LES LIPIDES I- Définition: Molécules organiques insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques (acétone, Chloroforme, éther…). Ils constituent 1 groupe très hétérogène mais avec 1 grand point commun: ils présentent un grand nombre de groupements non polaires lipide est soit une molécule complètement apolaire (lipides neutres) bipolaire = amphiphile ou amphipathique avec 1 tête polaire liée à 1 chaîne fortement apolaire (queue) : Rôles: # 20% du poids du corps Réserve énergétique dans les adipocytes (1g lipides => 9kCal) Constituants essentiels des membranes Rôle de précurseurs : vitamines, hormones stéroïdes et sexuelles , prostaglandines. II- Les acides gras Ils sont monoacides, linéaires, à nombre par de carbones, soit saturés soit insaturés. Ce sont des acides carboxyliques R-COOH, R= chaîne aliphatique carbonée de longueur variable Formule générale: (CH)3-(CH)n-COOH Le 1er carbone est le carboxyl 1- AG saturés: C4: acide butanoïque ou butyrique : C6: ‘’ hexanoïque = caproïque C8: ‘’ octanoïque = caprylique 3 CH3-(CH2)2-COOH ou CH3 2 4 C1OOH AG chaîne courte C10: ‘’ décanoïque = caprique C12: ‘’ dodécanoïque = laurique C14: ‘’ tétradécanoïque = myristique C16: ‘’ hexadécanoïque = palmitique C18: ‘’ octadécanoïque = stéarique AG chaîne moyenne CH3-(CH2)14-COOH 15 13 11 9 7 CH 14 12 10 8 6 16 3 5 3 4 2 C1OOH C20: ‘’ arachidonique C22: ‘’ béhénique C24: ‘’ lignocérique C26: ‘’ cérotique AG chaîne longue … Le nom courant rappelle son origine. Pas d’insaturation => Cn : 0 Nombre de carbones Chez les plantes sup et animaux, les AG les + communs ont de 14 à 20 C, avec nette prédominance de ceux à 16 et 18 C. Les AG avec un nb de C > 24 : essentiellement des composants des cires protectrices synthétisées par les plantes, bactéries et insectes. 2- AG insaturés: Représentent plus de la ½ des AG des pltes et animaux Ils possèdent une double liaison: acides monoéthyléniques ou monoinsaturés plusieurs doubles liaisons: ac. Polyéthyléniques ou polyinstaurés a- AG monoinsaturés: 1 seule double liaison quel l’on peut exprimer soit en partant: du carboxyle (1er carbone): le symbole est D du Méthyl (dernier): le symbole est ω (la plus courante) Ex: l’acide palmitoléique = C16 : 1D9 ou C16 : 1ω7 2 4 1 CH3 6 8 6 4 2 14 12 10 9 3 5 7 16 C1OOH CH3-(CH2)5-CH CH-(CH2)7-COOH l’acide oléique = C18 : 1D9 ou C18 : 1ω9 1 CH316 14 12 10 9 3 5 7 9 8 6 2 4 6 8 4 2 C1OOH CH3-(CH2)7-CH CH-(CH2)7-COOH Très abondant dans les graisses végétales et animales La présence d’1 double liaison entraîne une isomérie Cis-Trans Les AG naturels sont Cis: CH=CH CH2 CH2 CH2 Isomérie Trans: CH=CH CH2 b- AG polyinsaturés: Famille linoléïque (ω6) Acide linoléïque C18: 2 ω6,9= C18: 2D 9,12 = diéthylénique, AG indispensable AG en C18 avec 2 doubles liaisons ω6,9 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH CH3 1 3 5 8 11 2 4 6 12 10 9 7 9 8 6 7 5 4 2 3 C1OOH Dans l’organisme, il conduit par voie enzymatique à l’acide arachidonique Acide arachidonique C20: 4ω6,9,12,15= C20: 4D 5,8,11,14 = polyéthylénique (formule dans polycopié). En raison des doubles liaisons, il est presque cyclique. C’est un constituant des mb plasmiques. Famille linolénique (ω3) Acide a linolénique C18: 3ω3,6,9 = C18: 3D 9,12,15 = triéthylénique. CH3 3 15 6 12 9 1 2 9 7 8 6 5 C1OOH 3 4 2 Acide g