Table des matières

A-1
VII. Annexes.
Ces notes de cours peuvent être reproduites à des fins non commerciales.
Tabledesmatières
VII.1 Réactifs et mécanismes de phosphorylation .....................................................2
VII.1.1 Phosphorylations ....................................................................................2
VII.2 Réactifs et mécanismes d’oxydation, d’époxydation, de réduction,
d’hydrogénation, de méthylation et de déméthylation. ....................................................3
VII.2.1 Oxydations et réductions de C-H activés ...............................................3
VII.2.2 Oxydations et réductions de CH non-activés .........................................6
VII.2.3 Epoxydations ..........................................................................................9
VII.2.4 Halogénations.........................................................................................10
VII.2.5 Méthylations ...........................................................................................11
VII.2.6 Déméthylations .......................................................................................13
VII.3 L’amination réductrice et la déamination oxydative ......................................15
VII.3.1 Pyridoxal et pyridoxamine, vitamines B6 ...............................................15
VII.3.2 La décarboxylation des acides aminés ...................................................16
VII.4 Biosynthèse des acides aminés non-aromatiques .............................................17
VII.4.1 Intermédiaires clés .................................................................................17
VII.4.2 Sérine, glycine, cystéine .........................................................................20
VII.4.3 Alanine, valine, leucine ..........................................................................22
VII.4.4 Lysine, thréonine, méthionine, asparagine, isoleucine ..........................23
VII.4.5 Glutamine, ornithine, arginine. ..............................................................26
VII.5 Nonclassical carbocations. .................................................................................28
VII.6 The nomenclature of polycyclic molecules. ......................................................31

A-2
VII.1 Réactifs et mécanismes de phosphorylation
VII.1.1 Phosphorylations
Les enzymes utilisent l’adénosine triphosphate (ATP) pour les phosphorylations et l’ATP
est alors convertie en adénosine diphosphate (ADP) (figure VII.1.1). La conversion de l’ATP en
ADP entraîne la phosphorylation de substrats (figure VII.1.2) tel que le géraniol pour la synthèse
d’isoprènes. Ce substrat est maintenant considéré comme ‘activé’ et, donc, la phosphorylation est
ni plus ni moins que le transfert d’énergie vers le substrat qui permet la synthèse de métabolites.
L’ADP est produit durant le processus de phosphorylation. Il se fera lui-même ‘re-phosphoryler’
dans la mitochondrie en empruntant de l’énergie (qui ulitemement provient du soleil, vous le
savez). La phosphorylation est donc une courroie de transmission d’énergie pour les êtres
vivants.
POPOO
NN
OH
O
O
O
O
HO
N
NNH2
A
TP
PO
O
O
OPOPOO
NN
OH
O
O
O
O
HO
N
NNH2
A
DP
O
Figure VII.1.1
Figure VII.1.2

A-3
VII.2 Réactifs et mécanismes d’oxydation, d’époxydation, de réduction,
d’hydrogénation, de méthylation et de déméthylation.
VII.2.1 Oxydations et réductions de C-H activés
VII.2.1a Réductions et oxydations avec la paire NADPH / NADP+ ou NADH / NAD+
Pour les oxydations de liaisons C−H activées par un ou des atomes porteurs de paires
d’électrons non liants (ceci inclut l’oxydation d’un alcool en cétone ou aldéhyde, et l’oxydation
d’un hydrate d’aldéhyde en acide), les systèmes enzymatiques utilisent le dinucléotide
nicotinamide adénosine (« nicotinamide adenosine dinucleotide » = NAD+) ou son dérivé 2-
phosphate (NADP+) qui sont convertis respectivement en hydrures NADH ou NADPH. Ces
derniers sont utilisés comme réducteurs. Comme il n’est pas souvent précisé lequel de NAD+
(NADH) ou NADP+ (NADPH) est l’agent oxydant (réducteur), nous utiliserons NAD(P)+ et
NAD(P)H. Les structures de NAD(P)+ et de NAD(P)H sont données à la figure VII.2.1.
Figure VII.2.1

A-4
Les mécanismes d’oxydation par NAD(P)+ et de réduction par NAD(P)H se retrouvent au
schéma VII.2.1. Le NAD(P)H peut réduire n’importe lequel type de carbocation. Il peut aussi
réduire des phosphates (ou pyrophosphates) par réaction SN2. L’hydrogénation d’une double
liaison (ou de doubles liaisons conjuguées) fait intervenir une protonation (Markovnikov ou anti-
Markovnikov car les enzymes peuvent orienter une protonation anti-Markovnikov) suivie de la
réduction du carbocation par le NAD(P)H (schéma VII.2.2). N.B. En milieu aqueux, l’oxydation
d’une liaison C−H activée par NAD(P)+ suivi de l’addition d’une molécule d’eau conduit à une
cétone si R1 et R2 sont tous deux des groupements alkyles ou aryles. Si R1 est un alkyle ou un
aryle et R2 = H, l’hydrate de l’aldéhyde formé est oxydé en acide carboxylique.
R1C H
XH
R2
.. N
R
NAD(P)+
X=OH,NH
2
..
CX
R2
R1N
R
NAD(P)H
H H
..
N
R
NAD(P)H
H H
..
CCH N
R
NAD(P)+
RCH
3N
R
NAD(P)+
(liaison C-H activée)
oxydation
réduction
réduction
N
R
NAD(P)H
H H
..
2-O2(O)PO Rréduction
H-Enz
Schéma VII.2.1

A-5
Schéma VII.2.2
VII.2.1b Réductions et oxydations avec la paire FADH2 / FAD
Certaines oxydations et réductions biochimiques font appel à une autre paire de molécules,
soit le FADH2 / FAD. L’acronyme anglais de FAD est ‘flavin adenine dinucleotide’ auquel on
ajoute H2 pour décrire sa forme réduite (Schéma VII.2.3). Le transfert d’hydrogène se fait
normalement de façon radicalaire, contrairement aux réductions par le NADPH, qui, lui,
transfère un hydrure (bien que le transfert d’hydrure au FAD est parfois impliqué dans certaines
oxydations). L’oxydation par le FAD est aussi radicalaire.
P
O
P
O
O
OO
N
NH2
N
N
N
OO
N
OH
OH
OH N
N
N
Me
Me
OO
HNN
N
N
Me
Me
OO
H
H
H
O
HO OH
FADH2
FAD
Schéma VII.2.3
C’est le cas par exemple de l’oxydation des acides gras saturés en acides gras insaturés (voir
section III.2 dans les notes). La forme énol de l’acide carboxylique (ester SCoA) transfère un
électron dans le noyau FAD (schéma VII.2.4). La paire de radical-anion et radical-cation
résultant réagira très vite. Le radical anion arrache un hydrogène du radical cation de l’énolate et