UNIVERSITE DE RENNES I ~~~~~~~~~~ FACULTE DE MEDECINE ~~~~~~~~~~ DEPARTEMENT DE BIOCHIMIE ET BIOLOGIE MOLECULAIRE ~~~~~~~~~~ PCEM 1

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1 UNIVERSITE DE RENNES I ~~~~~~~~~~ FAULTE DE MEDEINE ~~~~~~~~~~ DEPARTEMENT DE BIIMIE ET BILGIE MLEULAIRE ~~~~~~~~~~ PEM Biochimie Structurale LIPIDES ~~~~~~~~~~ Pr Marc Denis et Pr Véronique DAVID Année Universitaire

2 LES LIPIDES. DEFINITIN ET LASSIFIATIN. Définition.. lassification... omposés lipidiques simples... omposés lipidiques complexes. PRPRIETES GENERALES.. Solubilité.. Hydrolyse et saponification.. Association des lipides NSTITUANTS DES LIPIDES. AIDES GRAS.. Généralités... Définition... Formule générale chaîne carbonée déterminant la classification R groupement carboxylique responsable du caractère acide... lassification..4. Propriétés a. Solubilité R H NaH R chaîne hydrocarbonée hydrophobe - Na + pôle hydrophile pôle hydrophile Molécule de savon pôle hydrophobe ouche monomoléculaire de savon à l'interface eau/air Micelle de savon dans l'eau

3 b. Propriétés chimiques liées à la fonction acide c. Propriétés chimiques liées à la présence de doubles liaisons Addition : + I R ( ) n R ( ) n xydation énergique : R ( ) n I R I + H ( ) n.. Acides gras saturés... Formule générale ()n avec n > formule brute : xhx indique le caractère linéaire préfixe correspondant à la longueur de la chaîne... onformation... lassification..4. Propriétés acide n -...anoïque suffixe désignant la fonction acide carboxylique indique le caractère saturé NMBRE DE ARBNES NM SYSTEMATIQUE NM USUEL 4 n-butanoïque butyrique 6 n-hexanoïque caproïque 8 n-octanoïque caprylique 0 n-décanoïque caprique n-dodécanoïque laurique 4 n-tétradécanoïque myristique 6 n-hexadécanoïque palmitique 8 n-octadécanoïque stéarique 0 n-eicosanoïque arachidique n-docosanoïque béhénique 4 n-tétracosanoïque lignocérique.. Acides gras insaturés... Formule générale - Acides gras monoinsaturés ou monoéthyléniques ()n ()n' - Acides gras polyinsaturés ou polyéthyléniques ()n ()n'

4 Nomenclature systématique : indique le caractère linéaire préfixe correspondant à la longueur de la chaîne acide n -... os n des carbones porteurs de double liaison mono... di tri ènoïque suffixe désignant la fonction acide carboxylique indique le caractère insaturé nombre de doubles liaisons R 7 6 ε γ 4 δ β α Exemple : acide linoléique ou acide n-octadéca 9, -diènoïque ()4 ()7... Diastéréoisomérie H H H H H Acide linoléique H H Acide oléique H... lassification NM USUEL PSITINS DES DUBLES LIAISNS SYMBLE acide palmitoléique 9 6 : 9 acide oléique 9 8 : 9 acide linoléique 9 et 8 : 9, acide linolénique 9, et 8 : 9,, acide arachidonique, 8,, et 4 0 : 4,8,,4..4. Propriétés.4. Acides gras spéciaux.4.. Acides gras hydroxylés.4.. Acides gras ramifiés

5 .4.. Acides gras cycliques 4

6 . E I S A N I D E S.. Définition.. Leucotriènes.. Structure 0... Diastéréoisomérie... lassification..4. Rôles physiologiques 8 Ex. : Leucotriène A.. Prostanoïdes... Structure Diastéréoisomérie... lassification..4. Rôles physiologiques 8 Ex. : Prostaglandine PGE 0 4 H H. ALLS.. Généralites... Définition... lassification... Propriétés générales.. Alcools simples... Glycérol a. Structure H H H H

