Biochimie - PCEP1 (Lyon) -ED- Lipides Et Acides Aminés (Couleur)(2009)

1ère partie : LIPIDES

ED n°2 BIOCHIMIE : Lipides, acides α-aminés et peptides

Classification des lipides

Les lipides vraisMolécules à

caractère lipophiles(vitamines liposolubles,

terpènes)

Homolipides(C,H,O)

Hétérolipides(C,H,O + P/S/N)

les acylglycérolsles acides gras

les céridesles stérols

les glycérophospholipidesles sphingolipides

Acides grasAcides gras saturés Acides gras insaturés

(x double liaisons)

CnH2nO2 CnH2n-2xO2

CH3-(CH2)n-2-COOH CH3-(CH2)a-CH = CH-(CH2)b-COOHFormule semi-développée

Formule brute

acide n- [nC] an oïque

n:x ou Cn:x (ou Cn)avec x = 0

Le nom systématique

Symbole

Nom communAcide laurique (laurier),

acide myristique (myrte)…

acide conf-p-[nC] (x) én oïque

(n:x)Δp ou Cn:x(Δp)

Acide oléique (huile d’olive), acide linoléique (huile de lin)…

Saponification et indice de saponification

Ester Potasse

O- R’R – C

O

+ KOH

Réaction à chaud de l’hydroxyde de potassium sur les esters=> hydrolyse des liaisons esters

Détermination de l’indice de saponification IS : quantité de potasse, exprimée en mg, nécessaire

pour saponifier 1 g d’esters d’AG

Sels d’acide gras + alcool

O-,K+R – C

O

+ R’OH

100°C

Réaction de saponification

Exercice 1 LIPIDES

1/ Ecrire la réaction de saponification de l’ester éthylique de l’acide stéarique 18:0 à 100°C (indiquer le nom des produits de la

réaction)

2/Calcul de son indice de saponification

Donnée numérique : MKOH= 56 g.mol-1

1/ Réaction de saponification de l’ester éthylique de l’acide stéarique 18:0

Réaction stœchiométrique : n mole de KOH pour n mole d’ester

CH3-(CH2)16-COOCH2CH3 + KOH CH3-(CH2)16-COO-K+ + CH3CH2OH

n-octadécanoatede potassium

100°C

Ethanol

Réponse exercice 1 LIPIDES

2/Calcul de l’indice de saponification de l’ester éthylique de l’acide stéarique 18:0

MKOH= 56 g.mol-1Mester= 312 g.mol-1

mKOH = nKOH MKOH

et nKOH = nester

IS : 179,5

1 g312 g.mol-1mKOH = x 56 g.mol-1 = 0,1795 g

donc mKOH = nester MKOH = MKOHmesterMester

IS : masse de KOH en mg pour 1 g d’ester d’AG


Exercice 2 LIPIDES

L’indice de saponification de l’ester méthylique d’un acide gras monoinsaturé (configuration cis) non ramifié de la série des ω9 et de masse molaire inconnue a été déterminé expérimentalement :

Is = 189,2

1/En déduire la masse molaire (nombre entier) de l’acide gras correspondant (formule brute CnH2n-2xO2)

2/Donner sa formule semi-développée, son nom systématique, son symbole, et son nom commun


nKOH = nester = 3,379 10-3 mol

3,379 10-3 mol d’ester a une masse d’1 g

nKOH = = 3,379 10-3 mol189,2 10-3 g56 g.mol-1

avec nester présent dans 1 g de matière grasse

nKOH = IsMKOH

Mester = = = 296 g.mol-1mesternester

1 g3,379 10-3 mol

nKOH : nombre de moles de KOH nécessaires pour saponifier 1g d’ester d’AG

Is= 189,2MKOH= 56 g.mol-1

1/ Masse molaire de l’acide gras correspondant

Mester = 296 g.mol-1

Donc MAG = Mester –

R-COO-C-H

MAG = ? g.mol-1 R-COOH

H

H

MCH2 = 296 – 14 = 282 g.mol-1

Réponse exercice 2 LIPIDES1/ Masse molaire de l’acide gras correspondant

H3C-(CH2)7 - CH = CH - (CH2)7-COOHω

Δ9

ω9

18 10 9 1

MAG = 282 g.mol-1 et formule brute : CnH2n-2xO2

Avec AG monoinsaturé donc X = 1 Donc 12n + 2n-2 + (16x2) = 282

14n = 282 – 30 = 252 n = 252/14 = 18

Nous en déduisons la formule brute de l’AG : C18H3402

AG de la série des ω9 donc formule semi-développée :


