Biochimie - AA, Peptides, Protéines (2020-2021) PDF

UNIVERSITE MOHAMMED V DE RABAT FACULTE DE MEDECINE ET DE PHARMACIE BIOCHIMIE 1ère Année de Médecine S1 Pr. Laila BENCHEKROUN 2020- 2021  06/10/2020 COURS DE BIOCHIMIE GENERALE...

UNIVERSITE MOHAMMED V DE RABAT FACULTE DE MEDECINE ET DE PHARMACIE BIOCHIMIE 1ère Année de Médecine S1 Pr. Laila BENCHEKROUN 2020- 2021  06/10/2020 COURS DE BIOCHIMIE GENERALE 1 AM PAERIE II  STRUCTURE DES ACIDES AMINES/PEPTIDES/PROTEINES  ENZYMOLOGIE  METABOLISME DES ACIDES AMINES STRUCTURE DES ACIDES AMINES/PEPTIDES/PROTEINES PR L. BENCHEKROUN COURS DE BIOCHIMIE STRUCTURALE PREMIERE ANNEE MEDECINE 2020/2021 1  06/10/2020 PLAN INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES: STRUCTURE ET PROPRIETES CHAPITRE 2 : LES PEPTIDES CHAPITRE 3 : LES PROTEINES INTRODUCTION GENERALE PR L. BENCHEKROUN COURS DE BIOCHIMIE STRUCTURALE 1 ERE A M FMPR 2  06/10/2020 INTRODUCTION GENERALE Protéines = premier  rôle primordiale dans la matière vivante biomolécules de première importance :  Par leur présence universelle dans le monde vivant (à l’exception des viroïdes).  Par leur abondance cellulaire (50% du poids sec)  Par leur extrême diversité : elles assurent des fonctions vitales (structurales et dynamiques), sont le support de la spécificité des "espèces". INTRODUCTION GENERALE  Jouent diverses rôles : Catalyseurs et régulateurs des voies métaboliques (Enzymes) Rôle constitutif passif ou actif (cytosquelette, actine, myosine…) Récepteurs Cellules reconnaissent les Hormones et d’autres signaux de l’environnement et d’y répondre Rôle de défense ou d’attaque ( Anticorps) Transport de l’Oxygène: Hémoglobine Nutritives Etc … 3  06/10/2020 INTRODUCTION GENERALE  Protéines= Macromolécules, polymères d’acides aminés,  Les AA sont réunis entre eux par des liaisons peptidiques Acides Aminés (AA) = élément de base d’une protéine  La protéine est formée d’un grand nombre d’AA >100  Le peptide est formé d’un nombre restreint d’AA < 100 INTRODUCTION GENERALE  Les acides α aminés et leurs dérivés, participent à des fonctions cellulaires aussi variées: transmission nerveuse, biosynthèse des porphyrines, des purines, des pyrimidines, et de l’urée  Les peptides ont un rôle important dans le système neuroendocriniens (hormones, facteurs de libération des hormones, neuromodulateurs ou neurotransmetteurs) 4  06/10/2020 INTRODUCTION GENERALE  D’autres peptides d’origine bactériens ont des propriétés thérapeutiques ( antibiotique Bacitracine, antitumorale Bléomycine) ou toxiques ( les peptides de cyanobactéries Microcystine et la Nodularine sont mortels à haute dose) CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES STRUCTURE ET PROPRIETES PR L. BENCHEKROUN COURS DE BIOCHIMIE STRUCTURALE 1 ERE A M FMPR 5  06/10/2020 OBJECTIFS  Reconnaitre la structure des différents acides aminés et leurs dérivés  Connaitre propriétés physiques, chimiques et biologiques des acides aminés et de leurs dérivés  Décrire les méthodes d’identification et de dosage des acides aminés PLAN I. DEFINITION II. CLASSIFICATION DES ACIDES AMINÉS III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS IV. LES DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 6  06/10/2020 I. DEFINITION I. DEFINITION Les Acides Amines (AA) = substances organiques  Une fonction acide carboxylique  Une fonction amine primaire Portés sur un même atome de carbone = l’atome de C α, ou le C 2 (le C 1 est l’atome de carbone carboxylique) Acides α aminés  Une chaine latérale ou un radical (R), qui différencie les AA entre eux 7  06/10/2020 I. DEFINITION 20 AA sont constitutifs des protéines naturelles Parmi les 20 AA communs on distingue :  AA indispensables ou essentiels (8) : l’organisme est tributaire de l’alimentation qui doit fournir soit l’AA soit son précurseur. Valine, Leucine, Isoleucine, Méthionine, Thréonine, Lysine, Phénylalanine, Tryptophane  Les AA non indispensables : Produits par l’organisme à partir de composés intermédiaires du métabolisme I. DEFINITION L’arginine et l’histidine deviennent essentiels en cas de grossesse et chez l’enfant 8  06/10/2020 I. DEFINITION Les AA  Rôles multiples :  Structurale: sont les monomères des protéines  Energétique: peuvent être comme le glucose, les AG, et les corps cétoniques, substrats énergétiques  Métabolique: sont précurseurs de molécules d’intérêt biologique exp: les hormones thyroïdiennes formés à partir de la tyrosine…..  Fonctionnel: exp Glutamine qui est un neurotransmetteur PLAN I. DEFINITION II. CLASSIFICATION DES ACIDES AMINÉS III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS IV. LES DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 9  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA Les AA peuvent être classés selon :  La structure de la chaine latérale R  La polarité de la chaine latérale R II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Sept groupes d’AA:  Groupe 1 : acides aminés aliphatiques  Groupe 2 : acides aminés hydroxylés  Groupe 3: acides aminés soufrés  Groupe 4 : acides aminés dicarboxyliques et leurs amides  Groupe 5 : acides aminés dibasiques  Groupe 6: acides aminés aromatiques  Groupe 7 : iminoacide 10  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 1 : acides aminés aliphatiques 2 sous groupe :  Acides aminés aliphatiques linéaires: Glycine, Alanine.  Acides aminés aliphatiques ramifiés: Valine, Leucine, Isoleucine II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 1 : Acides aminés aliphatiques linéaires Glycine ou Glycocolle « Gly » ou « G » o Le plus petit AA : R=H, PM = 75 Daltons o Le seul AA sans C asymétrique o Présent en particulier dans le collagène, la fibroïne de la soie et l’élastine o Constituant de l’Hb et de l’Ac glycocholique (Ac biliaire) 11  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 1 : Acides aminés aliphatiques linéaires Alanine « Ala » ou « A » R = CH3 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 1 : Acides aminés aliphatiques ramifiés AA indispensables Valine (Val, V) Leucine (Leu, L) Isoleucine (Ile, I) R = Isopropyle R = Isobutyle R = Butyle secondaire 12  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 2 : Acides aminés hydroxylés Sérine « Ser », « S » Thréonine « Thr », « T »: R = Alcool primaire R = Alcool secondaire AA essentiel II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 2 : Acides aminés hydroxylés o Le groupement hydroxyle de la Ser et de la Thr peut s’engager dans des liaisons hydrogènes avec la molécule d’eau ou d’autres AA de la chaine polypeptidique o Ces 2 AA ont un rôle actif dans la catalyse enzymatique o Sont des sites privilégiés de modifications post traductionnelles : leur phosphorylation réversible contrôle l’activité de certaine E et Protéine 13  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 3: acides aminés soufrés Cystéine « Cys », « C » R= Groupement thiol très réactif o Constitue le site actif des E dites à cystéine o Réaction d’oxydation entre 2 molécules de Cys  Cystine (Pont disulfure entre les 2 SH) : Stabilise les structures tridimensionnelles. Présente dans beaucoup de protéines II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 3: acides aminés soufrés Cystéine « Cys », « C » R= Groupement thiol très réactif Pont disulfure 14  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 3: acides aminés soufrés Méthionine « Met », « M »: R= Groupement thioéther o AA indispensable o C’est un donneur de groupement méthyle sous forme activé « SAM = S-adénosylméthionine» dans les réactions de méthylation » II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 4 : Acides aminés dicarboxyliques et leurs amides β α Acide aspartique « Asp », « D » R= Groupement β-carboxyle o C’est le plus acide de tous les AA o Donneur de –NH2 pour la synthèse de l’urée par le foie et la synthèse des acides nucléiques 15  