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1 Les acides aminés UE VII: Biochimie Semaine : n 9 (du 31/10/16 au 04/11/16) Date : 03/11/2016 Heure : de 8h00 à 9h00 Professeur : Pr. Gervois Binôme : n 23 Correcteur : n 10 Remarques du professeur (Diapos disponibles, Exercices sur le campus, Conseils, parties importantes à retenir, etc.) Préfère poser des questions sur les concepts III) Biosynthèse PLAN DU COURS A) Incorporation de l'azote atmosphérique B) Biosynthèse du squelette carboné 3) Six voies de synthèse distinctes - Synthèse Proline - Synthèse Arginine - Synthèse Sérine - Synthèse Glycine - Synthèse Cystéine - Synthèse Aspartate et Asparagine - Synthèse Alanine - Synthèse PHE et TYR IV) Catabolisme A) Elimination de l'azote 1) Conversion du groupement alpha-amine 2) Devenir du glutamate 3) Devenir de l'ammoniaque formé a. Dans les tissus 1/8

2 III) Biosynthèse B) Biosynthèse du squelette carboné 3) Six voies de synthèses distinctes Biosynthèse de la proline : Le glutamate permet de transporter l'ammoniac et sert de précurseur à la synthèse d'autre AA. Il a un rôle métabolique très important. On a une phosphorylation du glutamate qui permet de former le γ-glutamyl-phosphate gràce à la Glutamate Kinase. Ici c'est le glutamate qui est greffé sur le phosphate d'où le «glutamyl» Remarque : une kinase greffe un phosphate et une phosphatase permet de desphosphoryler On a une réaction d'oxydo-réduction qui donne un glutamate γ-sémialdéhyde sous l'action de la glutamate déshydrogénase. Ensuite une réaction de déshydratation. Elle permet d'obtenir une Δ 1 pyrroline 5 carboxylate par cyclisation spontanée. Le produit cyclisé permet ensuite d'aboutir à la proline sous l'action d'une réductase. Biosynthèse de l'arginine : 2/8

3 On a une réaction d'acétylation du glutamate sous l'action de la transacétylase pour obtenir du N-Acétylglutamate Ensuite on a la phosphorylation mais la différence c'est que ici au préalable on a d'abord une acétylation puis une phosphorylation pour éviter la cyclisation spontanée. On obtient le N Acétylglutamate-γ-semialdéhyde. On a une réaction de trans amination par une amino-transférase donc on aboutit à un composé appelé Ornithine Puis on arrive dans le cycle de l'urée qui permet d'éliminer le groupement NH2 des AA. Au cours de cycle de l'urée on a formation de l'arginine. C'est donc c'est une voie anabolique (formation d'un AA) et catabolique Remarque : L'orinitine est le 21e AA à connaître mais ce n'est pas un AA constituant des protéines Acétylation empêche la cyclisation spontanée de la molécule Biosynthèse de la sérine : 3-P-Glycérate (produit de la glycolyse) qui est transformé en 3-Phospho Hydroxypyruvate par la phosphoglycérate déshydrogénase Puis on a une trans-amination pour former la 3-Phospho Serine. Le 2e produit de la réaction est l'α-cg Puis déphosphorylation pour obtenir la Sérine La Sérine est elle même précurseur la Cystéine et la Glycine Biosynthèse de la Glycine : 3/8

4 Réaction de transformation de la sérine en glycine par récupération d'un groupement méthyl. Le cofacteur THF récupère le carbone. La glycine est un AA que l'on retrouve dans la voie de synthèse des nucléotides et elle sert aussi à synthétiser les protéines. Le THF (tétrahydrofolate) est un transporteur d'unités mono-carbonées, il transporte des groupements méthyl. C'est un dérivé de l'acide folique. Ce transfert de méthyl nécessite un complexe de vitamine B12 et B9. Apporté par l'alimentation. C'est la voie de biosynthèse de la glycine mais aussi celle de la dégradation de la sérine. Biosynthèse de la Cystéine : pas à connaître par cœur La cellule a des difficultés pour modifier les paramètres physiques (température, pression) nécessaire à la biosynthèse de la cystéine. Les enzymes servent à baisser l'énergie libre d'activation. La cystéine est un AA soufré. On remplace l'oxygène -OH de la sérine par un atome de soufre. Pour cela, on fair intervenir d'autres AA : la méthionine ainsi que l'homocystéine (= 22ème aa à connaitre). Il y a une transformation de la méthionine qui agit avec un nucléoside pour former l'homocystéine. La méthionine réagit avec l'atp qui relargue ses phosphates. On a un groupement adénosine (sucre + base) qui est greffé à la méthionine par le soufre : ce qui donne la S-Adénosine-Méthionine Grace à la cystathionine synthase on forme un pont soufré entre la sérine et l'homocystéine pour obtenir la cystathionine. Puis on coupe entre le CH2 et le S grâce à cystathionine lyase : on génére de la cystéine et de l'αkétobutyrate. Détails : (pas à connaître) 4/8

