Racemisation des Acides Aminés et L’intérêt Biologique Des Protéines Introduction générale Partie 1 Définition de racemisation Les facteurs influençant sur la racemisation Exemple d’application Partie 2 L’ intérêt biologique des protéines Introduction Les organismes vivants contient des protéines sous forme des assemblage macromoléculaire formés par des enchainements d’acides aminés par contre les peptides et les acides aminés présents en faible quantité. Ce qui est remarquable que ces acides aminés existent dans les organismes vivants sous la forme L. Après la mort d’un organisme vivant les acides aminés (initialement de forme L) se transforment progressivement en forme D. Cette évolution connu sous le nom de la racemisation . Ce transformation est très lente et dépend des conditions physico-chimiques (pH, température…) du milieu. Définition En chimie, un racémique ou racémate est un mélange en proportions égales des énantiomères lévogyre et dextrogyre d'un composé chiral. Autrement dit, pour le cas des molécules contenant un seul carbone asymétrique, fréquentes en chimie organique, un racémique contient à proportions égales les deux formes (L,D). On sait que les acides aminés possèdent un carbone asymétrique, ces molécules existent sous deux forme énantiomères L et D possèdent des propriétés chimiques identiques Puisque les organismes vivants existent seulement sous forme L, la racemisation se produit lorsque la forme énantiomères L se transforment en D jusqu'à l’obtention d’un mélange racémique contenant 50% D et 50 % L de pouvoir rotatoire égale à 0. Si l'acide aminé a deux carbones asymétriques, le changement de configuration d'un seul de ces carbones entraine la formation d'un mélange de deux diastéréoisomères appelés épimères dont les propriétés chimiques et physiques sont différentes. Dans le mélange à l'équilibre, les épimères sont en quantités inégales. Ainsi l'épimérisation de la L — isoleucine conduit à un mélange de L — isoleucine et de D — alloisoleucine. Mécanisme de racemisation Un mécanisme de racémisation des aminoacides libres en solution aqueuse est applicable non seulement aux acides aminés libres mais aux acides aminés liés. Un nucléophile présent dans la solution, 𝑂𝐻 − par exemple, arrache un proton en a de la fonction acide pour donner un cabanions intermédiaire C. Ce cabanions peut fixer un proton donné par l'eau pour conduire à l'autre énantiomère de l'aminoacide. si le substituant R de Aminoacide est attracteur d'électrons et donc capable de stabiliser le cabanions C, la racémisation est plus rapide Les facteurs influençant sur la racemisation 1. La température La racémisation étant une réaction chimique, une augmentation de température implique une augmentation de la vitesse de racémisation. l’expérience montre qu'une erreur de 1° dans l'appréciation de la température implique une erreur de 20 % dans l'évaluation de la constante de vitesse 2. L’influence de l’eau sur la racemisation • La racémisation des acides aminés libres ou liés sous forme de protéines nécessite la présence d'eau. Les os fossiles contiennent suffisamment d'eau indigène (5 à 10 %) pour permettre la racémisation, tandis que dans un os séché à 1 10°C et ensuite chauffé en vase clos à 157°C, le taux de racémisation est pratiquement nul. • La présence d'eau entraine également une hydrolyse de la protéine donnant naissance à une certaine quantité d'acides aminés libres avec une vitesse de racemisation plus grand. 3. L’influence du PH Bada (1972 a) étudie l'influence du pH sur la racémisation de l'acide aspartique à 25°C pour des pH de 0 à 12 ; entre des pH de 5 et 8, valeurs entre lesquelles se situe le pH de la plupart des sites, la vitesse de racémisation est indépendante du pH, à 25° Exemple d’application Datation par la méthode de racemisation La réaction de racémisation s'écrit Aminoacide L Aminoacide D Cette réaction obéit à la loi de vitesse de 1er ordre suivante : −d[L] dt = 𝑘1 [L]-𝐾2 𝐷 (1) Où est la vitesse de la réaction, [L] et [D] les concentrations en aminoacides L et D et k1 et k2 les constantes de vitesse de réaction. Si 𝐾1 ≠ 𝐾2 l'acide aminé a 2 carbones asymétriques on a et l'intégration de l'équation (1) en fonction du temps donne ln Avec: 1+𝐷 𝐿 1−𝐾′ 𝐷 𝐿 1 𝐾1 = 𝐾 ′ 𝐾2 −ln 1+ 𝐷 𝐿 1−𝐾′ (𝐷 𝐿 𝑡=0 = 𝐾𝑒𝑞 =rapport 𝐷 𝐿 = (1 + K ′ )𝐾1 t (2) à l′ équilibre Le rapport D/L au temps t = 0 correspond à l'épimérisation durant l'hydrolyse acide pendant le traitement de l'échantillon réalisé dans des conditions rigoureusement identiques pour chaque échantillon. Pour l'isoleucine (1) la valeur de K' pour les os (chauffés à 150°C pendant 530 h) a été évaluée par Bada (1972 ) à 1/1,38. L'équation (2) s'écrit : ln 𝟏+ 𝐃 𝐋 𝟏− 𝟏 𝟏,𝟑𝟖 𝐃 𝐋 -0,028=(1+ 1 )𝐾 1,38 𝑡 (3) 𝐭 si l'acide aminé a un seul carbone asymétrique, (cas des énantiomères), l'équation se simplifie car: 𝐾1 = 𝐾2 . L'intégration de l'équation (1) en fonction du temps donne alors : 𝐥𝐧 𝟏+𝐃 𝐋 𝟏−𝐃 𝐋 𝐭 − 𝐥𝐧 𝟏+𝐃 𝐋 =𝟐𝑲𝒕 𝟏−𝐃 𝐋 𝐭=𝟎 (4) Par exemple, pour l’acide aspartique le rapport 𝐷 𝐿 au temps t=0 égale à 0,07 et l’équation (3) devient: L'âge t est alors facilement calculé à partir du rapport D/L mesuré, après avoir déterminé la constante de vitesse k . L’intérêt biologique des protéines L'intérêt médicale des protéines l'origine des protéines d'intérêt thérapeutique Le sang la placenta Tissus humaine et animaux La technologie ADN permet le développement de nouveau procédés de production des protéines L'insuline C’est le premier protéine thérapeutique utilisée comme traitement du diabète Hormone de croissance ou le somatotropine: Synthétiser par les cellules endocrines. Il permet de produire les cellules humaine pour nous faire agrandir Les anticorps monoclonaux une class de protéine thérapeutique découverts de plus de 30 ans Afin de pouvoir être utilisés comme thérapie, ils sont produits grâce à une cellule issue de la fusion entre un lymphocyte B et une cellule cancéreuse (myélome) appelée hybridome Produits pharmaceutiques appliques notamment pour le traitement du cancer L’intérêt biologique des protéines dans le corps humain Les protéines, appelée aussi protides Protéines: Partout et Pour tout On distingues de sortes de protéines dans le corps: • Les protéines de structure • Les protéines fonctionnelles Le fonctionnement des protéines Les protéines sont composées d’un enchaînement d'acides aminés. Il existe 21 acides aminés différents, et 8 d’entre eux ne sont pas synthétisés par notre corps. Les protéines alimentaires sont dégradées dans le tube digestif et réduites à leurs constituants, les acides aminés Les différentes catégories de protéines La Whey (lactosérum) Caséine Les protéines d’oeufs Les protéines de Soja Conclusion