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 4 : Acides aminés dicarboxyliques et leurs amides γ β Acide glutamique « Glu » « E » α R= Groupement γ-carboxyle Ces 2 AA (Glu, Asp) jouent un rôle important dans les réactions de transamination II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 4 : Acides aminés dicarboxyliques et leurs amides Asparagine « Asn » ou « N » Glutamine « Gln » ou « Q » o Le groupement –OH de la deuxième fonction carboxylique est remplacé par un –NH2  Amide o Asn et Gln sont impliqués dans le transport et la mise en réserve de l’azote aminé 16  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 5 : acides aminés dibasiques Lysine « Lys » ou, « K » R= Groupement ε-amino o AA indispensable o Son hydroxylation post transcriptionnelle donne qui se trouve particulièrement dans le collagène II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 5 : acides aminés dibasiques Histidine « His » ou « H » R= Groupement imidazole AA indispensable pendant la croissance 17  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 5 : acides aminés dibasiques Arginine « Arg » ou « R » R= Groupement guanidine o AA indispensable pendant la croissance o C’est le plus basique des AA o Précurseur de l’urée (déchet métabolique, provenant du métabolisme des AA. petite molécule hydrosoluble éliminée dans les urines), et de la créatine (Forme de réserve d’En sous forme de créatine-P au niveau du muscle) II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 6: acides aminés aromatiques Phénylalanine « Phe » « F » R= Groupement phényle o AA indispensable o L’hydroxylation de la Phe sous l’action de la Phe hydroxylase  Tyrosine = OH Phe 18  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 6: acides aminés aromatiques Tyrosine « Tyr » ou « Y » R= Groupement phénol o AA non indispensable sauf en l’absence de la Phe o Provient de l’hydroxylation de la Phe sous l’action de la Phe hydroxylase: Tyr = Hydroxy Phe o Le déficit en Phe hydroxylase  Phénylcétonurie o Tyr = précurseur des Hormones Thyroïdiennes, et des Catécholamines II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 6: acides aminés aromatiques Tryptophane « Trp » « W » R= Groupement indole AA indispensable 19  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 1. CLASSIFICATION SELON LA STRUCTURE DE LA CHAINE LATÉRALE R Groupe 7 : iminoacide Proline « Pro » ou « P » o Le groupe α-amino est engagé dans une structure cyclique. L'amine est une amine secondaire (imine) o Son hydroxylation post transcriptionnelle donne qui se trouve particulièrement dans le collagène II. CLASSIFICATION DES AA Les AA peuvent être classés selon :  La structure de la chaine latérale R  La polarité de la chaine latérale R 20  06/10/2020 II. CLASSIFICATION DES AA 2. CLASSIFICATION SELON LA POLARITÉ DE LA CHAINE LATÉRALE R 3 Groupes principaux o R non-polaire ou hydrophobe : aliphatique et aromatique o R polaire non chargé o R polaire chargé : AA acides, AA basiques II. CLASSIFICATION DES AA 2. CLASSIFICATION SELON LA POLARITÉ DE LA CHAINE LATÉRALE R 4 AA à R linéaires :Ala, Val, Leu, Ile Groupe 1. R non-polaire ou 1 AA à R cyclique : Pro hydrophobe : aliphatique et aromatique 1 AA à R souffré : Met Insoluble ou très peu soluble dans l’eau 2 AA à R aromatiques : Phe, Trp Gly 3 AA où R est une fonction Groupe 2. R polaire non chargé alcool: Ser, Thr, Tyr R peut former une liaison hydrogène 1 AA à R souffré : Cys avec l’eau (sauf Gly) 2 AA à R est une fonction amide: Asn, Gln Groupe 3. R polaire chargé : AA acides, AA basiques : Lys, Arg, His AA basiques AA Acides: Glu, Asp 21  06/10/2020 PLAN I. DEFINITION II. CLASSIFICATION DES ACIDES AMINÉS III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS IV. LES DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS Les propriétés physiques Les propriétés chimiques La solubilité Les propriétés ioniques Les séries D et L Les propriétés liées à la Les propriétés optiques fonction COOH Les propriétés liées à la fonction NH2 Propriétés liées à la présence « COOH » et « NH2 » Propriétés liées à la chaine latérale « R » 22  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les séries D et L  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.1. LA SOLUBILITÉ Dans l’eau Elle dépond de : o La nature de radical « R » : taille, charge, nombre de –CH2- o Le pH de la solution o La nature et la concentration des ions présents dans la solution En générale les AA sont soluble dans l’eau, cette solubilité diminue avec le nombre de C du radical R, et augmente avec la présence de NH2, COOH, et OH de R 23  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.1. LA SOLUBILITÉ Dans les solvants organiques : o Solubilité variable et faible selon les AA o Cette variabilité permet leur séparation par les techniques chromatographiques III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les séries D et L  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » 24  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.2. Les séries D et L o un carbone asymétrique C* = un C portant 4 radicaux différents, qui est le carbone α. o Tous les acides aminés sauf le glycocolle possèdent un C* o Un acide aminé existe donc sous forme de deux énantiomères symétriques l’un par rapport à l’autre. III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.2. Les séries D et L o C* n'est pas représenté, o Le groupe carboxyle -COOH est obligatoirement projeté en haut et le résidu R- (ici –CH3) en bas, o Le NH2 et H sont à gauche ou à droite 25  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.2. Les séries D et L NH2 est à gauche NH2 est à droite série L série D Tous les acides aminés naturels sont de la série L III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les séries D et L  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » 26  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.3. LES PROPRIÉTÉS OPTIQUES Le pouvoir rotatoire: o Deux énantiomères ont mêmes propriétés physiques et chimiques, mais différents en outre de leur propriétés biologiques, par leur activité optique sur la lumière polarisée Dextrogyre (+) Lévogyre (-) Dévie le plan de Dévie le plan de polarisation à droite polarisation à gauche C’est le cas de la plus part des AA III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.3. LES PROPRIÉTÉS OPTIQUES Le pouvoir rotatoire: L’appartenance d’un AA à la série D ou L, ne préjuge pas son pouvoir rotatoire qui peut être (+ ) ou (-) 27  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.3. LES PROPRIÉTÉS OPTIQUES Absorption de la lumière ultra-violette: o Les acides aminés aromatiques ( Tyr, Trp, Phe) absorbent dans l’U.V entre 260 et 280 nm, grâce à leur noyau aromatique  ≈ 280 nm  Trp et Tyr  ≈260 nm  Phe III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUE 1.3. LES PROPRIÉTÉS OPTIQUES Absorption de la lumière ultra-violette: o L’absorption lumineuse est proportionnelle à la concentration des molécules  intérêt : Dosage des peptides et des protéines par spectrophotométrie en UV o Les AA n’absorbent pas la lumière visible (sont incolores) 28  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : o Les acides aminés sont amphotères, ou ampholytes ( = base & acide ): Une fonction acide (carboxylique = COOH/COO-) Une fonction basique (amine = NH+3/NH2). 