+1 - Cours de chimie générale

Chimie Organique des processus biologiques
+ COO­
H3N
H
R
Les S­2­aminoacides naturels les plus courants
R
Nom
Codes
pKa pKa pKa
(COOH)
(NH3+)
fct S/ R
pI
H
Glycine
Gly
G
2,3
9,6
­
6,0
Groupe alkyle
CH3
CH(CH3)2
CH2CH(CH3)2
CHCH2CH3
CH3
Alanine
Valine
Leucine
Isoleucine
Ala
Val
Leu
Ile
A
V
L
I
2,3
2,3
2,4
2,4
9,7
9,6
9,6
9,6
­
­
­
­
6,0
6,0
6,0
6,0
CH3 ­
Phénylalanine
Phe
F
1,8
9,1
­
5,5
COOH*
HN
H
CH2
Proline
Pro
P
2,0
10,6
­
6,3
Les AA essentiels sont soulignés, $ ctructure entière
R
Nom
Codes
pKa pKa pKa
(COOH)
(NH3+)
fct S/ R
­
­
pI
Avec fonction hydroxyle CH2OH
Sérine
CHOH (R)
Thréonine
CH3
Ser
Thr
S
T
2,2
2,1
9,2
9,1
H2C­
Tyr
Y
2,2
9,1 10,1
5,6
Asn
N
2,0
8,8
­
5,4
Gln
Lys
Q
K
2,2
2,2
9,1
9,0
­
10,5
5,7
9,7
Arg
R
2,2
9,0
12,5
10,8
Tryptophane
Trp
W
2,8
9,4
­
5,9
Histidine
His
H
1,8
9,2
6,1
7,6
­OH
Tyrosine
Avec fonction amino O
CH2CNH2
Asparagine
O
CH2CH2CNH2 Glutamine
CH2(CH2)3NH2 Lysine
NH
(CH2)3NHCNH2 Arginine
5,7
5,6
CH3
HN
CH3
NH
N
R
Nom
Codes
pKa pKa pKa
(COOH)
(NH3+)
fct S/ R
Avec fonction mercapto ou sulfure CH2SH (R)
CH2CH2SCH3
Cystéine
Méthionine
pI
Cys
Met
C
M
2,0
2,3
10,3
9,2
8,2
­
5,1
5,7
Acide aspartique Asp
Acide glutamique Glu
D
E
1,9
2,2
9,6
9,7
3,7
4,3
2,8
3,2
Avec fonction carboxylique
CH2COOH
CH2CH2COOH
pI = point isoélectrique, pH auquel l'ampleur de la protonation = à celle de la déprotonation (moyenne arithmétiue des 2 pka de l'AA).
C'est au point isoélectrique que les molécules s'agrègent et que les protéines peuvent cristalliser.
+ COO­
H3N
H
dans chaîne latérale R R
Groupe fonctionnel Ac. carboxylique
Ion imidazolium
+N
N­H
ds résidu AA (charge à pH 7)
4,76
 Asp, Glu (­1)
6,95
 His (~0)
Thiol ­CH2SH
10,3
 Cys (~0)
Ion alkylammonium
­(CH2)4NH3+ 10,66
 Lys (+1)
+NH2
­(CH2)3NHCNH2
12,5
 Arg (+1)
Eau
H2O
15,74
Alcool
­CH2OH
­CH2­Ph­OH
16,00
Guanidino
H
­CH2COOH
pKa
 Tyr, Ser (0)
Rôle catalytique de résidus ionisables d'AA
Acides Aminés Groupe
pH Charge nette
Principales fonctions
réactionnel résidu à pH 7
Aspartate
­COO­
3,7
­ 1
Fixation de cations
Transfert de H+ ­COO­
4,3
­ 1
Fixation de cations
Transfert de H+ Imidazole
6,1
~ 0
Transfert de H+ ­S­
8,2
~ 0
Liaison covalent de gr. acyle
­OH
10,1
0
Liaison H avec des ligands
­NH3+
10,5
+ 1
Fixation d'anion
Guanidinium
12,5
+ 1
Fixation d'anion
­CH2OH
~16
0
Liaison covalente de gr. acyle
Glutamate
Histidine
Cystéine
Tyrosine
Lysine
Arginine
Sérine
Le pH influence la vitesse des réactions enzymatiques
+HA....BH+
Inactif
+HA....B
Actif
A....B
Inactif
