Docteur Jean Charles RENVERSEZ

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1 Biochimie structurale Biochimie des Acides Aminés et Protéines Chapitre 1 : Acides aminés et protéines : Introduction et définitions Docteur Jean Charles RENVERSEZ Médecine P1 Multimédia - Année 2006/2007 Faculté de Médecine de Grenoble - Tous droits réservés.

2 PLAN I INTRODUCTION HISTORIQUE II ACIDES AMINES a - Définition - Structures b - Propriétés physico-chimiques c - Réactivités chimiques d - Séparation - Evaluation qualitative et quantitative

3 INTRODUCTION Les protéines sont les plus abondantes des molécules organiques des êtres vivants 50 % du poids sec des cellules vivantes Sont constamment renouvelées (6-20g d azote éliminés par jour) Assurent : un rôle structural des fonctions essentielles dans la vie cellulaire Elles sont toutes organisées selon un même modèle Le plan de fabrication de chaque protéine est conservé dans l ADN au niveau de son gène

4 HISTORIQUE XVII XVIII Développement de l utilisation du microscope: contenu des cellules protoplasme: contenu visqueux organelles. FOURCROY - substances albuminoïdes. BERZELIUS - albumen sang et œuf idem leucocytes = formes globulaires de l albumine (= globulines). XIX 1840 LIEBIG MULDER composants identiques œuf, protoplasme, sang composition constante en N, C, S DUMAS précipitation des globulines du sang cristaux d hémoglobine à partir de sang séché. HOFFMEISTER 1889 cristallisation de l ovalbumine. GÜRBER 1894 sérumalbumine. SUMNER NORTHRUP Prix Nobel cristallisation de protéines. BEHRING ROUX antitoxines. XX DRECHSLER FISHER hydrolyse acide des protéines = polymères d acides aminés liaison peptidique. MICHAELIS SÖRENSEN notion de ph. Electrophorèse phi. SVEDBERG 1926 ultracentrifugation. LONGWORTH 1930 TISELIUS 1936 Electrophorèse en veine liquide. COHN 1946 Fractionnement par solvants. WATSON CRICK 1962 Structure de l ADN. JEROME MONOT 1966 Fonctionnement du code génétique.

5 Définition et structure des acides aminés

6 Les acides aminés ont un motif structural commun NH2 R C COOH C : carbone α R : Chaîne latérale H

7 20 acides aminés sont fondamentaux Aminoacide Alanine Arginine Asparagine Acide aspartique Cystéine Glutamine Acide glutamique Glycocolle ou glycine Histidine Isoleucine Leucine Lysine Méthionine Phénylalanine Proline Sérine Thréonine Tryptophane Tyrosine Valine Abréviations 3 lettres Ala Arg Asn Asp Cys Gln Glu Gly His Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val Symbolisation 1 lettre A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V

8 Les 20 acides aminés fondamentaux se regroupent en 4 classes Classification selon la polarité de leurs chaînes latérales (à ph 7) * Chaînes latérales non polaires = HYDROPHOBES Alanine, Isoleucine, Leucine, Méthionine, Phénylalanine, Proline, Tryptophane, Valine * Chaînes latérales polaires mais non chargées = HYDROPHILES Asparagine, Cystéine, Glutamine, Glycocolle, Sérine, Thréonine, Tyrosine * Chaînes latérales chargées négativement = ACIDES Acide aspartique, Acide glutamique * Chaînes latérales chargées positivement = BASIQUES Arginine, Histidine, Lysine

9 Chaînes latérales non polaires Groupt Phényl Groupt indole Groupt pyrrolidine

10 Chaînes latérales polaires mais non chargées Groupt sulfhydryle Groupt phénol

11 Chaînes latérales chargées négativement

12 Chaînes latérales chargées positivement Groupt guanidine Groupt imidazole

13 Les acides aminés essentiels Valine - leucine - isoleucine - méthionine - thréonine - lysine - phénylalanine - tryptophane doivent être apportés impérativement par l alimentation

14 La plupart des acides aminés sont fabriqués à partir de composés présents dans l organisme NE SAIT PAS FAIRE :

15 Les acides aminés dans les protéines peuvent subir des retouches Protéines contractiles Collagène Protéine de la coagulation TRH

16 Propriétés physicochimiques des acides aminés

17 Stéréochimie L atome de carbone des acides aminés est asymétrique sauf Glycine

18 Tous les acides aminés des protéines chez l homme sont de la série L

19 Propriétés spectrales Les acides aminés absorbent dans l ultra-violet UV lointain (inf. à λ: 220 nm); liaison peptique dans protéines UV λ : 280 nm = phénylalanine, tyrosine, tryptophane

20 Ionisation Molécules amphotères ou Zwitterions + H + COO- -H + COO - NH3 + NH3 +

21 La titration de l alanine s effectue par paliers -NH 3 + Point isoélectrique phi ph Par rajout d équivalents OH - -COO -

22 Le phi des acides aminés est très variable phi

23 Réactivités chimiques des acides aminés

24 Propriétés liées au (- COOH) Liaison peptidique

25 Propriétés liées au (-NH2)

26 Ninhydrine ninhydrine

27 DFB PITC Chlorure de dansyle

28 Propriétés des chaînes latérales

29 Formation des ponts disulfures

30 Liaison β O- glycosidique

31 Liaison N glycosidique

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33 Séparation Evaluation quantitative et qualitative * Détermination de la séquence des protéines * Recherche des A.A. dans les milieux biologiques

34 Méthodes chromatographiques Chromatographie sur couche mince Partage entre 2 phases

35 Chromatographie bidimensionnelle - coloration par ninhydrine

36 Chromatographie d échange d ions Principe : Sites anioniques Echange de cations

37 Exemple de chromatographie d échange d ions Séparation de 2 protéines A et B différentes en charges électriques

38 Appareillage automatique de chromatographie liquide haute pression (HPLC)

39 Profil d élution des acides aminés par HPLC Acides aminés acides et neutres Acides aminés basiques

40 Méthodes électrophorétiques Electrophorèse horizontale sur support

41 Technique d électrochromatographie

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