29  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : o Un AA peut être ionisée (chargé) sur sa : * Fonction carboxylique (COOH  COO-) R-COOH + H2O ⇔ R-COO- + H3O+ * Fonction amine (NH2  NH3+) R’-NH2 + H3O+ ⇔ R’-NH3+ + H2O * Chaine latérale si celle-ci est ionisable (AA acides, et basiques) III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : o AA existe sous différentes formes ionisées selon le pH du milieu: A pH Acide  excès de H+ , NH2  NH3+ A pH Basique  Excès de OH - , COOH  COO- 30  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : o AA existe sous différentes formes ionisées selon le pH du milieu: A pH neutre (pH 7) en milieu aqueux, l’ionisation portant sur les deux fonctions acide et amine, l’AA est sous forme d’ampholyte, ou ion mixte dipolaire, ou zwittérion, III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : Si un AA passe du pH acide au pH alcalin, il prendra successivement les formules suivantes 31  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : Du pH Acide vers le pH alcalin, un AA perd successivement 2 protons, 2 constante de dissociation = 2 pK : o Le premier pK (pK1, ou K1), entre pH 2 et 3 pour les AA correspond à la dissociation du –COOH. o Le second pK (pK2, ou K2), entre pH 9 et 10 pour les AA correspond à la l’ionisation du –NH2. R Le pK d’une fonction = le pH de demi-dissociation d’un groupement c'est-à-dire le pH du milieu pour lequel 50% du groupement est dissocié. III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : Entre les deux pK, on définit le point isoélectrique ou le pH isoélectrique (pHi) = c’est le point où la somme des charge « + » est égale à la somme des charge « - », donc la charge globale est nulle. pHi = 1/2 (pK1 + pK2) Le pHi est caractéristique de chaque acide α -aminé 32  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : pHi ion mixte dipolaire Si pH = phi, la charge de l’acide aminé est nulle Si pH < phi, la charge de l’acide aminé est positive Si pH > phi, la charge de l’acide aminé est négative III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : pHi 33  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.1. LES PROPRIÉTÉS IONIQUES : Intérêt : cette propriété est utilisée pour séparer les AA ou les protéines d’un mélange par la technique électrophorètique. III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » 34  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.2. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION COOH DU C α a. La décarboxylation Les décarboxylases enlèvent le carboxyle des acides aminés sous forme de CO2  formation d’amine. Les amines formées ont des activités physiologiques importantes Exemple : La décarboxylation de l’histidine  l’histamine (médiateur des réactions allergiques et inflammatoires) III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.2. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION COOH DU C α b. L’Amidation Avec la fonction amine d’un autre acide aminé : cette réaction est à la base de la liaison peptidique au cours de la synthèse des protéines. 35  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.2. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION COOH DU C α b. L’Amidation AA1 AA2 Liaison peptidique (fonction amide) entre le COOH de AA1 et NH2 de AA2 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » 36  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α a. α- N- acylation la fonction amine peut réagir avec des acides (acyl) o L’acide benzoïque L’acide hippurique = forme d’élimination de l’acide benzoïque (processus de détoxification) III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α a. α- N- acylation o Chlorure de Dansyle La réaction avec le chlorure de dansyle  dérivé sulfamide fluorescent. Intérêt: déterminer l’AA N terminal d’un peptide (voir détermination de la séquence des peptides) 37  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α b. N-arylation C’est la substitution d’un atome d’H de la fonction amine par un radical aromatique (aryl) Intérêt: Réaction utilisée pour déterminé l’AA N-terminal d’un peptide (la dégradation de Sanger) III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α c. Réaction avec les aldéhydes : o Aldéhyde aliphatique Il se forme des composés d’addition c’est l’exemple du formol: Formol titration de Sorensen est utilisé pour le dosage des acides aminés Dosée par NaOH 38  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α c. Réaction avec les aldéhydes : o Aldéhyde aromatique La réaction avec l’aldéhyde benzénique Base de Schiff. La Base de Schiff est souvent un intermédiaire dans des réactions enzymatiques impliquant les AA comme substrat. III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α d. Désamination oxydative o Catalysée par une déshydrogénase qui transforme un acide aminé en acide α cétonique correspondant. o Elle nécessite les coenzymes d’oxydo-réduction (NAD ou NADP) o Passe par un intermédiaire = Ac α-iminé 39  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α d. Désamination oxydative III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α d. Désamination oxydative 40  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA FONCTION NH2 DU C α e. Transamination : AA1 AαC1 AαC2 AA2 Ces réactions sont impliquées dans les synthèses et les dégradations des acides aminés. III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2.3. LES PROPRIÉTÉS LIÉES À LA 2. LES PROPRIÉTÉS FONCTION CHIMIQUES NH2 DES AADU C α e. Transamination : o Réaction de transfert réversible de la fonction amine entre un acide aminé et un acide α cétonique. o Les enzymes = Transaminases ou amino-transférases à coenzyme phosphate de pyridoxale. o Chaque acide aminé dispose d’une amino-transférase spécifique o Ces réactions sont impliquées dans les synthèses et les dégradations des acides aminés. 41  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.4. PROPRIÉTÉS LIÉES À LA PRÉSENCE SIMULTANÉE EN Α DES FONCTIONS « COOH » ET « NH2 » a. Réaction avec la Ninhydrine : Tous les AA  Coloration violette. proline et OH proline  Couleur jaune 42  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.4. PROPRIÉTÉS LIÉS À LA PRÉSENCE SIMULTANÉE EN Α DES FONCTIONS « COOH » ET « NH2 » a. Réaction avec la Ninhydrine : Réaction colorée  présence AA dans un milieu Réaction commune à tous les AA à l’exception de la proline et l’hydroxyproline L’acide aminé est complètement dégradé par une réaction de désamination et de décarboxylation. Le complexe formé = pourpre de Ruhemann de couleur violette. Sauf pour la proline et OH proline où la couleur est jaune. III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 1. Les propriétés physique  La solubilité  Les propriétés optiques 2. Les propriétés chimiques  Les propriétés ioniques  Les propriétés liées à la fonction COOH du carbone α  Les propriétés liées à la fonction NH2 du carbone α  Propriétés liées à la présence simultanée en α des fonctions « COOH » et « NH2 »  Propriétés liées à la chaine latérale « R » 43  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.5. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES LIÉES AUX CHAÎNES LATÉRALES a. Groupement carboxyle de R Asp et Glu, peuvent être transformé en amides : asparagine (Asn) et glutamine (Gln), par fixation d’un NH3 sur le COOH de R III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.5. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES LIÉES AUX CHAÎNES LATÉRALES b. Groupement hydroxyle de R o Phosphorylation : Intérêt: Phosphorylation réversible des protéines  Rôle très important dans la régulation de leurs activités par modification covalente 44  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.5. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES LIÉES AUX CHAÎNES LATÉRALES b. Groupement hydroxyle de R o O- glycosylation : Le groupement hydroxyle de la sérine et de la thréonine est le point de branchement des O-glycosylations des protéines (liaison o-glycosidique des glycoproteines) III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.5. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES LIÉES AUX CHAÎNES LATÉRALES c. Groupement thiol (cystéine) Oxydo-réduction de la fonction thiol : o Les groupements thiol de la cystéine s’oxydent facilement en créant un pont disulfure formant la cystine: 45  06/10/2020 III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.5. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES LIÉES AUX CHAÎNES LATÉRALES c. Groupement thiol (cystéine) Oxydo-réduction de la fonction thiol : o Les ponts disulfures établissent des liaisons covalentes intra ou interchaînes entre les résidus cystéines des protéines o La cystéine est l’acide aminé « réactif » du glutathion III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DES AA 2.5. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES LIÉES AUX CHAÎNES LATÉRALES d. Groupement aminé (Lysine) Par sa réactivité et son accessibilité à l’extrémité de la chaine latérale, le groupement aminé de la lysine est à l’origine de : Réactions spontanées avec les groupements carbonyles des aldoses et des cétoses  Glycation des protéines plasmatiques par le glucose 46  06/10/2020 PLAN I. DEFINITION II. CLASSIFICATION DES ACIDES AMINÉS III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS IV. LES DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LA CRÉATINE 2. LA CRÉATININE 3. LES CATÉCHOLAMINES ET ANALOGUES 4. LA S-ADÉNOSYL MÉTHIONINE 5. LES IODOTYROSINES 6. L’UREE 47  06/10/2020 IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LA CRÉATINE o La créatine  association de 3 AA: glycocolle, arginine et méthionine. o Existe dans le muscle strié o Forme de réserve de l’Energie sous forme de créatine phosphate. IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 1. LA CRÉATINE Réserve de l’Energie 48  06/10/2020 IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LA CRÉATININE o Structure o Dérive de la créatine par déshydratation interne et cyclisation. IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 2. LA CRÉATININE o Rôle: La créatinine = Déchet métabolique éliminé dans les urines Sa concentration sanguine reflète l’état de la fonction rénale : une augmentation de la créatinine sanguine = altération de la fonction rénale. 49  06/10/2020 IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 3. LES CATÉCHOLAMINES ET ANALOGUES Les Catécholamines: dérivent de 2 AA: Phénylalanine, Tyrosine IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 3. LES CATÉCHOLAMINES ET ANALOGUES Les Catécholamines o La dopamine = neurotransmetteur des neurones dopaminergiques. o La noradrénaline = neurotransmetteur des neurones noradrénergiques o L’adrénaline est une Hormone de réponse au stress, sécrétée par les glandes médullosurrénales. 50  06/10/2020 IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 3. LES CATÉCHOLAMINES ET ANALOGUES Analogues des catécholamines: o La tyramine provient de la décarboxylation de la tyrosine. Cette réaction se produit surtout dans l’intestin, lors de l’ingestion d’aliments riches en tyrosine La tyramine Action vasoconstrictrice, miment les effets de l’adrénaline IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 3. LES CATÉCHOLAMINES ET ANALOGUES Analogues des catécholamines: Tryptamine provient de la décarboxylation du tryptophane c’est un puissant vasoconstricteur. Sérotonine intervient dans les mécanismes nerveux du sommeil. Vasoconstrictrice et hypertensive. Libérée également lors du processus inflammatoire et du choc anaphylactique. 51  06/10/2020 IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 4. LA S-ADÉNOSYL MÉTHIONINE La S-adénosyl méthionine (SAM) = Coenzyme donneur de radicaux méthyl pour la plupart des transméthylases. Exemple : Réaction de méthylation de l’acide guanidino- acétique dans la réaction de synthèse de la créatine IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 5. LES IODOTYROSINES Précurseurs d’hormones thyroïdiennes, sont des dérivés iodés de la tyrosine. 52  06/10/2020 IV. DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS 6. L’UREE La forme d’élimination de NH3 toxique fourni par dégradation des acides aminés. Il est formé dans le foie et éliminé par les urines. PLAN I. DEFINITION II. CLASSIFICATION DES ACIDES AMINÉS III. LES PROPRIÉTÉS DES ACIDES AMINÉS IV. LES DÉRIVÉS DES ACIDES AMINÉS V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 53  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 1. MÉTHODES GÉNÉRALES o Identification: par des réactions colorées : la ninhydrine par exemple o Dosage : photométriques pour ceux qui absorbent dans les UV : les acides aminés aromatique formol titration de Sorensen colorimétrique après leur traitement dans une réaction colorée : la ninhydrine V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT a. L’Electrophorèse 54  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT a. L’Electrophorèse o Technique de séparation basée sur le déplacement de molécules chargées sous l’effet d’un courant électrique (principe d’ionisation des AA) o La cuve à électrophorèse est composé de 2 compartiments reliés chacun à une électrode : Cathode : électrode chargée négativement Anode : électrode chargée positivement V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT a. L’Electrophorèse o Dans chaque compartiment on met la solution tampon qui va servir de conducteur de courant, o Support de migration (papier spécial ou un gel d’électrophorèse) est préalablement imbibé de la solution tampon o Une petite quantité de la substance à analyser est placée sur le support de migration, ainsi qu’une solution d ’AA témoin. On applique un champ électrique pendant une durée suffisante pour faire migrer les AA 55  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT a. L’Electrophorèse + o Les AA ont des différents pHi  des charges distinctes  migrent dans des directions et à des vitesses différentes selon le pH du système tampon et le type de support o Révélation par réaction - colorimétrique (ninhydrine) V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT b. La chromatographie  Définition : o Méthode d'analyse physico-chimique, o Sépare les constituants d'un mélange (les solutés) par entraînement au moyen d'une phase mobile (liquide ou gaz) le long d'une phase stationnaire (solide ou liquide fixé), grâce à la (ré) partition sélective des solutés entre ces deux phases. o Chaque soluté est donc soumis à une force de rétention exercée par la phase stationnaire et une force de mobilité due à la phase mobile. 56  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT b. La chromatographie  Définition : o Les facteurs qui interviennent dans le partage des molécules à séparer entre les phases (fixe et mobile) sont :  la solubilité dans un solvant liquide,  la taille (la forme),  la polarité  la charge électrique,  la présence de groupements d'atomes formant des sites particuliers V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT b. La chromatographie  La chromatographie sur couche mince (C.C.M.) * Permet de séparer des acides aminés en solution déposés sur un support poreux (une plaque à CCM). * Un solvant organique migre par capillarité sur le support et solubilise les AA qui se déplacent plus ou moins rapidement en fonction de leurs propriétés (taille, polarité des radicaux …). * Après révélation du chromatogramme (la ninhydrine) on obtient des spots colorés, * Les AA d’un mélange sont identifiés en référence à des AA purifiés témoins 57  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS  La chromatographie sur couche mince (C.C.M.) V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT b. La chromatographie  La chromatographie sur couche mince (C.C.M.) o Après élution, la révélation des tâches se fait par pulvérisation d’une solution de ninhydrine à chaud o On calcul le rapport frontal Rf de chaque tache, ce rapport étant caractéristique de chaque AA Identification h R f= avec : - h : la distance parcouru par l’AA H - H : la distance parcourue par le solvant 58  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS  La chromatographie sur couche mince (C.C.M.) V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT b. La chromatographie  La Chromatographie ionique des acides aminés o Permet de séparer, identifier et quantifier les AA dans un mélange. o Basée sur les différences de comportement acido-basique des AA. o La colonne de chromatographie est un long tube rempli d'une résine synthétique sur laquelle sont fixés des groupements chargés 59  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS La Chromatographie ionique des acides aminés V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS 2. MÉTHODES UTILISANT UN FRACTIONNEMENT b. La chromatographie  La Chromatographie ionique des acides aminés Pour la séparation des AA, une résine échangeuse de cations est généralement utilisée. 