linolénique C18: 3ω7,10,13 = C18: 3D 6,9,12 indispensable. L’acide arachidonique donne naissance aux autres molécules à 20C: eicosonoïdes: prostaglandines et leucotriènes par action de la cyclooxygénase et lipoxygénase Les prostaG: 20C dont 1 cycle à 5 atomes de carbone (voir polycopié PGE1) Molécules liposolubles = agents de signalisation para et autocrine qui agissent sur les plaquettes, utérus et endothélium: PGE1, PGE2, PGD et PGF. Les leucotriènes: synthèse principalement dans les leucocytes 2 classes: B4 et LTB4 H OH COOH Rôle chimiotactique pour les leucocytes sur les sites d’inflammation LTC4, LTD4, LTE4. Rôle dans la broncho-constriction. c- les AG atypiques: AG à nombre impair de carbone (graisses animales, microbes) AG avec des modifs de la chaîne carbonée insaturations avec des substitutions avec des cyclisations. Exemples : Insaturations particulières: Config Trans: ac trans-vaccenique = isomère trans de l’ac. Oléïque: C18: 1D 11 Positions anormales: généralement on a vu D 9,12,15… on peut trouver du C11: 1D 10 dans la graisse des cheveux de l’adulte (pas de l’enfant) = anti-fongique Nb impair Doubles liaisons conjuguées chez les plantes: C18: D 9,11,13 Substitutions: Hydroxylations: dans AG du cerveau (ac cerébronique), de certains microbes , huiles ou cires végétales. CH3-(CH2)7-CH CH-(CH2)12-CHOH-COOH 24C Ramifications: souvent des méthylations Le canard enduit ses plumes de graisses constituées d’EG en C10 ou C11 tétraméthylés en position 2,4,6,8. Cyclisations: - Acides cyclopenténiques Huiles de graines, arbre tropical (CH2)n-COOH n=10 ou 12 C16 ou C18 - Prostaglandines III- Les alcools Les lipides sont constitués d’alcools, il existe 2 classes 1- les alcools aliphatiques saturés ou non Le principal saturé est le Glycérol = trialcool CH2OH CHOH CH2OH Alcools aliphatique insaturé: - les dolichols = polymères de 2-methylbutadiène pouvant porter 90 carbones (structure sur le polycopié) - La sphingènine ou sphingosine (structure sur le polycopié) 2- les alcools cycliques saturés ou non L’alcool cyclique saturé dans les lipides est l’inositol, il existe de nombreux isomères. OH OH OH OH 1 2 OH HO 3 OH OH HO OH 6 HO 5 4 Inositol 1, 4, 5 Triphosphate = 2nd messager OH Myo inositol Cis inositol L’alcool cyclique insaturé retrouvé dans les lipides est le cholestérol (structure sur polycopié) 18 19 11 12 CH3 21 CH3 20 22 13 17 CH3 C D 1 14 16 23 2 9 24 10 8 15 25 B A 3 7 27 26 OH 4 5 6 3 cycles hexagonaux, 1 cycle pentagonal 1 fonction alcool en C3 , 1 double liaison en D5 N’existe que dans les graisses animales Précurseur d’hormones et vitamines. IV- Les lipides simples Ce sont des esters d’acides gras que l’on classe en fonction de l’alcool: Glycérides: esters du glycérol cérides: esters d’alcools à longue chaîne stérides: esters du stérol (alcool polycyclique) 1- les glycérides Le glycérol = triol ; par estérification on pourra avoir un mono ester monoglycéride un diester diglycéride un triester triglycéride (TG) Lorsque les AG du di ou tri ester sont identiques di ou triglycéride homogène. Dans le cas contraire di ou triglycéride mixte. Les Triglycérides sont des lipides neutres O CH2-O-C-R1 * * O CH2-O-C-R OH aCH 1 2 bCHOH CHOH 2 OH aCH 3 2 CH2OH a -monoglycéride glycérol CH2OH CHOH CH-O-C-R O CH2OH CH2-O-C-R2 O b -monoglycéride