Fiche de révision : Introduction à la biochimie et aux acides aminés

📋 Plan du Cours

1. Rôle de la biochimie et des protéines
2. Structure et nomenclature des acides aminés
3. Classification des chaînes latérales
4. Ionisation et amphotérie
5. Réactivité des fonctions carboxylique et amine
6. Méthodes de marquage et de séquençage
7. Réactions de la ninhydrine
8. Réactivité des chaînes latérales
9. Glycosylation des acides aminés

📖 1. Rôle de la biochimie et des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Biochimie : Étude des bases moléculaires de la vie.

📝 Points essentiels

• Les protéines jouent plusieurs rôles: catalyse enzymatique, transport et mise en réserve, mouvement coordonné, support mécanique, production et transmission de l’influx nerveux, contrôle de la croissance et de la différenciation

• Les unités structurales de base des protéines sont les acides aminés.

📖 2. Structure et nomenclature des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide aminé : Possède une fonction acide, une fonction amine et, pour certains, des groupements fonctionnels supplémentaires portés par la chaîne latérale R.

★ À maîtriser

• L’hydrolyse des protéines fournit presque exclusivement des acides aminés α, et les protéines naturelles peuvent renfermer jusqu’à 20 acides aminés différents.

📌 La série L décrit une configuration, tandis que le pouvoir rotatoire (+) ou (-) décrit le sens de déviation de la lumière polarisée et ne permet pas de déduire la série L ou D.

Compléments

📌 La nomenclature officielle fait précéder le nom de l’acide organique du terme α-amino, tandis que l’usage courant conserve les dénominations anciennes, comme alanine pour l’acide α-aminopropionique.

💡 Astuce mémo

Série L ≠ pouvoir rotatoire (+) ou (-)

📖 3. Classification des chaînes latérales

★ À maîtriser

• Les 20 acides aminés utilisés par les protéines diffèrent par la dimension, la forme, la charge, la capacité à former des liaisons hydrogène et la réactivité chimique de leur chaîne latérale.

📌 À pH neutre, les chaînes latérales de Lys, Arg et His sont chargées positivement, celles d’Asp et Glu sont chargées négativement, et celles de Ser, Thr, Cys, Asn, Gln et Tyr sont polaires mais non chargées.

Compléments

• À pH neutre, Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp et Pro possèdent des chaînes latérales non chargées et apolaires ou hydrophobes.

📖 4. Ionisation et amphotérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Caractère ampholyte : Résulte de la présence d’une fonction acide -COOH et d’une fonction basique -NH2, qui leur permet d’agir comme des acides et comme des bases.
• Point isoélectrique : pH auquel un acide aminé possède une charge nette nulle, avec autant de charges positives que négatives, sous forme de zwitterion.

★ À maîtriser

• En milieu acide, la forme dipolaire de l’acide aminé accepte un proton H+ sur le groupement COO−, tandis qu’en milieu alcalin elle perd un proton H+ du groupement NH3+.

Compléments

• Le pK est le pH de demi-dissociation auquel 50 % d’un groupement est dissocié.

💡 Astuce mémo

Milieu acide : protonation ; milieu alcalin : déprotonation

📖 5. Réactivité des fonctions carboxylique et amine

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Résulte de la condensation entre la fonction COOH du premier acide aminé et la fonction NH2 du deuxième, avec formation d’une molécule d’eau.

★ À maîtriser

📐 Formule — La formation d’un amide entre un carboxyle et une amine suit la réaction $R_a\text{–COOH} + R_b\text{NH}_2 \rightarrow R_a\text{–CO–NHR}_b + H_2O$.

📌 Après formation d’une liaison peptidique, l’extrémité N-terminal porte un groupe amine libre et l’extrémité C-terminal porte un groupe carboxyle libre.

Compléments

• La décarboxylation élimine le groupement carboxyle sous forme de CO2 et permet la synthèse d’une amine par voie chimique ou enzymatique.

💡 Astuce mémo

COOH : ester, amide, décarboxylation ; NH2 : imine, marquage, désamination

📖 6. Méthodes de marquage et de séquençage

★ À maîtriser

• Le 1-fluoro-2,4-dinitrobenzène réagit avec les fonctions amines pour former un dérivé jaune 2,4-dinitrophénylé, identifiable par chromatographie et dosable par spectrophotométrie à 360 nm.

• En 1953, Frederik SANGER a utilisé la réaction au 1-fluoro-2,4-dinitrobenzène pour établir la première structure primaire d’une protéine, l’insuline.

• La dégradation récurrente d’Edman libère successivement le dérivé PTH de l’acide aminé N-terminal et une protéine amputée de son acide aminé N-terminal, permettant de déterminer la structure primaire.

Compléments

• La dansylation par le chlorure de dansyle produit un dansyl-aminoacide stable et fluorescent.

💡 Astuce mémo

Sanger marque l’extrémité N ; Edman retire l’acide aminé N-terminal

📖 7. Réactions de la ninhydrine

★ À maîtriser

• Tous les acides aminés prennent une coloration pourpre de Ruhemann à 570 nm, sauf la proline et l’hydroxyproline, qui prennent une coloration jaune à 440 nm.

Compléments

• 🔄 La réaction de la ninhydrine suit les étapes suivantes: formation d’une imine, décarboxylation, hydrolyse de la nouvelle imine, condensation avec une seconde molécule de ninhydrine

💡 Astuce mémo

Acides aminés : pourpre ; proline et hydroxyproline : jaune

📖 8. Réactivité des chaînes latérales

★ À maîtriser

• L’oxydation de deux cystéines portant des groupes thiol –SH forme une cystine par création d’un pont disulfure.

• Les ponts disulfures participent au maintien de la structure tridimensionnelle des protéines.

• La phosphorylation de la sérine, de la thréonine ou de la tyrosine crée un ester phosphate, avec un taux respectif de 1000, 100 et 1 chez les eucaryotes.

Compléments

• La carboxyamidométhylation bloque les cystéines, empêche leur oxydation et leur formation de liaisons disulfure, ce qui permet la cartographie des peptides.

💡 Astuce mémo

Oxydation de deux cystéines → pont disulfure ; phosphorylation → régulation

📖 9. Glycosylation des acides aminés

★ À maîtriser

• La O-glycosylation ajoute des glucides à l’oxygène de la chaîne latérale de la sérine ou de la thréonine dans la lumière de l’appareil de Golgi, sous l’action d’une glycosyl-transférase.

• La N-glycosylation ajoute co-traductionnellement dans la lumière du réticulum endoplasmique un oligosaccharide contenant de la N-acétylglucosamine, du mannose et du glucose sur une asparagine.

📌 La N-glycosylation se produit sur une asparagine appartenant à la séquence consensus Asn-X-Ser/Thr, où X est n’importe quel acide aminé sauf la proline.

Compléments

• La N-glycosylation est catalysée par une oligosaccharyl-transférase membranaire, tandis que la O-glycosylation est catalysée par une glycosyl-transférase.

💡 Astuce mémo

N-glycosylation : Asn dans le réticulum ; O-glycosylation : Ser ou Thr dans le Golgi

📊 Tableaux de synthèse

Classification à pH neutre

Méthodes de marquage