UNIVESITE DES ANTILLES Faculté de médecine ours de Mr PELMAD obert rpelmard@univ- ag.fr Les cours seront complétés par la suite. hapitre 11 : Les amino- acides I) Définitions et rappels Les amino- acides sont des molécules qui comportent une liaison acide carboxylique et une liaison amine. n ne parlera que des α- amino- acides. Si une fonction acide carboxylique et une fonction amine sont présentes sur un même atome de carbone, alors on est en présence d un α- amino- acide : arbone en alpha α Fonction acide et fonction amine sont sur le même atome de carbone= α-amino-acide = haîne latérale α 2 N Les réactions des amino- acides entre eux donnent des protéines ou des peptides. Le carbone α est optiquement actif ( ). Le carbone α de l α- amino- acide sera ou S ; L ou D. La série D est synthétisée en laboratoire. Naturellement, on ne trouve que les acides- aminés de la série L. AM Fischer 2 N S 2 N S La configuration du carbone est S Série L N 2 à gauche
Seule, l acide- aminé Glycine, qui ne possède pas de carbone assymétrique hez l humain, 21 amino- acides sont présents dans ses protéines : La nomenclature des α- amino- acides Les amino- acides ne diffèrent que par leur chaîne latérale. ette chaîne pourra changer l acidité, la basicité, la polarité, le point isoélectrique, etc de l amino- acide. haque amino- acide a un nom qui lui est propre. Les biologistes ont mis en place une nomenclature composé de 3 lettres pour désigner l amino- acide :
Val pour Valine ; Tyr pour Tyrosine ; Leu pour Leucine etc Les chimistes ont simplifié cette nomenclature en désignant l amino- acide par une lettre : V pour Valine ; Y pour Tyrosine ; L pour Leucine ; etc.. En chimie, on ne vous demande pas de connaître exactement les formules des amino- acides. Les amino- acides sont classés en 4 catégories suivant la nature de la chaîne latérale et p=7: - haîne latérale lipohile donc, hydrophobe - haîne latérale hydrohile donc, lipophobe - haîne latérale acide (L amino- acide comportera plus d une fonction acide et sera chargé négativement à p=7) - haîne latérale basique (L amino- acide comportera plus d une fonction basique et sera chargé positivement à p=7) Liste des acides- aminés hydrophiles : Asparagine, ystéïne, Glutamine, Sérine, Thréonine, Tyrosine Liste des acides- aminés hydrophobes : Glycine, Alanine, Isoleucine, Méthionine, Proline, Triptophane, Valine, Leucine, phénylalanine, ystéine. Liste des acides : Acide aspartique, Acide glutamique Liste des basiques : Arginine (possède une fonction très basique appelée : guanidine), histidine, Lysine. La série D est synthétisée en laboratoire, : L- Valine est appelée V. D- Valine est appelée v. Les chimistes ont remplacés la lettre majuscule par la lettre minuscule pour désigner la série D. II) Point isoélectrique Il est intéressant de remarquer que l amino- acide est une molécule amphotère. (Présence d une fonction acide () et d une fonction basique (N2)). De ce fait, l amino- acide sera très sensible au p : emarque : J ai appris à mettre les δ + δ - dans mes schémas. J ai repris une notation normale, Dés que vous verrez une charge plus, ce sera effectivement une charge plus, idem pour la charge -. Je vais choisir la charge entouré d un cercle. Je reprendrai tous les autres schémas pour vous des précédents chapitres. Merci pour votre compréhension.