Les 3 variétés ioniques des résidus du site actif de la papaïne (enzyme présente dans le katex de la papye). His
Cys
CH2
S HH
Cys
CH2
CH2
CH2
­
S
N + NH
Inactif
His
pKa = 4,2
H
N + NH
His
Cys
CH2
CH2
S
H
N
NH
Cys
CH2
S­
pKa = 8,2
Actif
His
CH2
N
Inactif
NH
Vitesse de réaction relative
Rélation entre le pH et la vitesse de réaction en présence de papaîne
Une courbe en cloche est la superposition de 2 courbes de titrages Déprotonation d'un AA du site actif B
Déprotonation d'un AA du site actif A
pKa=4,2 pKa=8,2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pH L'influence du pH sur la vitesse d'une réaction enzymatique peut fournir une indication sur la nature des résidus ionisables d'acides aminés présents au site actif de l'enzyme. Transporteur d'électrons Les plus importants transporteurs d'e­ sont:
 Coenzymes FAD, FMN (Flavine Adénine Dinucléotide, Flavine MonoNucléotide), NADH, NADPH...
 Les cytochromes fixés
(groupe heme contenant cation Me) entité heme
 Les centres Fe­S (Fe passant de l'état Fe II à Fe III))
Protéine à centre Fe­S (à fer non­hémique)
 à centre mononucléaire (FeS),  à centre binucléaire (Fe2S2)*,  à centre tétranucléaire (Fe4S4)*,
Quelle que soit la complexité du centre, les protéines à centre fer­soufre ne transportent qu'un seul électron à la fois.
* La stoechiométrie ne tient pas compte des atomes de S de la cystéine
http://arpe6.snv.jussieu.fr/coursvt/images_7/figure_4.html
Potentiels de réduction std Demi­réactions de réduction
E° (V)
½ O2 + 2H+ + 2e­  H20
0,82
Fe3+ + e­  Fe2+
Photosystème P700
NO3­ + e­  NO2­
0,77
0,43
0,42
Cytochrome f, Fe3+ + e­  Fe2+
Cytochrome a, Fe3+ + e­  Fe2+
Cytochrome c, Fe3+ + e­  Fe2+
Cytochrome c1, Fe3+ + e­  Fe2+
0,36
0,29
0,25
0,22
Ubiquinone (Q) + 2H+ + 2e­  QH2
0,10
Cytochrome b (mitochondrial), Fe3+ + e­  Fe2+
0,08
Fumarate + 2H+ + 2e­  succinate
Cytochrome b5 (microsomial), Fe3+ + e­  Fe2+
0,03
0,02
Oxaloacetate + 2H+ + 2e­  Malate
Pyruvate + 2H+ + 2e­  Lactate
­ 0,17
­ 0,18
Demi­réactions de réduction
E° (V)
Acétaldéhyde + 2H+ + 2e­  Ethanol
FMN + 2H+ + 2e­  FMNH2
­ 0,20
­ 0,22
FAD + 2H+ + 2e­  FADH2
­ 0,22
Glutathion (oxydé) + 2H+ + 2e­  2 glutathions réduits
Acide lipoïque + 2H+ + 2e­  acide dihydrolipoïque
NAD+ + 2H+ + 2e­  NADH + H+
NADP+ + 2H+ + 2e­  NADPH + H+
Lipoyl déshydrogénase (FAD) + 2H+ + 2e­  Lipoyl déshydrogénase (FADH2)
­ 0, 23
­ 0,29
­ 0,32
­ 0,32
2H+ + 2e­  H2
­ 0,42
Ferrédoxine (épinard), Fe3+ + e­  Fe2+
­ 0,43
­ 0,34
D'après Loach, P.A. (1968) in Handbook of biochemistry: Selected Data for Molecular Biology, H.A. Sober ed. (Cleaveland, Ohio: CRC Press).