60  06/10/2020 V. MÉTHODES D’IDENTIFICATION ET DE DOSAGE DES ACIDES AMINÉS CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES: STRUCTURE ET PROPRIETES Récapitulatif :  Les AA = Substances organiques comportant à la fois une fonction amine et une fonction acide, portés par le Cα  Il existe 20 AA différents par le radical R.  8 acides aminés sont essentiels (apport alimentaire) : Valine, Leucine, Isoleucine, Méthionine, Thréonine, Lysine, Phénylalanine, Tryptophane.  Les AA sont classés en fonction de leur radical R:  La structure de la chaine latérale R  La polarité de la chaine latérale R 61  06/10/2020 CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES: STRUCTURE ET PROPRIETES Récapitulatif :  Solubilité des AA: sont soluble dans l’eau, cette solubilité diminue avec le nombre de C du radical R, et augmente avec la présence de NH2, COOH, et OH de R Dans les solvants organiques :Solubilité variable et faible selon les AA,  séparation par les techniques chromatographiques  Le pHi est le pH du milieu pour lequel l’acide aminé (en solution tamponnée) a une charge nette nulle: o A pH < pHi, la charge de l’acide aminé est positive o A pH > pHi, la charge de l’acide aminé est négative Séparation des AA d’un mélange par les techniques électrophorétiques. CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES: STRUCTURE ET PROPRIETES Récapitulatif :  Les principales réactions biochimiques des AA 62  06/10/2020 CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES: STRUCTURE ET PROPRIETES Récapitulatif :  Des AA derivent des molécules de grande importance biologique:  Les amines (Histamine, Dopamine, Noradrénaline, Adrénaline, …..)  Les précurseur d’hormones thyroïdiennes, les iodotyrosines par iodation de la tyrosine  Des coenzymes donneurs de méthyle: SAM  Urée produit du catabolisme des acides aminé  La créatine et la créatinine. ……. CHAPITRE 1 : LES ACIDES AMINES: STRUCTURE ET PROPRIETES Récapitulatif :  L’identification et le dosage des acides aminés : o Méthodes générales  Détection : par des réactions colorées : la nihydrine  Dosage photométrique ou colorimétrique o Méthodes utilisant un fractionnement  Electrophorèse  Chromatographie sur couche mince  Chromatographie par échange d’ion 63  06/10/2020 CHAPITRE 2 : LES PEPTIDES PR L. BENCHEKROUN COURS DE BIOCHIMIE STRUCTURALE 1 ERE A M FMPR OBJECTIFS  Définir un peptide  Déterminer la structure d’un peptide simple  Enumérer les propriétés physiologiques des peptides étudiés (glutathion, insuline, glucagon …..) 64  06/10/2020 PLAN I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE 2. PROPRIETES DE LA LIAISON PEPTIDIQUE II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 1. DETERMINATION DE LA COMPOSITION EN AA 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION 2. LES PEPTIDES HORMONAUX 3. LES PEPTIDES À ACTIVITÉS ANTIBIOTIQUES I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE  Un peptide est une molécule formée d’un enchaînement d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques (liaison amide).  Liaison peptidique = réaction entre la fonction -COOH du 1er AA et la fonction –NH2 du 2ème AA avec élimination d’eau. C’est une liaison covalente. 65  06/10/2020 I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE Liaison peptidique = Liaison amide  Les radicaux “R” des différents AA , sont alternés de part et d’autre l’axe de la molécule peptidique I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE  Une molécule de : o Deux AA = Dipeptide o Trois AA = Tripeptide o Quatre AA = Tetrapeptide o Moins de 10 AA (< 10 AA) = Oligopeptide o Moins de 100 AA (entre 50 à 100) = Polypeptide o De plus de 100 AA (> 100 AA) = Protéine 66  06/10/2020 I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE  Un peptide (une protéine) commence par l’AA dont le NH2 est libre (AA Nt) c’est l’AA N° 1 toujours placé à gauche, et se termine par l’AA dont le COOH est libre (AA Ct) toujours placé à droite I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE Les AA d’un peptide (protéine), engagés dans deux liaisons peptidiques  Perdent leur identité d’AA, sont appelés résidus aminoacyle: on remplace le suffixe « ate » ou « ine »du nom de l’AA par-yl leur nom se terminent par le suffixe ‘’yl’’ : exemple alanyl, aspartyl, tyrosyl …. Le résidu C terminal, garde l’identité d’un AA, et cela indique que son COOH n’est pas impliqué dans une liaison peptidique. 67  06/10/2020 I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE Lecture de la séquence d’un peptide I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE 68  06/10/2020 I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE  Intérêt biologique des peptides : o Certains peptides sont des hormones exp : l’insuline, le glucagon, LH,FSH….. o D’autres peptides sont des antibiotiques et des neurotransmetteurs PLAN I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE 2. PROPRIETES DE LA LIAISON PEPTIDIQUE II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 1. DETERMINATION DE LA COMPOSITION EN AA 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION 2. LES PEPTIDES HORMONAUX 3. LES PEPTIDES À ACTIVITÉS ANTIBIOTIQUES 69  06/10/2020 I. GENERALITES 2. PROPRIETES DE LA LIAISON PEPTIDIQUE o La liaison peptidique est hydrolysable en milieu acide concentré et à chaud. o Un peptide possède de nombreux groupements ionisables libres (extrémités N et C terminales, groupements ionisables des radicaux R)  existe sous de nombreuses formes ioniques différentes, il possède un pHi. o Les peptides (sauf les di et les tripeptides)  mise en évidence par la réaction du biuret (complexe violet avec les ions cuivriques en milieu alcalin)caractérisation de la liaison peptidique. I. GENERALITES 2. PROPRIETES DE LA LIAISON PEPTIDIQUE o L’angle des liaisons autour des atomes fait que la chaîne peptidique n’est pas plane mais possède une structure spatiale en zigzag: o La chaîne peptidique = succession des groupements -CH, -C=O, -NH, les groupements R sont rejetés à l’extérieur. 70  06/10/2020 PLAN I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE 2. PROPRIETES DE LA LIAISON PEPTIDIQUE II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 1. DETERMINATION DE LA COMPOSITION EN AA 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION 2. LES PEPTIDES HORMONAUX 3. LES PEPTIDES À ACTIVITÉS ANTIBIOTIQUES II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE Pour déterminer la structure d’un peptide, il faut connaître sa:  Composition brute en acides aminés (nombre et nature),  Puis déterminer sa séquence c’est-à-dire l’ordre de leur enchainement. 