Vos tuteurs sont en relation permanente et journalière avec moi, n hésitez pas à leurs demander des explications. Zwitterion: présence de 2 charges opposées sur la même molécule Molécule neutre N 2 N 3 A p neutre de l'amino-acide A ne pas confondre avec le p neutre de l'eau=7 A ce p, la forme zwitterionique sera prépondérante = charge + =charge - L amino- acide à p neutre de l amino- acide existera sous la forme zwitterionique et ce p neutre possède un nom particulier : Point isoélectrique ou point isoionique. Au point isoélectrique, l amino- acide sera neutre et l équilibre précédent sera présent. L amino- acide en milieu acide +. L acide + cherchera le site basique de l amino- acide et réagira avec ce dernier : Zwitterion: présence de 2 charges opposées sur la même molécule Molécule neutre N 2 N 3 + L'acide-aminé en milieu acide N 3
En milieu acide, l amino- acide est chargé positivement. L amino- acide en milieu basique. La base cherchera et réagira avec le site acide de l amino acide : Zwitterion: présence de 2 charges opposées sur la même molécule Molécule neutre N 2 N 3 - L'acide-aminé en milieu basique + 2 L'amino-acide est chargé négativement véritable charge négative N 2 L amino- acide aura un pka1 pour la fonction acide et un pka2 pour la fonction basique, alors le calcul du point isoélectrique est : pi= (pka1 + pka2) 2 Attention : cette formule est applicable pour les amino- acides non acides et les amino- acides non basiques :
Le pi de la glycine est pi= (2,34 + 9,60) / 2 = 5,97 A p = 5,97 qui est le point isoélectrique, la glycine est neutre (Zwitterion). Pour l alanine : (2,34 + 9,69) / 2 = 6,015. Un acide- aminé basique ou acide présentera 3 pka : L acide- aminé acide ou basique: L acide- aminé acide : Acide aspartique :
Acide aspartique possède une deuxième fonction acide pk a2 = 3,7 pi = (1,9 + 3,7) / 2 = 2,8 2 N pk a1 = 1,9 pk a" = 9,6 Ne pas prendre en compte L'amino-acide étant acide, on ne prendra que les pka des fonctions acides pour le calcul du pi Un α amino-acide basique: LA LYSINE 2 N pk a3 = 10,5 pi = (10,5 + 8,9) /2 = 9,7 pk a1 = 2,18 pk a2 = 8,9 2 N Ne pas prendre en compte Les valeurs des pka ne sont pas à connaître. III) Domaine de prédominence en fonction du p En fonction du p, l amino- acide sera en équilibre sous une forme bien déterminéé ou coexistera avec une autre forme : ation Anion N 3 N 2 N 2 Acide pk a1 pi pk a2 Basique A un p acide inférieur au pka1, l amino- acide sera sous la forme cationique. Au p = pka1, la coexixtence des 2 formes cationique et zwitterionique. Au p = pi, l amino- acide sera sous la forme zwitterionique. Au p = pka2, une coexistence des phases zwitterionique et basique. Au p supérieur à pka2, la forme basique sera prédominante. p
as d un acide- aminé acide : Acide-aminé acide ation n Anion harge nulle harge -2 harge -1 n n n N 3 N 3 N 3 N 2 Acide pk a1 pi pk a2 Basique p A vous de vous entraîner sur l amino- acide basique. IV) éactivité des amino- acides Les amino- acides sont les éléments constitutifs des peptides et des protéïnes. omme peptide, on peut avoir un dipeptide, c est la condensation de deux acides- aminés, un tripeptide, c est la condensation de trois acides aminés. Une proté ne, c est la condensation d untrès grand nombre d amino- acides. La fonction acide d un acide- aminé A réagit sur la fonction amine de l autre acide- aminé pour former la liaison peptidique : as général acide-aminé A écrit sous cette forme: acide-aminé B écrit sous cette forme: 2 N A 2 N B Faisons réagir A sur B
2 N A + 2 N B 2 N A N B Liaison peptidique amide n remarque que A possède une fonction acide et amine. La réaction précédente montre que la fonction acide de A a réagi avec la fonction amine de B. n remarque également que rien n empêche à la fonction amine de A de réagir avec la fonction acide de B. En définitive, les réactions pour la synthèse des peptides et des protéïnes est délicate et certaines précautions et manipulations doivent être prises au préalable : n protège la fonction acide de A, cette protection empêchera la fonction acide de réagir. et acide- aminé protégé ne pourra réagir que par sa fonction amine. ette fonction amine réagira avec la fonction acide de B. En fin de réaction, on déprotégera la fonction acide. Merrifield a mis au point une synthèse pour les protéïnes : Il bloque l acide aminé sur une résine plastique en fixant la fonction acide sur la résine, par conséquent, l acide- aminé bloqué ne pourra réagir que par sa fonction amine. Il fait réagir B qui va se fixer à A. Il jette la solution. Il continue avec un autre acide aminé etc.. A la fin de la réaction, il détache par voie chimique sa protéïne. Sachez que des méthodes de protection, déprotection existent, et elles permettent la synthèse des protéïnes, si ces précautions ne sont pas prises, on obtient un affreux mélange.