7 b. Stéréoisomérie c. Propriétés... Méso-inositol a. Structure b. Stéréoisomérie c. Propriétés d. Rôles biologiques.. Alcools gras... Définition H 4 H H H 6 H H plan de symétrie ( ) n H... lassification.4. Alcools amines.4.. Définition.4.. Ethanolamine, Sérine, holine a. Structure (n pair) H N H H N H H H + N H Ethanolamine H Sérine H holine b. Propriétés.4.. Sphingosine a. Structure H NH b. Propriétés H ( ) Sphingosine 6

8 4. S T E R L S 4.. Généralites 4... Définition 4... Formule générale 7 Noyau stérane A 0 9 B D Stéréoisomérie a. onfiguration des cycles onfiguration trans ou série α onfiguration cis ou série β Représentation dans l'espace l'ensemble des cycles forme un treillis plan, le cycle A est dans le prolongement des autres cycles, l'hydrogène en est orienté vers le bas le cycle A est dirigé vers le bas et forme un angle de 90 avec le plan des autres cycles, l'hydrogène en est orienté vers le haut H H Dans les deux cas le substituant en 0 est orienté vers le haut, c'est la position de référence onfiguration trans ou série α onfiguration cis ou série β Représentation plane D 6 A 0 B le pointillé en indique que la liaison est en α le trait plein en indique que la liaison est en β Dans les deux cas le substituant en 0 est orienté vers le haut et figure avec un trait plein b. rientation des substituants Représentation dans l'espace Représentation plane face supérieure 9 7 face inférieure Le substituant en 0 est orienté vers le haut, c'est la position de référence A B D 6 7

9 4..4. lassification NMBRE PARTIULARITES FRMULES MPSES D'ATMES STRUTURALES PHYSILGIQUES 8 Noyau estrane en β 8 Estradiol 9 Noyau androstane en 0 β en β 9 Testostérone Noyau prégnane en 0 β en β maillon dicarboné en 7 β 0 Progestérone ortisol Aldostérone 4 Noyau cholane en 0 β en β chaîne ramifiée à en 7 β 4 Acides biliaires 7 Noyau cholestane en 0 β en β chaîne ramifiée à 8 en 7 β 7 6 holestérol Vitamine D 4.. holestérol et acides biliaires 4... holestérol a. Formule H b. Propriétés c. lassification d. Rôles biologiques 8

10 4... Acides biliaires a. Formule générale H b. Propriétés NH - - -NH- - Glycine Acide glyco-cholique c. lassification d. Propriétés 4.. Stéroides hormonaux agissant sur les gonades 4... Estrogènes a. Structure H 7 Estradiol H b. Propriétés c. Rôle biologique 4... Progestagènes a. Structure Progestérone b. Rôle biologique 9

11 4... Androgènes a. Structure H Testostérone 7 b. Rôle biologique Stéroides hormonaux à action systémique Glucocorticoïdes a. Structure ortisol H 7 0 H H b. Rôle biologique Minéralocorticoides a. Structure Aldostérone H H b. Rôle biologique holécalciférol ou vitamine D a. Structure H H H, DH holécalciférol 0 H H H b. Rôle biologique 0

12 H= steroïdogenèse

13 . GLYERLIPIDES.. Glycérides ou acylglycerols... Définition glycérol acide gras H H H H ( ) ( ) + n... Structures a. Les monoglycérides n H H monoacylglycérol ou monoglycéride H H α-monoacylglycérol H β-monoacylglycérol H H b. Les diglycérides H αα' - diacylglycérol H H αβ - diacylglycérol c. Les triglycérides H triacylglycérol... Propriétés physico-chimiques des triglycérides a. Hydrolyse b. Saponification c. Hydrogénation..4. Rôle physiologique