71  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 1. DETERMINATION DE LA COMPOSITION EN AA o Hydrolyse acide ( HCl 6 mol.L-1, 24h à 72h, 110°C) pour couper les liaisons peptidiques (! l’hydrolyse acide détruit le tryptophane) o Pour détecter la tryptophane, on pratique une hydrolyse alcaline (NaOH 4N à 100 °C) pendant 4 à 8 h o Identification et dosage des AA par chromatographie échangeuse d’ions, on sépare les différents AA qui sont dosés dans l’effluent de la colonne par réaction à la ninhydrine. II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA C’est l’étude de l’ordre dans lequel les AA sont reliés entre eux. Plusieurs opérations sont indispensables : o Détermination de l’AA N-terminal o Détermination de l’AA C-terminal o Fragmentation des peptides intra-chaines 72  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA a. Détermination de l’AA N-terminal Il existe plusieurs méthodes chimiques et une méthode enzymatique  La dégradation de Sanger: o Utilise le 1-Fluoro-2,4dinitrobenzène (DNFB) o Substitution sur le groupement -NH2 de l’AA. o Sur un peptide, il réagit avec l'extrémité aminée libre (N terminale) a. Détermination de l’AA N-terminal  La dégradation de Sanger: 73  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA a. Détermination de l’AA N-terminal  La dégradation de Sanger: o L'hydrolyse suivante coupe les liaisons peptidiques mais pas la liaison DNP-AA. o Ainsi le premier acide aminé modifié est récupéré et identifié par chromatographie. II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA a. Détermination de l’AA N-terminal  Méthode au Chlorure de DANSYL Utilisé de manière identique à la méthode précédente, avec l’avantage que le DANSYL-AA libéré est naturellement fluorescent. 74  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA a. Détermination de l’AA N-terminal  Méthode récurrente d'Edman : o Phénylisothiocyanate « PITC » o Le composé formé se cyclise spontanément en un cycle à 5 éléments Rupture d'une seule liaison peptidique et possibilité de de réitérer l'opération sur la partie restante. o Ce procédé est automatisable et permet en routine de séquencer des peptides de 50 acides aminés. 1ère étape : le PITC se lie NH2 de l’AA. Il se forme : le phénylthiocarbamyl-peptide (PTC- peptide) 2ème étape : Hydrolyse en milieu acide faible. Il se forme : la phénylthiohydantoïne AA1 ( PTH- Gly) + un peptide raccourci d’un AA 75  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA a. Détermination de l’AA N-terminal  La méthode enzymatique aux aminopeptidases : Les aminopeptidases sont des exopeptidases = catalysent l’hydrolyse des liaisons peptidiques en commençant par une extrémité, N terminale  détachent l’AA Nt II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA a. Détermination de l’AA N-terminal  La méthode enzymatique aux aminopeptidases : Son fonctionnement est récurrent  l’enzyme doit agir en peu de temps sinon son action se poursuivra et elle détachera d’autres AA La nature de l’AA1 est déterminée par chromatographie. 76  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA b. Détermination de l’AA C-terminal  Méthodes enzymatiques aux carboxypeptidases: Les carboxypeptidases A et B sont des exopeptidases qui libèrent l’AA C t. Leurs actions dépendent à la fois de la nature de l’avant dernier résidu et du résidu C terminal lui-même : II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA b. Détermination de l’AA C-terminal  Méthodes enzymatiques aux carboxypeptidases:  La carboxypeptidase A : coupe l’AA C terminal sauf la Gly, l’ Arg ou la Lys.  La carboxypeptidase B : libère les AA C terminaux basiques : Arg et Lys 77  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA b. Détermination de l’AA C-terminal  Méthodes enzymatiques aux carboxypeptidases: o Le fonctionnement des carboxypeptidases est répétitif  Action pendant un temps très court. o L’AA libéré est identifié par chromatographie. II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA b. Détermination de l’AA C-terminal  Méthode chimique: L’hydrazinolyse : Peptide + hydrazine  la rupture de toutes des liaisons peptidiques + transformation de tous les AA en d’hydrazides sauf le résidu C-terminal que l’on trouve sous forme d’acide aminé libre, facile à isoler et à identifier. 78  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA c. Fragmentation des peptides intra-chaines But : Déterminer la séquence en AA de la chaine polypeptidique  Méthode enzymatique aux endopeptidases: Les endopeptidases hydrolysent de manière spécifique les liaisons peptidiques à l’intérieur des chaines : II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA ENDOPEPTIDASE SITE DE COUPURE La trypsine pancréatique Hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles un acide aminé basique (Lys, Arg) engage sa fonction acide La chymotrypsine pancréatique Hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles un acide aminé aromatique (Tyr, Trp, Phe) ainsi que Met engage sa fonction acide La pepsine gastrique hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles un acide aminé aromatique (Tyr, Trp, Phe) engage sa fonction amine La thermolysine hydrolyse les liaisons peptidiques dans lesquelles les AA : Tyr, Leu, Ile engagent leur fonction amine 79  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA c. Fragmentation des peptides intra-chaines  Méthode enzymatique aux endopeptidases: II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA c. Fragmentation des peptides intra-chaines  Méthode chimique : o Détermination de la Met par Hydrolyse chimique spécifique par le bromure de cyanogène BrCN : la coupure par le bromure de cyanogène de la chaîne peptidique n’intervenant que du côté carboxylique de la Met. 80  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA c. Fragmentation des peptides intra-chaines  Méthode chimique : o Pour la rupture des ponts – S – S – entre les chaines polypeptidiques :  Oxydation de l’acide performique  Réduction par le β mercaptoéthanol II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA d. Résultats Les peptides obtenus par hydrolyse partielle, enzymatique ou chimique seront analysés par la méthode d’Edman, ce qui permet la détermination de la séquence complète en AA du polypeptide 81  06/10/2020 II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA e. Exercice: détermination de la séquence d’un petit peptide: Soit un peptide négatif au Biuret contenant un AA à groupement thiol. L’aminopeptidase libère une base héxonique diaminée. La carboxypeptidase libère un acide béta dicarboxylique. Donner la structure de ce peptide II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA e. Exercice: détermination de la séquence d’un petit peptide: La base héxonique diaminée. L’acide béta dicarboxylique. l’AA à groupement thiol Donner la structure de ce peptide NH2- Lys-Cys- Asp- COOH 82  06/10/2020 PLAN I. GENERALITES 1. DEFINITION ET NOMENCLATURE 2. PROPRIETES DE LA LIAISON PEPTIDIQUE II. DETERMINATION DE LA SEQUANCE D’UN PEPTIDE 1. DETERMINATION DE LA COMPOSITION EN AA 2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE DES AA III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION 2. LES PEPTIDES HORMONAUX 3. LES PEPTIDES À ACTIVITÉS ANTIBIOTIQUES III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION C’est un tripeptide : γ-glutamyl-cystéinyl-glycocolle 83  06/10/2020 III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION o Présent dans toutes les cellules de l’organisme. o Participe à l’élimination des radicaux libres très toxiques pour les cellules grâce à sa fonction thiol. o Puissant antioxydant  Action protectrice o Existe sous deux formes: forme réduite « GSH » et une forme oxydée dans laquelle deux molécules de glutathion sont liés par un pont disulfure « G-S-S-G », III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION Glutathion réduit GSH Glutathion oxydé GSSG 84  06/10/2020 III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 1. LE GLUTATHION o Les deux molécules de GSH s’oxydent et cèdent leurs hydrogènes aux peroxydes (agressifs pour les cellules) qui seront réduit (neutralisés) o La glutathion réductase permet la régénération de la forme réduite (G-SH) en utilisant comme coenzyme le NADPHH+ (Voie des pentose phosphates) Intérêt: Ne pas interrompre le processus de détoxification 85  06/10/2020 III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 2. LES PEPTIDES