Exemples de réactions oxydoréductions H
NAD+ + 2H+ + 2e­  NADH + H+ 0,32
Oxaloacetate + 2H+ + 2e­  Malate ­ 0,17
Fumarate + 2H+ + 2e­  succinate 0,03
FAD + 2H+ + 2e­  FADH2
­ 0,22 Attention: H+ + 2e­ = H­ (hydrure) NADH est un donneur d'hydrure
Exercice
Expliquez laquelle de ces deux liaisons doubles C=C est la plus nucléophile? Celle du butène ou celle de la but­3­ène­2­one?
Inventaire des réactions importantes
Les réactions importantes en chimie des processus biologiques sont:
­ Additions électrophiles sur C=C ­ Substitutions nucléophiles
­ Addition nucléophiles sur composés C=O
­ Substitutions nucléophiles sur composés C=O
­ Condensation entre composés C=O
­ Eliminations
­ Oxydations et réductions
Les mécanismes chimiques des biotransformations peuvent êtres compris grâce à la chimie organique.
Additions électrophiles sur C=C Les Additions électrophiles sont courantes dans les voies de biosynthèse des stéroïdes et autres terpènes. Linalyl diphosphate
PPO
CH3
­Terpinéol
CH3
+
CH3
CH3
CH3
+ H3O+ 3HC
CH3
3HC
CH3
3HC
+
CH3
3HC
OH2
formation d'un
CC allylique E
par départ PPO
addition E
intramoléculaire
addition d'eau
formation lien C­O
CH3
+
OH2
3HC
CH3
OH
OH2
transfert de H+ et formation
de l'alcool
L'E est un C appauvri en e­ ou chargé + (CC) sur lequel s'additionne une C=C (Nu) issue de la molécule. Substitution Nucléophile SN1
Les réactions de type SN1 interviennent dans de nombreux processus bio­
chimiques. Ex: transformation du géranyl diphosphate en géraniol.
SN1 en biochimie:
 départ du GP (­OPP) et formation du CC
 réaction du CC avec le Nu (H2O)
CH2
OPP
+
CH2
OH2
+ H2O
 produit de substitution nucléophile
CH2 OH + H3O+
Géraniol
Substitution Nucléophile SN2
Transformation de la norépinéphrine en épinéphrine (adrénaline):
 l'azote Nu de l'amine réagit s/ le C électrophile du gr Me lié au S, la S­adénosylhomocyctéine joue le rôle du GP, méca SN2. CH3
H
HO
H2N
HO
S+
­OOC
HO
+
H
Adénine
O
NH3+
Norépinéphrine
OH
OH
S­adénosylméthionine
HO
H
HO
+
H
NHCH3
HO
Epinéphrine
(adrénaline)
S
­OOC
NH3+
Adénine
O
OH
OH
S­adénosylhomocystéine
Substitution Nu sur C sp3
Les coenzymes NADH et NADHP sont des donneurs d'hydrures (H­), TB Nu. L'addition Nu d'un hydrure permet de transformer l'acétoacétyl­ACP (Acyl Carrier Protein) en 3­hydroxybutyryl­ACP lors de la biosynthèse des acides gras.
H
O
O
C
C
CH3 H
C
S­ACP
H
Acétoacétyl­ACP
H
O
C
N
NADPH
réducteur
NH2
H
OH
CH3 O
H
C
H
C
C
S­ACP
H
Acétoacétyl­ACP
Au bilan: réduction d'une cétone en alcool
NADH: forme réduite de la Nicotinamide Adénine Dinucléotide
NADPH: forme réduite de la Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate
+
N
NADP+
oxydant
O
C
NH2
D'ou provient la régiosélectivité de la réaction?
O
O
C
C
CH3 H
C
OH
C
S­ACP + NADH
CH3 H
H
2 sites de réaction possibles
Acétoacétyl­ACP
O
H
C
C
S­ACP
H
Acétoacétyl­ACP
+ NAD+
D'ou provient la régiosélectivité de la réaction?