5 Biosynthèse de l'aspartate et de l'asparagine : Réaction de transamination catalysé par ASAT On forme de l'aspartate à partir du glutamate et on libère aussi de l'α-cétoglutarate. Ensuite, le groupement NH2 provient de la glutamine qui réagit avec l'aspartate pour donner l'asparagine. C'est donc une réaction de transamidation. On forme l'asparagine et le glutamate. Biosynthèse de l'alanine Réaction de transamination catalysée par ALAT Le pyruvate et le glutamate forment l'alanine et un alpha cétoglutarate. Le glutamate permet de synthétiser l'aspartate et l'asparagine qui sont des éléments essentiels L'alanine est un transporteur inter organe. Origine : On la retrouve dans les protéines (catabolisme), elle provient aussi de l'alimentation et à partir du pyruvate musculaire on peut former de l'alanine (cycle du glucose-alanine dans le muscle) Devenir : on la retrouve dans les protéines, dans le transfert du NH2 (transformé un urée) et elle 5/8

6 permet aussi d'exporter du pyruvate. Cela concerne surtout le transfert dans le sens des tissus périphériques vers le foie. Au niveau hépatique, l'alanine redonne du pyruvate qui lui même va entrer dans le cycle de Krebs (énergie) mais aussi participer aussi NGG. Certains AA sont gluco-formateurs Biosynthèse de PHE et TYR On démarre du chorismate pour obtenir un préphénate (réaction en 10 étapes = complexe). Le préphénate a 2 destinées : Le phénylpruvate : groupement phényl cyclique qui permet de synthétiser la Phe L' hydroxyphénylpyruvate : composé hydroxyle qui permet de synthétiser la Tyr Une voie parallèle permet de synthétiser la Tyrosine à partir de la Phénylalanine. IV)Catabolisme Origine des AA : Protéines alimentaires qui sont obtenus par la digestion Protéines cellulaires qui sont obtenus par dégradations des protéines dans toutes les cellules Synthèse de NOVO dans tous les tissus Devenir des AA : Protéines Composés azotés (nucléotides, hème) Dégradation Catabolisme des AA : AA est dégradé en groupement azoté (NH2) et en squelette carboné Suite à la dégradation : Le groupement azoté (NH2) : Excrétion : uréogénèse, amniogénèse Recyclage : AA, nucléotides, composés azotés Le squelette carboné : Conversion : intermédiaires des voies métaboliques 6/8

7 A) Élimination de l'azote 1. Conversion du groupement alpha-amine +++ Il faut Drainer le NH2 de tous les AA sous forme d'une seule molécule Former le glutamate car il est le carrefour du métabolisme azoté. Il est impliqué dans le catabolisme des AA. Pour cela, on fait des réactions de transamination : les transaminases sont spécifiques des différents AA. Alpha-CG = accepteur du NH2 qui provient des AA 2. Devenir du glutamate Il subit une désamination oxydative : Libération de NH4+ et d'alpha-cg La réaction est activée par la consommation du NH4+ La glutamate déshydrogénase, enzyme allostérique, est dans la mitochondrie. Elle est associée à des enzymes du cycle de l'urée (5 étapes). Tout ce qui est ATP, GTP est inhibiteur de la réaction et tout ce qui est ADP, GDP est activateur. En effet, l'oxydation des AA est favorisée par la diminution de la charge énergétique de l'organisme (elle est élevée en période post prandiale). Quand on ne mange plus, il n'y a plus d'arrivée de glucides, on consomme nos réserves de glycogène puis de lipide puis on utilise les AA. Quand la proportion en ADP augmente, l'organisme sait qu'il produit moins d'énergie et cherche donc à resynthétiser du glucose par NGG (quand on a épuisé les lipides) Bilan des réactions de transamination et de désamination oxydative : On libère du NH4+ : cet ion ammonium va servir à former l'urée. Au passage, on recycle l'alpha cétoglutarate. L'urée est le métabolites ultimes de la dégradation des AA 7/8

8 3. Devenir de l'ammoniaque formé a. Dans les tissus Ammonium est toxique pour les tissus Ex muscle en exercice prolongé ou jeune Libération azote des AA par transamination mais pas d'enzyme du cycle de l'urée Il faut un moyen de transport absorbables par le foie Objectif : conversion finale en urée Deux formes : Glutamine et Alanine qui sont des transporteurs inter-organes de l'ion ammonium 8/8