Fiche de révision : Acides aminés et méthodes d’analyse

📋 Plan du Cours

1. Structure et acides aminés essentiels
2. Charge des acides aminés selon le pH
3. Familles et solubilité des acides aminés
4. Titrage de l’alanine et calcul de masse
5. Électrophorèse des acides aminés
6. Spectrophotométrie et loi de Beer-Lambert
7. Chromatographie en phase gazeuse
8. Liaison peptidique et protéines
9. Formules et calculs du chapitre
10. Calculatrice Casio et saisie des calculs

📖 1. Structure et acides aminés essentiels

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Molécule possédant un carbone central lié à un groupe amine NH₂, un groupe carboxyle COOH, un hydrogène et une chaîne latérale R.
• Acide aminé essentiel : Acide aminé que le corps ne sait pas fabriquer et qui doit être apporté par l’alimentation.

★ À maîtriser

• La chaîne latérale R est la partie qui varie entre les acides aminés, tandis que les autres éléments de leur structure sont identiques.

Compléments

• Les protéines contiennent 20 acides aminés différents, correspondant à 20 chaînes latérales R.

• Le cours cite les acides aminés essentiels suivants :

  • Val
  • Leu
  • Ile
  • Phe
  • Met
  • Lys
  • Thr
  • Trp

• Les acides aminés Val, Leu et Ile forment les BCAA et aident les muscles à fabriquer leurs protéines.

💡 Astuce mémo

Une brique centrale à quatre attaches, dont seule la queue R change.

📖 2. Charge des acides aminés selon le pH

🔑 Notions clés & Définitions

• pH isoélectrique : pH auquel les charges positives et négatives d’un acide aminé s’annulent et où sa charge totale est nulle.
• Zwitterion : Acide aminé qui porte simultanément une charge positive et une charge négative, pour une charge totale nulle.

★ À maîtriser

📌 Quand le pH est inférieur au pHi, l’acide aminé est sous forme cationique et porte une charge positive ; quand le pH est supérieur au pHi, il est sous forme anionique et porte une charge négative.

Compléments

• Au pHi, la forme de l’acide aminé est un zwitterion de charge totale nulle.

• En milieu très acide, riche en H⁺, l’acide aminé prend des H⁺ et devient positif ; en milieu très basique, pauvre en H⁺, il en lâche et devient négatif.

💡 Astuce mémo

pH inférieur au pHi : gain de H⁺ et charge + ; pH supérieur : perte de H⁺ et charge −.

📖 3. Familles et solubilité des acides aminés

★ À maîtriser

• Les acides aminés neutres, dont Gly, Ala, Val, Leu et Ser, ont un pHi autour de 6.

• Les acides aminés acides Asp et Glu possèdent un deuxième groupe COOH et ont un pHi bas, autour de 3.

• Les acides aminés basiques Lys, Arg et His possèdent un deuxième groupe aminé et ont un pHi haut, autour de 10.

Compléments

• Les acides aminés aromatiques Phe, Tyr et Trp possèdent un cycle et absorbent les UV.

📌 Une chaîne latérale plus longue diminue la solubilité, tandis qu’une chaîne portant un groupe –OH, comme Ser ou Thr, l’augmente.

• La solubilité d’un acide aminé est minimale à son pHi, où la molécule peut précipiter.

📖 4. Titrage de l’alanine et calcul de masse

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet tampon : Limitation des variations de pH par l’acide aminé dans les zones de palier de la courbe de titrage.

★ À maîtriser

• 🔄 Le titrage de l’alanine se déroule ainsi :

  1. Préparer une solution d’alanine.
  2. Ajouter progressivement la soude NaOH.
  3. Relever le pH à chaque ajout.
  4. Tracer le pH en fonction du volume de soude.

• Le milieu d’un palier de la courbe de titrage donne un pKa, et le pHi se situe entre les deux pKa.

📐 Formule - La masse à peser se calcule par $m = C \times V \times M$, avec le volume V exprimé en litres.

Compléments

• Pour le titrage, le protocole prépare 100 mL d’alanine à 0,1 mol/L et utilise une solution de soude ajoutée goutte à goutte.

• Pour préparer 100 mL d’alanine à 0,1 mol/L avec une masse molaire de 89,09 g/mol, il faut peser environ 0,89 g d’alanine.

💡 Astuce mémo

Préparer l’alanine, ajouter la soude, relever le pH, puis lire les paliers.

📖 5. Électrophorèse des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrophorèse : Méthode qui sépare des molécules déposées sur un support humide en leur appliquant un courant électrique, selon leur charge.

★ À maîtriser

📌 En électrophorèse, une molécule positive migre vers la borne négative, une molécule négative vers la borne positive et une molécule de charge nulle bouge presque pas.

Compléments

• À pH 6,3, l’acide aspartique de pHi 2,8 est négatif et migre vers la borne positive, l’alanine de pHi 6,1 est presque neutre et migre peu, tandis que la lysine de pHi 9,7 est positive et migre vers la borne négative.

• Le protocole utilise des bandes de papier de 15 × 3 cm, trempées dans le tampon et essuyées, sur lesquelles l’échantillon est déposé au crayon avant l’application de 160 V pendant 45 min.

• Après migration, la ninhydrine chauffée colore en violet les acides aminés incolores, puis les taches sont entourées au crayon.

• En électrophorèse, les taches ont la même couleur et les acides aminés se reconnaissent à leur position ; deux acides aminés de pHi proches se séparent mal.

💡 Astuce mémo

Les charges + vont vers la borne − ; les charges − vers la borne +.

📖 6. Spectrophotométrie et loi de Beer-Lambert

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Nombre mesuré par le spectrophotomètre pour caractériser la lumière absorbée par une solution et qui est sans unité.