Lys­250
Tyr­85
Arg­101
Lys­56
NH3
+
R
NADH N
O
C
CH2
NH2
H
H3C Le S est donneur d'e­, le C du C=O de la fct thioester est moins électrophile
His­195
ACP­S
O
H
N
NH
C
C O
AA ?
Le site actif de l'enzyme procure un positionnement des réactifs et catalyse le site de réaction (ici protonation de l'O du groupe C=O). Les réactions enzymatiques peuvent êtres jusqu'a ~109 x plus rapides que les réactions non catalysées.
Structure­activité
Partie active donneur d'H­
H
NADH
H
NH2
N
NADPH
Qu'est ce qu'un Cofacteur?
Cofacteurs
Ions essentiels
Ions activateurs
(peu liés)
Cosubstrats
(peu liés)
Ions métalliques de métalloprotéines
(fortement liés)
fixé solidement
à un métalloenzyme
dont ils restent solidaires
Coenzymes
Groupes
prostétiques
(fortement liés)
Est lié par des liens non cavalents.
Ne quitte jamais
Quitte l'enzyme après la protéine, ils sont
réaction et est recyclé solidaires de dans une autre réaction l'enzyme
enzymatique.
Catalyse enzymatique et cinétique
∙ Les catalyseurs stabilisent les états de transitions
E
Etat de transition
E
Etat de transition
A­B
E
A+B
Avancemt réact.
A
B
E
Etat de transition
A­B
Avancemt réact.
influence de la fixation
de substrat à l'enzyme
E
A
B
A­B
Avancemt réact.
Rôle de l'état de
transition
∙ Les mécanismes des réactions enzymatiques font presque toujours appel à une catalyse acide­base.
∙ Maintes réactions enzymatiques de transfert de groupe mettent en jeu la catalyse covalente:
A­X + E
A + X­E
X­E + B B­X + E
∙ La vitesse des réactions enzymatiques est influencée par le pH:
+HA....BH+
Inactif
+HA....B
Actif
A....B
Inactif
∙ La vitesse maximale d'une réaction catalysée est limitée par la vitesse de diffusion des substrats.
Une réaction qui forme des produits à chaque collision entre molécules de réactifs est contrôlée par la diffusion (= vitesse limite physique supérieure pour des réactions en solutions).
La fréquence de rencontre entre un soluté et une molécule d'enzyme peut atteindre 108 à 109 M­1s­1 ( à comparer à la + rapide des réacion unimoléculaire // vitesse vibration moléculaire ~ 1012 à 1013 s­1).
La fréquence peut être > encore, si il y a une attraction électrostatique
Dans une enzyme l'étape limitante et celle qui forme le complexe ES ∙ La fixation des substrats est l'étape cruciale de la catalyse enzymatique.
­ effet de voisinage
v  de 104 à 105 ­ stabilisation de l'état de transition
­ catalyse proprement dite (Ac­B ou covalente)
v  d'1 fact. 10 à 100
∙ La mise en bonne place des réactifs s'accompagne d'une perte d'entropie: réaction de 2 molécules au site actif // réaction intramoléculaire. O
H3C­C­O­ ­ Br
+
H3C­C­O­ O
O
H2C­C­O­ ­ Br
H2C +
H2C­C­O­ O
O
H2C­C­O­ ­ Br
+
H2C­C­O­ O
O
O
­C­O­ ­ Br
+
­C­O­ O
O
H3C­C
H3C­C O
O
H2C­C
O
H2C
H2C­C O
O
­C
­C O
H2C­C O
O
O
+ ­O­ ­ Br
+ ­O­ ­ Br
O
H2C­C
O
Cst de vrel
O
+
­O­ ­ Br
+ ­O­ ­ Br
1
103
2 x 105
5 x 107 NAD+ ou NADP+ et thermodynamique
Le cycle pyrimidinium dans le NAD+ ou NADP+ est aromatique, il est donc stabilisé par résonance ou énergie de délocalisation des e­ pi. ∆G
OH
CH3 O
H
C
C
C
H
H
H
O
C
S­ACP
H
N
NH2
cycle NON aromatique
NADPH
couplage
H
O
O
C
C
CH3 H
C
O
C
NH2
+
S­ACP
N
cycle aromatique
NADP+
H
Les réactions sont couplés dans les systèmes biologiques, une partie de l'énergie libre emmagasinée dans l'alcool provient de l'oxydation de NADPH en NADP+.
