Fiche de révision : Propriétés et métabolisme des acides aminés

📋 Plan du Cours

1. Réactions du groupement carboxyle
2. Réactions du groupement amine
3. Glycation et liaison peptidique
4. Réactions des chaînes latérales
5. Chromatographie des acides aminés
6. Origine et rôles métaboliques
7. Transamination et désamination
8. Transport et élimination ammoniacale
9. Étapes du cycle de l’urée
10. Destin du squelette carboné

📖 1. Réactions du groupement carboxyle

★ À maîtriser

• La décarboxylation retire la fonction carboxylique d’un acide aminé sous l’action de décarboxylases ou de déshydrogénases et peut transformer l’histidine en histamine, une amine biogène.

Compléments

📐 Formule — L’estérification correspond à la réaction d’un acide avec un alcool, formant un ester avec libération d’eau : $\text{Acide} + \text{alcool} \rightarrow \text{ester} + \text{eau}$.

• La transformation de l’histidine en histamine constitue le premier processus de dégradation complète de l’acide aminé pouvant entrer dans les voies de formation d’énergie.

💡 Astuce mémo

Retrait du carboxyle → décarboxylation → amine biogène

📖 2. Réactions du groupement amine

🔑 Notions clés & Définitions

• Désamination oxydative : Remplace la fonction amine d’un acide aminé par une fonction cétone et libère l’ammoniac sous l’action de l’oxygène, formant ainsi un acide α-cétonique.
• Transamination : La transamination transfère le groupement aminé d’un acide aminé vers un acide α-cétonique grâce à une transaminase utilisant le phosphate de pyridoxal, dérivé de la vitamine B6.

★ À maîtriser

• La transamination est une réaction réversible qui permet à la fois le catabolisme et l’anabolisme des acides aminés.

Compléments

• Lorsqu’il reçoit le groupement aminé d’un acide aminé, l’α-cétoglutarate devient du glutamate.

💡 Astuce mémo

Désamination : NH3 libéré ; transamination : azote transféré

📖 3. Glycation et liaison peptidique

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycation : La glycation est une réaction spontanée non enzymatique entre la fonction amine primaire de la lysine et la fonction aldéhyde du glucose, avec formation initiale d’une base de Schiff instable puis d’un réarrangement d’Amadori covalent.
• Liaison peptidique : La liaison peptidique est une liaison amide covalente formée entre la fonction carboxylique d’un acide aminé et la fonction amine d’un autre, avec libération d’une molécule d’eau au cours de la traduction.

★ À maîtriser

• La fraction majoritaire de l’hémoglobine glyquée est l’HbA1c, dont la quantité est proportionnelle à la concentration sanguine en glucose.

• La demi-vie d’un globule rouge étant de 60 jours, le taux d’hémoglobine glyquée reflète la glycémie des six à huit semaines précédant le dosage.

Compléments

• Le taux de fructosamine reflète la glycémie des deux à trois semaines précédant le dosage.

💡 Astuce mémo

Glycation spontanée, glycosylation enzymatique

📖 4. Réactions des chaînes latérales

★ À maîtriser

• Les résidus de sérine, de thréonine et de tyrosine peuvent être phosphorylés grâce à leur groupement hydroxyle.

📐 Formule — L’oxydation de deux groupements thiol de cystéines forme un pont disulfure et de la cystine : $2\,\text{R-SH} \rightarrow \text{R-S-S-R}$.

Compléments

• Les dérivés iodés de la tyrosine participent à la formation des hormones thyroïdiennes T4 et T3.

💡 Astuce mémo

OH–phosphorylation, aromatique–iodation, SH–disulfure

📖 5. Chromatographie des acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie : La chromatographie sépare les acides aminés selon leur affinité respective pour une phase stationnaire et une phase mobile, mesurée notamment par leur temps de rétention.

★ À maîtriser

• La chromatographie échangeuse d’ions retient les acides aminés cationiques sur une résine polysulfonée, puis les élue lorsque le pH du tampon augmente progressivement.

• Les acides aminés apparaissent dans l’ordre suivant:

  • acides
  • neutres
  • basiques

Compléments

• La ninhydrine forme avec les acides aminés un complexe bleu-violet dont l’intensité est proportionnelle à leur quantité, tandis que la surface du pic spectrophotométrique est également proportionnelle à cette quantité.

💡 Astuce mémo

Affinité stationnaire : sortie lente ; affinité mobile : sortie rapide

📖 6. Origine et rôles métaboliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Catabolisme des acides aminés : Le catabolisme des acides aminés dégrade leur azote par désamination ou transamination, leur fonction acide par décarboxylation et leur squelette carboné par des voies énergétiques.

📝 Points essentiels

• Après un repas, les protéines alimentaires sont hydrolysées par la pepsine dans l’estomac, puis par la trypsine, la chymotrypsine, les carboxypeptidases et les aminopeptidases dans le duodénum et l’intestin.

• Les acides aminés absorbés par l’intestin grêle rejoignent le foie par la veine porte, où ils sont soit métabolisés, soit libérés dans la circulation générale.