HORMONAUX a. Hormones du système nerveux central. Exemples : Ocytocine et Vasopressine Hormones hypothalamiques de structure très voisine, mais des effets très différents Ocytocine Vasopressine III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 2. LES PEPTIDES HORMONAUX a. Hormones du système nerveux central. Ocytocine : o Déclenche la contraction du muscle lisse utérin lors de l’accouchement. o Stimule la sécrétion du lait (la lactation). Vasopressine o Favorise la réabsorption rénale de l’eau, elle diminue donc le volume des urines : c’est une hormone antidiurétique o Augmente la pression sanguine : C’est une hormone hypertensive 86  06/10/2020 III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 2. LES PEPTIDES HORMONAUX b. Hormones Pancréatiques: Insuline Glucagon o Secrétée par le pancréas : o Sécrété par le pancréas : cellules β des îlots de cellules α des îlots de langerhans Langerhans. o Formée de 2 chaînes o Formée d’un peptide de 29 peptidiques: chaine A (21AA) acides aminés sans pont et la chaine B (30 AA) liées disulfure. par deux ponts disulfure. o C’est l’hormone o C’est une hormone hypoglycémiante hyperglycémiante III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 2. LES PEPTIDES HORMONAUX b. Hormones Pancréatiques: 87  06/10/2020 III. ETUDE DE QUELQUES PEPTIDES D’INTERETS BIOLOGIQUES 3. Peptides à activités antibiotiques : Produits par des bactéries ou des champignons, utilisées en thérapeutiques Exemple : Penicilline, Bacitracine, ….. CHAPITRE 2 : LES PEPTIDES  Récapitulatif  Un peptide = enchaînement d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques , numéroté à partir de l’acide aminé N terminal (qu’on place à gauche) vers l’acide aminé C terminal (qu’on place à droite.)  La liaison peptidique = réaction entre la fonction -COOH du 1er AA et la fonction –NH2 du 2ème AA avec élimination d’eau. C’est une liaison covalente, mise en évidence par la réaction du biuret. 88  06/10/2020 CHAPITRE 2 : LES PEPTIDES  Récapitulatif  La détermination de la structure d’un peptide, consiste à déterminer sa composition brute en acides aminés (nombre et nature), Puis déterminer sa séquence en combinant différentes méthodes chimiques et/ou enzymatiques  Certains peptides ont des propriétés  protectrices : glutathion  Hormonales : Ocytocine, Vasopressine, Insuline, Glucagon ,Angiotensine  antibiotiques la pénicilline la bacitracine ,… CHAPITRE 3 : LES PROTEINES PR L. BENCHEKROUN COURS DE BIOCHIMIE STRUCTURALE 1 ERE A M FMPR 89  06/10/2020 OBJECTIFS  Définir une protéine  Connaitre les différentes structures des protéines  Expliquer les propriétés physico - chimiques des protéines  Décrire et classer les principales protéines étudiées. PLAN I. DEFINITION II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE OU STRUCTURE COVALENTE 2. STRUCTURE SECONDAIRE 3. STRUCTURE TERTIAIRE 4. STRUCTURE QUATERNAIRE III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES 2. PROPRIETES CHIMIQUES 3. PROPRIETES BIOLOGIQUES IV. CLASSIFICATION DES PROTEINES 1. LES HOLOPROTÉINES 2. LES HETEROPROTÉINES 90  06/10/2020 I. DEFINITION  Les protéines sont des macromolécules complexes, formées d’un grand nombre d’acides aminés réunis entre eux par des liaisons peptidiques  L’ordre dans lequel les AA se combinent est appelé séquence, il est déterminé génétiquement dans les chromosomes.  Les protéines adoptent une structure bien définie dans l’espace qu’on appelle conformation. Cette conformation est indispensable à leur activité biologique. On distingue: la structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire I. DEFINITION  Protéines = Premier  Rôle prédominant dans le monde vivant, sont présentes dans toutes les cellules.  Importance quantitative  Plus de la moitié du poids sec de la cellule  Importance qualitative  Participation à toutes les fonctions cellulaires: o Structure (collagène) o Transport (l’hémoglobine) o Protection (les anticorps) o Mouvement (actine et myosine) o Régulation (récepteurs hormonaux et facteurs de transcription) o Enzyme (catalyseurs des réactions biochimiques) 91  06/10/2020 PLAN I. DEFINITION II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE OU STRUCTURE COVALENTE 2. STRUCTURE SECONDAIRE 3. STRUCTURE TERTIAIRE 4. STRUCTURE QUATERNAIRE III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES 2. PROPRIETES CHIMIQUES 3. PROPRIETES BIOLOGIQUES IV. CLASSIFICATION DES PROTEINES 1. LES HOLOPROTÉINES 2. LES HETEROPROTÉINES II. STRUCTURE DES PROTÉINES  Les proteines ont une structure bien définie dans l’espace.  On distingue 4 niveaux de structure de complexité croissante : o structure primaire o structure secondaire o structure tertiaire o Structure quaternaire 92  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES  Structure primaire: séquence des AA dans une chaine polypeptidique  Structure secondaire: repliement de petits segments contigus de 3 à 30 résidus du polypeptide en unités géométriquement ordonnées  Structure tertiaire: assemblage des unités de structure secondaire en unités fonctionnelles de plus grande taille.  Structure quaternaire: fait réfèrence au nombre et aux types d’unités polypeptidiques des protéines oligomériques, ainsi qu’à leur agencement spatial II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE OU STRUCTURE COVALENTE  La structure primaire ou structure covalente d’une protéine correspond à l’ordre d’enchaînement des acides aminés, reliés entre eux par des liaisons peptidiques (covalentes)  La séquence commence par l’AA Nt et se termine par l’AA Ct, cette succession correspond au sens de la traduction de la protéine 93  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE OU STRUCTURE COVALENTE  La structure primaire inclus aussi les ponts disulfures  C’est la seule structure qui est génétiquement codée, les autres niveaux structuraux dérivent de modification post traductionnelle de la structure primaire  Toutes les protéines passent par ce stade, certaines vont connaitre des modifications à l’origine de formes plus compliquées alors que d’autres sont fonctionnelles à ce stade qui constituera leur forme définitive. II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE  Résulte de l’organisation spatiale de la chaine polypeptidique grace à l’établissement de liaisons hydrogènes entre des acides aminés loins les uns des autres dans la structure primaire.  Ces liaisons hydrogènes s’établissent entre CO d’un acide aminé et NH d’un autre plus loin.  Deux types de structures secondaires sont mis en évidence : o Structure en hélice α o Structure en feuillet plissé β 94  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE Structure hélicoidale en hélice α Le polypeptide initiale s’enroule en une structure hélicoïdale stabilisée par des liaisons hydrogènes qui s’établissent à l’intérieur de la chaine entre l'oxygène d'un groupement carboxylique -C=O et l'hydrogène d'un groupement aminé –NH II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE Structure hélicoidale en hélice α  Les chaînes latérales des résidus des AA se projettent vers l’extérieur  Les hélices α rencontrées dans les protéines sont généralement droites (orientés dans le sens des aiguilles d’une montre). 