Formation d'imines
La transformation d'une cétone en imine est une réaction intervenant dans les voies de biosynthèse des acides aminés
2­0
O
C
CH3 3P0CH2
H
COO­
H
C
+
+
H
2­0
NH2
H
H
C
H
OH H
+
+
N
CH3 Pyruvate
3P0CH2
N
OH N
CH3 C
COO­
+ H2O
CH3 Pyridoxamine phosphate
(dérivé de la vitamine B6)
Imine
(interm. synth. Ala)
Formation d'acétals
La formation d'hémiacétals et d'acétals est la clé de voûte de la chimie des sucres. Le glucose, par ex, existe à l'état d'équilibre entre la forme ouverte (aldéhyde + alcool) et une forme cyclisée (hémiacétal cyclique). En outre les molécules de glucose peuvent aussi se connecter entre elles pour former l'amidon et la cellulose gràce à la formation d'acétals intermoléculaires. Exercice
Proposez un mécanisme pour cette étape de la ­oxydation intervenant au cours du processus de dégradation des acides gras. HS­CoA est l'abréviation du coenzyme A, une molécule présentant un groupe thiol.
O
O
O
R­CH2­CH2­C­CH2­C­SCoA
HS­CoA
R­CH2­CH2­C­S­CoA + CH3­C­SCoA
ajoutez si besoin est une B et/ou un H­A
O
Addition conjuguée­1,4 (Michaël)
Exemple de l'hydratation du fumarate en malate, l'une des étapes du cycle de l'acide citrique permettant la transformation de l'acétate en CO2.
H
H
O
Base
H
OH
COO­
­OOC
H
H
­OOC
­
H
Fumarate
OH
COO­
H­A
H
­OOC
H
H
Malate
COO­
Substitution Nu s/ les composés carbonylés
L'hydrolyse de la liaison amide en position C­terminale des protéines par la carbopeptidase, constitue un exemple représentatif de ce type de processus.
R'
H
H
O
H
O
R'
N
C
C
O
C
H
C
H­A
Base
R
O­
R'
HO
H
O
N
C
C
C
O­
H
R
O
H
O­
H
+
N
O
C
C
H
OH
R
O­
Condensation entre composés carbonylés
Les réactions de condensation permettent de créer ou de rompre des liens C­C dans les systèmes biologiques.
Une étape de la synthèse du glucose à partir du pyruvate:
O
2­O PO­CH ­CH­C
3
2
O
H + CH2­C­CH2­OPO32­
OH
Base
OH
2­O PO­CH ­CH­CH
3
2
CH­C­CH2­OPO32­
OH
OH
dihydroxyacétone
phosphate
glyceraldéhyde­
3­phosphate
O
OH
fructose­1,6­bis
phosphate
Condensation de Claisen de conversion de l'acétyl­CoA en acétoacétyl­CoA:
O
+
C
CH3
O
SCoA
Base
C
CH3
CH3
SCoA
acétyl­CoA
O
O
C
C
+ HSCoA
SCoA
acétoacétyl­CoA
Réactions d'élimination
Dans les voies métaboliques l'élimination la plus fréquente est de type E1cB.
Le substrat est en général un alcool (X = OH) ou un alcool protonné (X = OH2+) et le H qui est éliminé est en général acide car adjacent à un groupe C=O.
­hydroxycarbonyles
composés ­insaturés
produits de la r. d'aldolisation
grâce à l'élimination
H
HO
H
N
His
C
H
H
HO
C
C
CH3 O
C
SH
C
CH3 H
H
N
­hydroxy
thioester
H
N
+N
H
O­ H
O C
C
C
SH
CH3 C
SH
H
thioester insaturé
His
Déshydratation d'un ­hydroxythioester pour former thioester insaturé au cours de la biosynthèse des acides gras.
