n fois)
 etc...
 Polyosides hétérogènes :
 glycosamino glycanes
1) Polyosides homogènes de stockage
 Agrégat cytoplasmiques fortement hydraté car fonctions OH +++
 Amidon (glucose) :
 Polymère de glucose
 Dégradation en laboratoire en cyclodestrine (ou clycloamylose) :
 cyclodestrine :
•
α (6 glucoses liaisons α1-> 4)
•
β (7 glucoses)
•
γ (8 glucoses)
•
Forme de cône : cavité hydrophobe / extérieur hydrophile
•
Vecteur et molécule important en pharmacie car permet la
solubilisation aqueuse de substance hydrophobes (médicaments)
 Glycogène :
 Composé de D-glucoses avec des liaisons α 1 → α 4 , mais avec des branchements
α1 → 6 tous les 8 à 12 glucoses
 Structure arborescente = ramifiée
 Réductrice
 Il n'est pas libre dans la cellules eucaryotes → lié à une protéine :
 la glycogénine (liaison avec la OH Tyr de la glycogénine )
 Dégradé par :
 la glycogène phosphorylase (α1/4)
 et enzyme débranchante (α1/6)
 Notion de maladies génétiques :
 Glycogène phosphorylase et enzymes débranchantes :
•
Glycogénose = maladie de charge
•
ex : absence de (α1→ α4) glucosidase : maladie de Pompe (type 2)
2) Polyosides homogènes de structure :
 Cellulose (= association de nombreux glucose)
3) Polyosides hétérogènes
 Intérêt majeur : glycosaminoglucuroglycanes / glycosaminoglycanes/ GAG
 Condensation d'un dimère :
 hexosamines + acide uroniques
 (souvent glusoamine + acide uronique)
 Rarement libre dans la cellule et souvent avec des protéines : protéoglycanes
 2 type de GAG :
 structure :
 (ex : acide hyaluronique /dermane sulfate / chondroïtine sulfate …)
 sécrétion
 (ex : héparine / mucoïtine sulfate )
Les hétérosides
Non vu