★ À maîtriser

• Plus une solution est concentrée, plus elle absorbe de lumière.

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon \times l \times C$, où ε est le coefficient d’absorption, l l’épaisseur de cuve en cm et C la concentration en mol/L.

• En spectrophotométrie, on réalise d’abord un spectre pour repérer la longueur d’onde d’absorbance maximale λmax, on règle ensuite le zéro avec de l’eau distillée, puis on mesure à λmax.

Compléments

📐 Formule - La concentration se calcule par $C = \frac{A}{\varepsilon \times l}$.

• Pour A = 0,5, ε = 5000 L/mol/cm et l = 1 cm, la concentration calculée est 0,0001 mol/L.

• Seuls Phe, Tyr et Trp absorbent les UV grâce à leur cycle aromatique.

📌 Après une dilution de facteur F, la concentration de départ se retrouve en multipliant la concentration mesurée par F.

💡 Astuce mémo

Repérer λmax, régler le zéro avec l’eau, puis mesurer l’absorbance.

📖 7. Chromatographie en phase gazeuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie en phase gazeuse : Méthode qui sépare les composants d’un mélange entraînés par un gaz dans une colonne chauffée, selon leur vitesse d’élution.

★ À maîtriser

📌 En CPG, la phase mobile est le gaz qui transporte les molécules, tandis que la phase stationnaire reste fixe dans la colonne et les freine plus ou moins.

• En CPG, l’ordre d’arrivée des pics indique l’identité des molécules et la taille d’un pic indique leur quantité.

Compléments

• En CPG, l’injecteur transforme l’échantillon en gaz, la colonne contient la phase stationnaire, le four maintient la température de la colonne et le détecteur repère les molécules qui sortent.

💡 Astuce mémo

Un tuyau chauffé où le gaz entraîne les molécules vers le détecteur.

📖 8. Liaison peptidique et protéines

★ À maîtriser

• Une liaison peptidique se forme lorsque le COOH d’un acide aminé réagit avec le NH₂ du suivant, s’attache à lui et libère une molécule d’eau.

📌 Une chaîne de moins de 100 acides aminés est un peptide, tandis qu’une chaîne de plus de 100 acides aminés est une protéine.

Compléments

• La liaison peptidique est plate et rigide.

💡 Astuce mémo

L’union COOH–NH₂ libère de l’eau et crée une liaison peptidique.

📖 9. Formules et calculs du chapitre

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière se calcule par $n = \frac{m}{M}$, avec n en mol, m en g et M en g/mol.

📐 Formule - La concentration molaire se calcule par $C = \frac{n}{V}$, avec C en mol/L, n en mol et V en L.

📐 Formule - La relation de dilution est $C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2$, avec les mêmes unités de concentration des deux côtés.

📐 Formule - Le pH se calcule par $pH = -\log[H^+]$, où [H⁺] est exprimée en mol/L.

📐 Formule - Pour une forme neutre encadrée par deux pK, le pHi est $pHi = \frac{pK_1 + pK_2}{2}$.

📌 Pour les calculs, les volumes en mL doivent être convertis en L en divisant par 1000, et les concentrations en mmol/L en mol/L en divisant par 1000.

Compléments

📐 Formule - La masse à peser se calcule aussi par $m = C \times V \times M$.

📐 Formule - La conversion de concentration s’écrit $C_{(g/L)} = C_{(mol/L)} \times M$.

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{C_{\text{départ}}}{C_{\text{finale}}} = \frac{V_{\text{final}}}{V_{\text{prélevé}}}$.

📐 Formule - La concentration en ions hydrogène se calcule par $[H^+] = 10^{-pH}$ en mol/L.

📐 Formule - La relation de Henderson-Hasselbalch pour un tampon est $pH = pKa + \log\left(\frac{[\text{forme basique}]}{[\text{forme acide}] }\right)$.

📐 Formule - À l’équivalence du titrage, $C_{\text{acide}} \times V_{\text{acide}} = C_{\text{NaOH}} \times V_{\text{éq}}$, avec les concentrations en mol/L et les volumes en mL.

📐 Formule - La transmittance et l’absorbance sont reliées par $T = \frac{I}{I_0}$ et $A = -\log T$.

📐 Formule - La masse molaire d’un peptide de n acides aminés se calcule par $M_{\text{peptide}} = \sum M_{\text{aa}} - (n-1) \times 18$, en g/mol.

📐 Formule - En CPG, le pourcentage d’un composé se calcule par $\%\text{ pic} = \frac{\text{aire du pic}}{\text{somme des aires}} \times 100$.

• Dans une dilution au 1/50e, prélever 1 mL de solution et compléter à 50 mL avec de l’eau donne un facteur de dilution F = 50.

📖 10. Calculatrice Casio et saisie des calculs

📝 Points essentiels

• Sur la Casio Graph 35+, le mode RUN-MAT s’ouvre avec MENU puis 1, et la touche EXE valide les calculs.

• Sur la Casio Graph 35+, la touche (−) saisit un nombre négatif, tandis que EXP sert à saisir une puissance de 10.

• Sur la Casio Graph 35+, la touche log donne le logarithme décimal, SHIFT puis log donne 10 puissance x, et ln donne le logarithme népérien.

• Sur la Casio Graph 35+, la touche a b/c saisit une fraction, S⇔D bascule entre fraction et décimal, x² calcule un carré, ^ une puissance et SHIFT puis x² une racine carrée.

• 🔄 Le tracé de la courbe de titrage se fait ainsi :

  1. Ouvrir STAT avec MENU puis 2.
  2. Saisir les volumes de NaOH dans List 1 et les pH dans List 2.
  3. Afficher le nuage de points avec F1 (GRPH).