Exercice
Proposez un mécanisme pour la conversion du 3­phosphoglycérate en phosphoénolpyruvate (PEP) lors de la glycolyse.
OPO32­ OPO32­ HO­CH2­CH­COO­ CH2=CH­COO­ En présence d'un site basique et d'un site acide
+
H
:N
Oxydations et réductions
L'oxydation des alcools se fait par transfert d'hydrure:
B
H
O
H
C
*
H
O
C
NH2
N
Alcool
réducteur
O
C
+
H
H
+
NAD+
oxydant
NH2
+ +B­H
N
composé carbonylé
oxydé
O
C
NADH
réduit
La réaction à lieu en 1 étape sans intermédiaires.
Lorsque la B soustrait le proton du groupe O­H, les électrons de la liaison O­H basculent pour former le liaison C=O et un hydrure (H­) est transféré sur NAD+. Ce qui est très différent de l'oxydation de laboratoire ou cet hydrogène est éliminé sous forme de H+.
* Addition Nu sur système conjugué: C=C­C=N+ // C=C­C=O
Oxydation du point de vue themodynamique
Le NAD+ est une composante de l''acool déshydrogénase, une enzyme du foie qui oxyde les alcools en libèrant de l'énergie. Une partie de cette E est emmagasinée dans le NADH réduit et pourra être utilisé ensuite pour provoquer d'autres réactions biochimiques essentielles.
∆G
OH
H
H
H
C
N
O
C
NH2
cycle NON aromatique
NADH
couplage
H
O
O
C
NH2
+
C
N
NAD+ cycle aromatique
Les réactions de réduction en milieu biologique sont tout simplement l'inverse des réactions d'oxydation: le NADH peut transférer un hydrure sur une fonction C=O par un mécanisme d'addition Nu.
H
A
H
O
C
composé carbonylé
oxydant
H
+
O
C
H
HO
NH2
H
C
N
+
+
N
Alcool
réduit
NADH
réducteur
NAD+
oxydé
O
C
NH2
Réduction du point de vue themodynamique
L'énergie emmagasinée dans le NADH réduit est utilisé pour réaliser la réduction endothermique du C=O en fonction alcool.
∆G
OH
H
H
H
C
N
REDUCTION
couplage
C
NH2
cycle NON aromatique
NADH
OXYDATION*
H
O
O
C
O
C
NH2
+
N
cycle aromatique
NAD+ *NADH est oxydé dans les mitochondries pour produire de l'énergie chimique potentielle sous forme d'ATP.
Réduction du pyruvate et stéréospécificité
La réduction du pyruvate est l'étape finale du métabolisme anaérobie du glucose. COO­
C=O
+ NADH
LDH
COO­
HO
C H
CH3 CH3 Pyruvate
L­Lactate
+ NAD+
Le coenzyme NADH (ou NADPH) et le substrat à réduire (ici le pyruvate), sont maintenu dans le site actif de l'enzyme Lactate DésHydrogénase (LDH) par des liens non covalents avec des AA de la protéine. L'orientation relative du substrat et du cosubstrat sont à l'origine de la stéréospécificité de la réaction.
Arg­171 maintient le groupe carboxylate du pyruvate alors que His­195 donne un proton au groupe C=O de manière à former le produit stéréospécifique. Site actif de la LDH avec en son sein la NADH (brun) et le pyruvate (vert)
Liens non covalents impliqués: ponts H, électrostatiques, van der Waals Site actif de l'enzyme LDH et mécanisme de réaction
Lys­250
Tyr­85
Lys­56
Arg­101
Participation du coenzyme NADH
= donneur d'H­
NH3
+
R
NADH N
O
C
His­195
CH2
NH2
H
H3C Pyruvate
O
C
C O ­ O
H
Note: le transfert d'hydrure (H­) est souvent renseigné comme étant un «transfert de deux électrons et d'un proton».