14 .. Glycérophospholipides... Définition... Formule générale et classification ( ) n H ( ) n P H { H X Acide phosphatidique Glycérophospholipides ou phosphatidyl X NATURE DE X MPSES ABREVIATIN ARGE H acide phosphatidique PA - glycérol phosphatidylglycérol PG - inositol phosphatidylinositol PI - éthanolamine phosphatidyléthanolamine PE 0 choline Phosphatidylcholine = lécithines? P 0 sérine phosphatidylsérine PS -... Propriétés Les chaînes aliphatiques se disposent du même coté, à l'opposé du pôle hydrophile. partie hydrophobe P X pôle hydrophile polaire Phospholipase A Phospholipase A H H P X Phospholipase..4. Rôles physiologiques a. Phosphatidylinositols - Monophosphoinositides H Phospholipase D R - - R - - P H - Diphospho et triphosphoinositides b. Phosphatidylcholines

15 c. Phosphatidylglycérols H H glycérol des acides phosphatidiques glycérol P P H H... omposés apparentés a. Ether lipides ou alkylacylglycérols liaison éther H H b. Glycéroglycolipides H liaison éther (ou ester) H liaison H osidique HH c. Lysophosphoglycérides H H P X 4

16 6. SPHINGLIPIDES H ( ) H ( ) NH n H éramide H H αβ -diacylglycérol H H ANALGIE STRUTURALE ENTRE GLYÉRIDE ET ÉRAMIDE. (le H estérifié par l'acide phosphorique est entouré) H NH acylsphingosine ou céramide 6.. Sphingophospholipides 6... Définition liaisons ester H X P H NH pôle hydrophile polaire 6... lassification NATURE DE X choline éthanolamine MPSES choline sphingomyélines éthanolamine sphingomyélines 6... Propriétés Rôle physiologique 6.. Sphingosidolipides 6... Définition Ex. : glucosylcéramide H NH HH liaison osidique

17 6... lassification NATURE DES SURES TYPE DE SPHINGSIDLIPIDE β D galactose Galactosyl céramide un seul sucre β D glucose Glucosyl céramide β D galactose sulfate érébrosulfatides plusieurs sucres galactose, glucose et N acétylosamines } ligosido céramides idem + acides sialiques Gangliosides 6... Propriétés Exemples a. éramide tétrahexosides Globoside : GAL NA β GAL α 4 GAL β 4 GLU β céramide b. éramide polyhexosides ERAMIDE GLU ERAMIDE GAL GAL Nac GAL Fuc Antigene ERAMIDE GLU GAL GAL Nac GAL Fuc GAL Nac Antigene A c. Gangliosides GLU GAL GAL Nac GAL Fuc GAL Antigene B SHINGSINE HEXSE HEXSE HEXSE Ac. GRAS NANA 6

18 7. MPSES PLYISPRENIDES 7.. Généralites 7... Définition 7... Formule générale Isoprène H Isoprène x 4 haîne diterpène en lassification NMENLATURE NMBRE D'ISPRENES MPSES QUI EN DERIVENT Monoterpènes Géraniol 0 Sesquiterpènes Farnésol Diterpènes 4 Phytol 0 Triterpènes 6 Squalène 0 Tétraterpènes 8 arotène aroténoides et vitamine A β -carotène H rétinol ou vitamine A - rétinal - acide rétinoïque Vitamine A et dérivés (tout trans) 7... Structure 7... onformation 7... lassification a. aroténoïdes b. Dérivés de la vitamine A Propriétés et rôles biologiques 7.. Tocoquinones, phylloquinones et ubiquinones 7... Structure générale H p diphénol H H Phytol ( ) ( ) ( ) 7

19 7... Propriétés noyau chromane substitué + H - H H H forme oxydée quinone forme réduite hydroquinone 7... lassification SUBSTITUANTS DU p DIPHENL AINE LATERALE Phylloquinone méthyl ( ) cycle aromatique en 6 4 isoprènes dont les trois derniers sont saturés Tocoquinone méthyl ( ) 4 isoprènes dont les trois derniers sont saturés Ubiquinones méthyl ( ) méthoxy ( ) variable (0 isoprènes tous insaturés pour le oe Q 0 ) H Phylloquinone H Tocoquinone 9 H Ubiquinone Rôles biologiques a. Phylloquinone ou vitamine K b. Tocoquinone ou vitamine E c. Ubiquinones ou coenzymes Q 8