95  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE o Structure hélicoidale en hélice α  Asp, Glu, Arg, et Lys stabilisent la structure en hélice α  Pro entraine sa rupture Liaison hydrogène entre C=0 d'une liaison peptidique i avec l'atome d'hydrogène (N-H) de la liaison peptidique (i+4) II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE o Structure hélicoidale en hélice α 4 96  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE o Structure Feuillet β Les liaisons hydrogènes des atomes d'oxygène (C=0) et d'hydrogène (N-H) d'une liaison peptidique s’établissent non plus sur une portion continue de la chaîne peptidique mais entre des segments différents qui peuvent appartenir à la même chaîne ou à des chaînes différentes. C’est la structure en feuillets β (feuillets plissés) correspondant à une structure en zig zag étirée. II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE o Structure Feuillet β 97  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE o Structure Feuillet β Le sens peptidique des deux brins adjacents peut être:  Identique de même orientation, les feuillets sont dits parallèles  Contraire, d’orientation opposée, les feuillets sont dits antiparallèles. Les brins antiparallèles sont les plus stables II. STRUCTURE DES PROTÉINES 2. STRUCTURE SECONDAIRE o Structure Feuillet β 98  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. STRUCTURE TERTIAIRE C’est l’agencement dans l’espace des différents éléments STRUCTURE PRIMAIRE secondaires. La chaine se replie sur elle- même pour donner la forme la plus stable possible avec un STRUCTURE SECONDAIRE nombre élevé de liaisons faibles ce qui lui donne un aspect globulaire. Elle met en relation STRUCTURE TERTIAIRE les résidus éloignés dans la structure primaire II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. STRUCTURE TERTIAIRE Les interactions permettant de maintenir cette forme globale spécifique de la protéines peuvent être de différentes natures: o liaison covalente : pont disulfure o liaisons ioniques entre groupements chargés de signe opposé o interactions électrostatiques type liaisons hydrogène o Interactions hydrophobes ou forces de Van der Waals entre groupes apolaires 99  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. STRUCTURE TERTIAIRE II. STRUCTURE DES PROTÉINES 3. STRUCTURE TERTIAIRE o Les chaines latérales polaires des résidus (R) des AA s’orientent vers la surface de la protéine, alors les chaines latérales apolaires sont dirigées vers l’intérieur pour fuir l’eau o La structure tertiaire détermine et assure les fonctions biologiques d’une protéine. Tout traitement déstabilisant cette structure supprime la fonction biologique de la protéine : on parle d’une dénaturation 100  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 4. STRUCTURE QUATERNAIRE o Beaucoup de protéines sont formées de sous unité +/- identiques, unies par des liaisons faibles (Interaction hydrophobe, liaisons hydrogènes, liaisons ioniques) et présentant une symétrie. o La protéine entière = Oligomère ou polymère o Une sous unité = Protomère ou Monomère o La structure quaternaire est nécessaire à l’activité de ces protéines II. STRUCTURE DES PROTÉINES 4. STRUCTURE QUATERNAIRE Exemple: l’hémoglobine humaine normale de l’adulte est formée de 2 chaines peptidiques α et de 2 chaines peptidiques β qui constituent 4 sous unités Une modification structurale de l’une des sous unité, retentit sur la structure tertiaire de toute la protéine des anémies 101  06/10/2020 II. STRUCTURE DES PROTÉINES 5. STRUCTURE PRIMAIRE  STRUCTURE QUATERNAIRE Structure I aire Feuillet β Hélice α Structure II aire Structure III aire Structure IV aire II. STRUCTURE DES PROTÉINES 6. DENATURATION DES PROTEINES C’est la perte de la conformation des protéines par ruptures des liaisons secondaires. La dénaturation est le plus souvent irréversible et entraine la perte de l’activité biologique de la protéine. Elle peut être causée par de nombreux agents physiques et chimiques: chaleur, les pH extrêmes, détergents anioniques (SDS), urée et sels de guanidine 102  06/10/2020 PLAN I. DEFINITION II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE OU STRUCTURE COVALENTE 2. STRUCTURE SECONDAIRE 3. STRUCTURE TERTIAIRE 4. STRUCTURE QUATERNAIRE III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES 2. PROPRIETES CHIMIQUES 3. PROPRIETES BIOLOGIQUES IV. CLASSIFICATION DES PROTEINES 1. LES HOLOPROTÉINES 2. LES HETEROPROTÉINES III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES a. La solubilité : *La plus part des protéines sont solubles dans l’eau *Les protéines solubles sont les protéines globulaires. *Les protéines insolubles dans l’eau, sont les scléroprotéines (= Protéines de structure) b. La cristallisation : Il est possible de cristalliser les protéines à partir de leur solution en jouant sur le pH, la concentration saline et les solvants organiques.. 103  06/10/2020 III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES c. Propriétés optiques: o Les protéines sont optiquement actives. o La plus part des protéines absorbent la lumière UV à 280nm, Cette absorption est en relation avec la présence de résidus aromatiques. o Les protéines donnent un complexe coloré en violet avec les ions cuivriques en milieu alcalin (réaction du Biuret) qui possède un maximum d’absorption à 540nm (DO = εLC ) Cette propriété permet le dosage des protéines du sang.. III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES REACTION DE BIURET Incubation 30 min à l’abri de la lumière Sérum + réactif biuret Coloration Lecture de la (sulfate de cuivre en violette DO 540 nm milieu 0H-) 104  06/10/2020 III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES d. Masse moléculaire (MM): o Chaque protéine à une masse (poids) moléculaire caractéristique o La MM des protéines varient de 10 000 à plusieurs millions de Dalton (Da) o Plusieurs méthodes de détermination de la MM. Nous décrirons 2 méthodes:. III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES d. Masse moléculaire (MM):  Méthode par ultra centrifugation: Centrifugation des protéines à 50 000 tours/min Les protéines sédimentent au fond du tube en fonction de leur MM On détermine la constante de sédimentation (δ) qui permet de calculer la MM selon l’équation: R= Cte des gaz parfait T= Température absolue D= Coefficient de diffusion MM= RTδ / D(1- VP) V= Volume P = Densité du solvant. 105  06/10/2020 III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES d. Masse moléculaire (MM):  Méthode par ultra centrifugation. III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES d. Masse moléculaire (MM):  Méthode par chromatographie par gel - filtration: Les protéines sont séparés selon leur MM sur gel de dextranes Les grosses molécules sont exclues et traversent rapidement la colonne Les plus petites pénètrent le gel et sont retardées On étalonne la colonne avec des protéines de poids moléculaires connu  détermination du PM des protéines étudiées. 106  06/10/2020 III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES d. Masse moléculaire (MM):  Méthode par chromatographie par gel - filtration:. PLAN I. DEFINITION II. STRUCTURE DES PROTÉINES 1. LA STRUCTURE PRIMAIRE OU STRUCTURE COVALENTE 2. STRUCTURE SECONDAIRE 3. STRUCTURE TERTIAIRE 4. STRUCTURE QUATERNAIRE III. PROPRIETES DES PROTEINES 1. PROPRIETES PHYSIQUES 2. PROPRIETES CHIMIQUES 3. PROPRIETES BIOLOGIQUES IV. CLASSIFICATION DES PROTEINES 1. LES HOLOPROTÉINES 2. LES HETEROPROTÉINES 107  06/10/2020 III. PROPRIETES DES PROTEINES 2. PROPRIETES CHIMIQUES o Les protéines contiennent 5 éléments: C, H, O, N et souvent S. o Dans la majorité des protéines les 20 AA sont représentés. La présence d’hydroxyproline et d’hydroxylysine résulte toujours de l’hydroxylation de la proline et lysine dans les protéines. o Une protéines possède la réactivité de ses AA constitutifs: *Si une protéine contient plusieurs AA basiques: Protéines basique *Si une protéine contient plusieurs AA acides: Protéines acide III. PROPRIETES DES PROTEINES 2. PROPRIETES CHIMIQUES o Caractère amphotère: L’ionisation des protéines est due: Aux –COOH et -NH2 terminaux Aux groupement ionisables des radicaux R des AA (-COOH, -NH2, - OH, -SH) Le pHi d’une protéine est le pH de la solution pour lequel il y a équilibre des charges positives et négatives portées par les R polaires des AA. 108  06/10/2020 III. PROPRIETES DES PROTEINES 2. PROPRIETES CHIMIQUES o Caractère amphotère: *Mise dans une solution à pH< pHi ,