HN
H
+ NH
C NH
(CH2)3
Arg­171
H
N
NH
Participation de l'enzyme LDH
= Acide Brônsted
Changements de forme au niveau du site actif
Arg­171 positionne le pyruvate et Arg­101 le NADH. Ces groupes d'ancrages sont comme le déclencheur d'un piège à souris, ils induisent une séquence de changement de forme du LDH qui plie la protéine au dessus du substrat amenant en position d'attaque His­195 qui va protonner le groupe C=O (catalyse acide) et former le groupe ­OH de l'acide lactique. Le substrat acquiert une charge positive site d'attaque des électrons de l'hydrure en provenance de NADH. NAD+ et l'acide L­
lactique sont produits.
Résumé du cycle catalytique
1) L'enzyme LDH fixe le coenzyme (cosubstrat) via la fixation du cycle pyridine (Tyr­85), le groupe adénine est enfoncé dans une poche hydrophobe, tandis que le pont pyrophosphate est fixé de manière électrostatique à deux résidus un d'Arg et un de Lys. Le cycle nicotinamide gît dans une fente au sien de la protéine. Le groupe C=O du substituant 3­
carboxamide forme une liaison H spécifique avec l'apoenzyme. L'ensemble forme l'haloenzyme,
2) l'haloenzyme acceuille le substrat pyruvate et le fixe par Arg­171 et Arg­101,
3) Une modification conformationnelle positionne His­195 au dessus du substrat, un transfert de H+ est opéré de l'His vers l'O du C=O du pyruvate,
4) NADH transfert un hydrure vers le C du C=O protonné du pyruvate, 5) Le L­lactate et le NAD+ quittent le site actif, la fonction amine de l'His est reprotonnée par une molécule d'eau.
Réaction inverse d'oxydation du lactate
Lys­250
Tyr­85
Lys­56
Arg­101
R
NH3
+
O
C
+
N
Participation du coenzyme NADH
Accepteur d'H­
NAD+ Lactate
His­195
CH2
NH2
H
O
C
H3C C O ­ O
H
H
+ NH
C HN
NH
(CH2)3
Arg­171
H
N
NH
Participation de l'enzyme LDH
= Base
Eudes cristallographiques au R­X NADH dans son site actif Modèle moléculaire du NAD représenté d'après des données de l'analyse cristallographique au R­X de l'enzyme humaine alcool déshydrogénase humaine et points d'attachements de la molécule.
NADH (NAD) est un cofacteur de l'enzyme alcool déshydrogénase , il est maintenu dans le site actif de l'enzyme (environement chiral) par des liens non covalents. NADH dans son site actif « The image on the left is a close­up view of the residues neighbouring NADH in the active site. The image on the right shows the whole enzyme (the enzyme is actually a dimer and only one half is shown for clarity). The residues making up the active site are shown in CPK mode. »
http://users.ox.ac.uk/~mwalter/ voir Biosynthesis
Autre représentation
NADH dans son site actif est capable de recevoir une molécule (ou partie de molécule) hôte Exercice
La transformation biologique d'un aldéhyde en thioester se déroule en deux étapes: (1) addition Nu d'un thiol sur un aldéhyde our donner un hémithioacétal (2) oxydation de celui­ci par NAD+. Donnez la structure de l'intermédiaire hémithioacétal et proposez un mécanisme pour ces deux étapes.
O
R­CH2­C­H
hémithioacétal
NAD+
O
R­CH2­C­S­R'
Exercice
La décarboxylation d'un ­cétoacide, processus courant en chimie biologique, se déroule suivant un mécanisme proche d'une réaction de rétroaldolisation. Proposez un mécanisme pour l'une des étapes du cycle de l'acide citrique, représentée ci­dessous.
O
­OOC
O
O­ O
H+
­OOC
CH2COO­ ­Cétoacide
COO­ + CO2 ­Cétoglutarate
Exercice
Un des processus biologique permettant de convertir une amine en cétone se déroule en 2 étapes: (1) oxydation de l'amine par NAD+ pour donne l'imine puis (2) hydrolyse de l'imine pour donner une cétone et de l'ammoniaque.
+NH
3 NAD+
COO­ ­OOC
Imine O
H2O
­OOC
Glutamate
COO­ + NH3 ­Cétoglutarate
Donnez l'imine intermédiaire et proposez un mécanisme pour ces deux étapes.