O CH2-O-C-R O CH-O-C-R O CH2-O-C-R O CH-O-C-R O CH2-O-C-R1 O CH-O-C-R2 CH2OH CH2-O-C-R O CH2-O-C-R3 O triglycéride (homogène) triglycéride (mixte) * a b -diglycéride (homogène) * a a’-diglycéride Mixte : R1 = R2 Homog: R1 = R2 chirale *CMolécule ou C = C chiral 2 b En chimie, un composé chimique est chiral s'il n'est pas superposable à son image dans un miroir. Si une molécule est chirale, elle possède deux formes énantiomères : une lévogyre (qui tourne à gauche) et une dextrogyre (qui tourne à droite) qui font tourner un rayonnement polarisé de manière opposée. Ex: 1 Palmityl 2, 3 dioléylglycérol: C16 C18: 1 D9 CH2OH 1 CHOH 2 CH2OH 3 O O CH2-O-C-(CH2)14-CH3 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-C-O-CH CH2-O-C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3 O O CH2-O-C-R1 O = TG, réserve énergétique R2-C-O- CH importante + 3 AG Très apolaires, CH2-O-C-R3 solubles dans acétone O Hydrolyse des triglycérides La lipase, enzyme du suc pancératique hydrolyse les TG en monoG + 2 AG. O L’hyrolyse est complète dans tissu CH2OH CH2-O-C-R1 adipeux car fait intervenir la lipase O O + 2 R-COOH hormonosensible, puis une mono R2-C-O- CH R2-C-O- CH CH2-O-C-R3 O CH2OH Monoglycéride Glycéride lipase pour donner Glycérol + 3 AG 2- les cérides: Principaux constituants des cires végét., animales et bactériennes Monoesters d’AG et d’alcools aliphatiques à longue chaîne (en général alcools primaires à Nb pair de C, saturés et non ramifiés). CH3-(CH2)n-COOH AG + HO-CH2-(CH2)n’-CH3 Alcool gras CH3-(CH2)n - C - O- CH2- (CH2)n’-CH3 O Liaison ester Céride La longueur des chaînes carbonées varie de 14 à 30C pour l’AG et de 16 à 36 C pour l’alcool gras. Ex: Palmitate de Cétyle : alcool cétylique = CH3-(CH2)15-OH C16 16 1 O O 16’ 1’ CH3-(CH2)14- C - O- CH2- (CH2)14-CH3 O Molécules insolubles dans l’eau et solubles dans le benzène et chloroforme. 3- les stérides: Ce sont des esters du cholestérol: estérification d’un AG sue rla fonction alcool en C3 du cholestérol. Cholestérol, très important, apporté par l’alimentation et synthétisé par le foie • Transporté par le sang dans les lipoprotéines • Constituant des membranes rôle dans la fluidité • Précurseur de 3 groupes de molécules: les hormones stéroïdes, Vitamine D3 et acides biliaires Ex: Oléate de cholestérol: C18: 1D9 (ou 1ω9) CH3 CH3 CH3 O C O CH3 V- Les lipides complexes: Ils sont classés par rapport à la molécule qui fixe les AG: soit le glycérol les glycérophospholipides les glycéroglycolipides soit une base sphingoïde sphingolipides 1- glycérophospholipides: Constitués d’acide phosphatidique et d’alcool Acide phosphatidique (AP) = Glycérol + 2 AG+ H3PO4 R1-CO-O-CH2 R2-CO-O-CH O CH2-O-P-O O Les 2 AG ont une longue chaîne C > 14, l’AG en position 2 est souvent instaurés Molécule acide car 2H mobiles de l’AP Au pH sanguin (7,3 – 7,4) les 2 fonctions acides sont ionisées. O CH2-O-C-R1 O CH2-O-C-R1 O R2-C-O- CH O R2-C-O- CH O CH2-O-P-OH O O CH2-O-P-O-X O HO -X Glycérophospholipide En fonction du 2ème alcool on a différentes classes: Sérine AP -CH2-CH-NH3+ COO Choline Ethanolamine AP -CH -CH -NH+ 2 -CO2 phosphatidylsérine 2 3 + 3 CH3 phosphatidylethanolamine Inositol R1-CO-O-CH2 R2-CO-O-CH O CH2-O-P- O 2 - 16 O 3 4 5 (le + fréquent dans les lipides = myoinositol) CH 3 + AP -CH2-CH2-N CH3 CH3 