20 ANALYSE DES LIPIDES. SEPARATIN DES LIPIDES. FRATINNEMENT DES LIPIDES.. Saponification.. Analyse des composés... Glycérophospholipides... Lipides non polaires. DETERMINATIN DE LA STRUTURE DES LIPIDES ISLES.. Sensibilité vis a vis des enzymes.. Dosage du phosphore.. Rapport N/P.4. Indice de saponification R + KH R R H H H + R K.. Indice d'iode + I R ( ) n R ( ) n I I.6. xydation R ( ) n R + H ( ) n 9

21 FILIATIN DES LIPIDES AIDES GRAS R (généralement nombre pair pair de de ) ) carbones : groupement acétyl H carbones : isoprènyl H omposés polycycliques : cyclopentanophénantrène STERIDES omposés linéaires : polyisoprénoïdes TERPENES LIPIDES PRVENANT DU GRUP t AETYL MPSES LIPIDIQUES (glycérolipides, shingolipides stérides, cérides) AIDES GRAS saturés insaturés A.G. en tant que INTERMEDIAIRES METABLIQUES A.G. en tant que Dérivés d'a.g. ELEMENTS ayant UN RLE NSTITUTIFS BILGIQUE AIDES GRAS R (généralement nombre pair pair de de ) ) MEDIATEURS BILGIQUES (eicosanoïdes) 0

22

23 LIPIDES PRVENANT DU GRUP t ISPRENYL omposés polycycliques : cyclopentanophénantrène STERIDES omposés linéaires : polyisoprénoïdes TERPENES LESTERL (élément 4 cycles structural) associés HRMNES STERIDES sexuelles glucocorticoïdes minéralocorticoïdes DH AIDES BILIAIRES yclisation de la molécule à une extrémité ARTENIDES provit A RETINIDES vit A Association à une structure cyclique comportant une fonction quinone PHYLLQUINNE vit K o TQUINNE vit E o n UBIQUINNE coe Q LIPIDES ISSUS DE NDENSATIN E S T E R S G ly c é r o li ERIDES STERL STERIDES GLYERL mono di AYLGLYERL tri U GLYERIDES DIGLYERIDE αβ H P 4 AIDE PHSPHATIDIQUE X H ALL GRAS AIDES GRAS X H H P 4 SPHINGSINE AYLSPHINGSINE U ÉRAMIDES SES seul ose enchaînement polyosidique A M I D E S S p h i n g o li p i d e s PHSPHATIDYL X X SPHINGMYELINE NATURE DE X LINE ETHANLAMINE SERINE GLYERL INSITL GLYERPHSPHLIPIDES SPHINGPHSPHLIPIDES PHSPHLIPIDES SYLERAMIDES LIGSIDet ERAMIDES EREBRSIDES et GANGLISIDES SIDLIPIDES p i d e s

24 LIPIDES MPSES Elément important : liaison entre composés ester, amide, acétal GLYERL AIDE GRAS AIDE GRAS AIDE GRAS LIAISN ESTER LIAISN AMIDE LIAISN SIDIQUE TRIGLYERIDES GLYERL AIDE GRAS AIDE GRAS P ALL GLYERPHSPH LIPIDES SPHINGSINE AIDE GRAS P ALL SPHINGPHSPH LIPIDES SPHINGSINE AIDE GRAS SE SID (ou GLY) LIPIDES HYDRPHBIE AMPHIPHILIE Hydrophobe Structure hydrocarbonée X P Tête polaire H Amphiphile Queue hydrophobe - TRIGLYERIDES ERIDES STERIDES ARTENIDES TERPENES AIDES GRAS LESTERL PHSPHLIPIDES SPHINGLIPIDES