• Après un jeûne de 12 heures, les acides aminés proviennent principalement de l’hydrolyse des protéines endogènes, notamment musculaires, par les lysosomes et le système ubiquitine-protéasome.

💡 Astuce mémo

Après repas : alimentation ; jeûne : protéines musculaires

📖 7. Transamination et désamination

★ À maîtriser

• Les acides aminés exclus sont:

  • la thréonine
  • la lysine
  • la proline

• Les principales transaminases sont:

  • l’alanine-pyruvate transaminase ou ALAT
  • la glutamate α-cétoglutarate transaminase
  • l’aspartate-oxaloacétate transaminase ou ASAT

Compléments

• Le dosage de l’ALAT et de l’ASAT aide à évaluer la fonction hépatique et la fonction cardiaque, car leurs concentrations augmentent en cas d’atteinte de ces organes.

• 🔄 Le mécanisme d’action comprend: la formation d’une base de Schiff avec le phosphate de pyridoxal, le déplacement de la double liaison, l’hydrolyse formant le phosphate de pyridoxamine, la réaction avec un nouvel acide α-cétonique et la régénération du phosphate de pyridoxal

💡 Astuce mémo

Acide aminé → glutamate → ammoniac

📖 8. Transport et élimination ammoniacale

🔑 Notions clés & Définitions

• Désamination du glutamate : La désamination oxydative du glutamate par la glutamate déshydrogénase forme de l’α-cétoglutarate et de l’ammoniac en utilisant le NAD+ ou le NADP+ comme coenzyme.

📝 Points essentiels

📌 La glutamate déshydrogénase est inhibée allostériquement par l’ATP et le GTP et activée par l’ADP et le GDP.

• La glutamine est la principale forme de transport de l’ammoniac dans le sang, après fixation de l’ammoniac au glutamate par la glutamine synthétase avec consommation d’ATP.

📐 Formule — Dans le rein, l’ammoniac est éliminé sous forme d’ion ammonium selon la réaction $\text{NH}_3 + \text{H}^+ \rightarrow \text{NH}_4^+$.

💡 Astuce mémo

Glutamate → glutamine → foie/rein → urée ou NH4+

📖 9. Étapes du cycle de l’urée

★ À maîtriser

• Le cycle de l’urée est exclusivement hépatique et comprend six étapes enzymatiques, dont trois mitochondriales et trois cytosoliques.

• Le N-acétyl-glutamate est synthétisé à partir du glutamate et de l’acétyl-CoA par la N-acétyl-glutamate synthase et stimule indispensablement la carbamyl-phosphate synthétase 1.

• La CPS1 condense l’ammoniac et le CO2 en carbamyl-phosphate dans la mitochondrie en consommant deux molécules d’ATP.

• 🔄 Les produits successifs sont:

  1. le N-acétyl-glutamate
  2. le carbamyl-phosphate
  3. la citrulline
  4. l’argininosuccinate
  5. l’arginine
  6. l’urée avec régénération de l’ornithine

• L’urée contient deux atomes d’azote, dont l’un provient de l’ammoniac et l’autre de l’acide aspartique, puis elle diffuse dans le sang et est éliminée par le rein.

Compléments

• Une défaillance hépatique ou une mutation d’une enzyme ou d’un transporteur du cycle de l’urée peut provoquer une hyperammoniémie avec céphalées, troubles de la conscience, coma et décès.

💡 Astuce mémo

N-acétyl-glutamate → carbamyl-phosphate → citrulline → argininosuccinate → arginine → urée

📖 10. Destin du squelette carboné

📝 Points essentiels

• 🔄 Le cycle alanine-glucose suit cette séquence:

  1. le muscle transforme le glutamate en alanine
  2. l’alanine gagne le foie
  3. le foie convertit l’alanine en pyruvate
  4. le pyruvate sert à la néoglucogenèse
  5. le glucose retourne vers le muscle

• L’alanine est l’acide aminé glucoformateur le plus important, tandis que l’alanine prédomine dans le sang en période de jeûne et la glutamine en période post-prandiale.

• Les cinq métabolites glucoformateurs sont:

  • l’α-cétoglutarate
  • le succinyl-CoA
  • le fumarate
  • l’oxaloacétate
  • le pyruvate

• Les deux métabolites cétogènes sont l’acétyl-CoA et l’acétoacétyl-CoA, qui sont dirigés vers la synthèse des corps cétoniques.

• La phénylalanine, la tyrosine et le tryptophane sont à la fois glucoformateurs et cétogènes, tandis que la leucine et la lysine sont uniquement cétogènes.

📌 Après un repas, le pyruvate est transformé en acétyl-CoA par la pyruvate déshydrogénase pour produire de l’ATP, tandis qu’en période de jeûne il est transformé en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase pour la néoglucogenèse.

💡 Astuce mémo

Glucoformateur → glucose ; cétogène → corps cétoniques

📊 Tableaux de synthèse

Destin de l’ammoniac

Destin des squelettes carbonés