Phosphatidylcholine ou lécithine (Ammonium quaternaire, Cerveau, foie, jaune d’œuf) Les glycérophospholipides sont: des molécules amphipatiques: 2 pôles : 1 hydrophobe dû à l’AG 1 hydrophile dû à l’ester phosphorique Amphotères car possèdent à la fois une fonction acide apporté par le 3HPO4 basique apportée par Sér ou Choline Voir représentations schématique sur polycopié. + - 2- glycéroglycolipides: Les C1 et C2 sont estérifiés par des AG C3 pas estérifié mais lié à un ose par liaison glycosidique. Très rare dans le monde animal Surtout au niveau du chloroplaste O 1CH2-O-C-R1 O R2-C-O-2CH O CH2 1’ O3 b-D- galactopyranose 1, 2-diacyl-[b-D- galactosyl-1-3]- glycérol 3- Les sphingolipides: Ce sont des amides de la sphingosine qui se forment par liaison du carboxyle de l’AG sur le –NH2 de la sphingosine 4 CH3-(CH2)12-CH=CH- CHOH 3 AG + NH2-Sphingosine NH2- CH 2 Fixation AG CH2OH 1 1, 3 diOH 2 amino octodeca-4-ène Insolubles dans l’éther et solubles dans l’alcool à chaud CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2OH HO NH C=O (CH2)n CH3 Céramide= N-acyl sphingosine Le plus simple On peut trouver. Ac. lignocérique C24 cérebronique C22 avec OH sur le C2 nervonique C24: 1D15 1 Ensuite substitutions possibles: * * O CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2O-P-O HO NH O Estérification de la fonction alcool Ire C=O (CH2)n CH3 = Sphingosylphosphate = Céramide-1- phosphate O CH3 + CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2-O-P-O-CH2-CH2-N CH3 CH3 O HO NH C=O Choline (CH2)n CH3 Phosphocholine = Sphingomyéline (voir polycopié) L’AG le + fréquent est l’ac lignocérique C24 On les trouve dans les tissus nerveux (gaine de myéline) et membranes. * Par une partie glucidique par liaison osidique avec le carbone anomérique d’un ose glycosphingolipides En général la partie glucidique ne dépasse pas une 10aine d’unités. Ils sont classés selon le substituants porté par la partie glucidique: Les glycosphingolipides neutres: - Monoglycosylcéramide : 1 seul D-ose liaison 1-b-osidique La + part font partie de cérébrosides dont l’AG est à C24 galactosylcéramides (constituants des mb cell. du cerveau) Glucosylcéramides (dans les autres tissus) * CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2 HO NH C=O (CH2)22 CH3 O O Gal liaison b-osidique - Oligoglycosylcéramide: portent 1 oligoside court avec Gal et Glc Les memb des hématies hum. Contiennent 1 céramide à oligoside dont la composition détermine les groupes sanguins (fucolipides) CH3-(CH2)12-CH=CH- CHOH CH3-(CH2)n-C-NH- CH O CH2 GalNAca1-3 Galb1-4 GlcNAcb1-3 Galb 1-4 Glcb1 2 a’1 Fuc O Sphingolipide du groupe sg A Les glycosphingolipides acides: Le glucide porte un grpt acide minéral (ac. Sulfurique) ou organique (ac. Sialique, voir polycopié) RESUME CH3- (CH2)12- CH=CH- CH - CH -CH2OH R2 HO NH C=O (CH2)n R1 CH3 R1 : Ac. lignocérique cérbronique nervonique R2: H céramide Phosphate céramide-1-phosphate Phosphocholine sphingomyéline Glucide glycosphingolipide ose cérébroside oside neutre glycosphingoL neutre oside acide glycosphingoL acide -sulfate sulfoglycosphingoL -acide sialique sialoglycosphingoL ou ganglioside VI- Propriétés physiques des lipides: Solubilité - Peu solubles dans l’eau, plus il y a de C moins ils sont solubles - Solubilité insaturés > saturés - le point de fusion dépend =t du Nb de C. Le nb de doubles liaisons entraine une du point de fusion ac stéarique C18: 70 °C acide oléique: 13 °C 1 instauration « » linoléique : - 5 °C 3 insat. Au dessus de 4-5 C les AG sont insolubles et s’organisent: - En film moléculaire (mono ou bicouche) à l’interface eau – air - soit en micelles (émulsion) Poche Hydrophobe air eau mono ou bicouche Si solvant apolaire => micelle inverse Micelle Propriétés spectrales: les instaurés absorbent en UV, 2D => 232 nm 3D => 268 nm VI- Propriétés chimiques des lipides: 1- Saponification de la matière grasse R-C O - R’ Ester O CH2-O-C-R1 O CH-O-C-R1 CH2-O-C-R1 O + OH - R-C Ion Hydroxyde + 3 OH - + O HO- R’ Ion carboxylate Alcool 3 R-COO Application: Synthèse de savon + Glycérol Mélange de carboxylates De sodium RCOO-Na+ De potassium RCOO-K+ Constituent le savon Les corps gras sont hydrolysés en milieu alcalin par une base (soude: NaOH ou Potasse:KOH) à une T° entre 80°C et 100°C pour accélérer la réaction. Indice de saponification d’un lipide est la masse de potasse en mg nécessaire pour saponifier càd libérer et neutraliser les AG estérifiés contenus dans 1 g de matière grasse. 3 x (V -V ) 56 = MM de KOH. Il faut X par 1, 2 ou 3 [KOH] x 56 x 10 2 1 Is = MAG selon mono, Di ou TriG Si le corps gras contient 1 TG pur, l’Is permet de connaître sa masse molaire. Si « » 1 mélange de glycérides et d’AG libres, l’Is ne le permet pas directement, il faut d’abord déterminer l’indice d’acide et en déduire l’indice d’ester. Protocole: On fait réagir l’huile avec un excès de KOH et on mesure le KOH restant => titrage en Retour + 15 gouttes phénol – phtaléine Dosage par Hcl 1M Témoin + 25 mL KOH Huile mg + 25 mL KOH Ebullition mg huile KOH excès connu Les chutes de Burelles sont => témoin V2 mL dosage V1 mL T° ambiante Eau KOH Hcl L’Hcl Dose le KOH N’ayant pas réagi V1 V2 Hydrogénation (réduction) Hydrogénation: transformation d’huiles constituées d’AG instaurés en margarine composée d’AG saturés solides à T° ambiante. -CH2- CH=CH- CH2- + H2 200/400 °C -CH2- CH2- CH2- CH2- Catalyseurs (platine, Nickel, Zn…) Problèmes lors de l’hydrogénation partielle => isomères Trans moins digestibles (athérosclérose) Oxydation Les oxydants puissants (ions permanganates KMnO4 en mil alcalin) provoquent la scission d’un AG en: CH3- (CH2)n-CH=CH -(CH2)n-COOH O2 époxyde -CH - CH -(CH2)n-COOH O CH3 -(CH2)n-COOH + COOH -(CH2)n-COOH monoacide dioacide - (CH2)n-CH-CH=CH -(CH2)n-COOH O peroxyde Toxique pour les memb => on met O H des antioxydants dans les aliments Hydrolyse enzymatique Les enzymes qui hydrolysent les lipides sont les lipases et phospholipases (agissent dans L’intestin). La triglycéride lipase (pancréatique) O CH2-O-C-R1 O R2-C-O- CH O CH2-O-C-R3 2 R-COOH + CH2-OH O R2-C-O- CH CH2-OH Monoglycéride Dans le tissu adipeux, l’hydrolyse est complète => glycérol + 3 AG Les phospholipases Il existe 4 spécifiques: A1, A2, C et D O A2 R1-C-O-CH2 O A1 CH-O-C-R2 O+ CH3 CH2-O-P-O-CH2-CH2-N CH3 CH3 O C D R1: saturé R2: insaturé A1 : AG saturé + Lyso 1 phospholipide A2: AG insaturé + Lyso 2 « » - Si action de PLC sur Phosphatidylinositol 4, 5 di P R1-CO-O-CH2 R2-CO-O-CH O CH2-O-P- O 2 - 16 O Diglycéride + Inositol 1, 4, 5 tri P 3 P 4 5 P - Si action de la PLD => acide phosphatidique + Choline P 2 1 6 3 P 4 5 P