2/Nomenclature de l’acide gras correspondant

Nom systématique : Acide cis-9-octadécénoïque

Symbole : C18:1(Δ9) ou (18:1)Δ9

Nom commun : Acide Oléique

H3C-(CH2)7 - CH = CH - (CH2)7-COOHω

Δ9

ω9

18 10 9 1

Réponse exercice 2 LIPIDES2/Nomenclature de l’acide gras correspondant

2ème partie : Acides α-aminés

ED n°2 BIOCHIMIE :Lipides, acides α-aminés et peptides

Un Acide Aminé (AA) est une molécule possédant une fonction acide carboxylique et une fonction amine.

Il existe des acides α, β, γ… aminés : dépend du carbone sur lequel est fixé le groupe NH2

Exemples (R = chaîne latérale): R-NH- βCH2-αCH2-COOH est un acide β-aminé

R-αCH-COOH est un acide α-aminéNH2

Les acides α-aminés: classe la plus importante d’acides aminés, constituants des protéines.

1- Définition

Classification en fonction de R :•AA avec R apolaire •AA avec R polaire non chargé•AA avec R polaire basique chargé positivement•AA avec R polaire acide chargé négativement

2- Les différents groupes d’acides α-aminés

Acides aminés avec R apolaire

Alanine(Ala) (A)

Valine(Val) (V)

Leucine(Leu) (L)

Isoleucine(Ile) (I)

Proline(Pro) (P)

Phenylalanine(Phe) (F)

Tryptophane(Trp) (W)

Glycine(Gly) (G)

Methionine(Met) (M)

Acides aminés avec R polaire non chargés

Sérine(Ser) (S)

Thréonine(Thr) (T)

Asparagine(Asn) (N)

Glutamine(Gln) (Q)

Cystéine(Cys) (C)

Tyrosine(Tyr) (Y)

Acides aminés avec R polaire chargé

Acide aspartique(Asp) (D)

Acide glutamique(Glu) (E)

Lysine(Lys) (K)

Arginine(Arg) (R)

Histidine(His) (H)

Négativement(acides)

Positivement(basiques)

C

3-Structure tridimensionnelle

Hydrogène

Oxygène

Azote

Carbone

Soufre

Les acides aminés peuvent être représentés sous forme 3D : chaque atome est représenté par une sphère de volume et de couleur caractéristique

Quel acide aminé correspond à l’alanine dans lequel un atome d’hydrogène en β est remplacé par un groupement acide carboxylique?

Réponse : sérine

Réponse : acide aspartique

Quel acide aminé correspond à l’alanine dans lequel un atome d’hydrogène en β est remplacé par un groupement hydroxyle?

Exercice 1 acides α-aminés

Les AA basiques lysine, arginine et histidine sont-ils hydrophiles ou hydrophobes ?

Réponse : hydrophiles


Quel acide aminé ne diffère de l’acide aspartique que par la présence d’un groupement -CH2- supplémentaire dans la chaîne latérale ?

Acide aspartique

Réponse : acide glutamique


La cystéine est un des deux acides aminés contenant un atome de soufre. Quel est le deuxième?

Réponse : méthionine


La glycine a un pouvoir rotatoire en solution car cet AA possède un carbone asymétrique, vrai ou faux ?

Réponse : Faux, car unique acide aminé sans carbone asymétrique


L’isoleucine est un des deux acides aminés possédant deux carbones asymétriques. Quel est le deuxième?

Réponse : thréonine


Leucine et valine sont deux des trois acides aminés branchés. Quel est le troisième?

Réponse : Isoleucine


Il existe trois acides aminés aromatiques : phénylalanine, tryptophane et …?

Réponse : tyrosine


Quel est la particularité de cet acide aminé en ce qui concerne le groupement α-aminé ?

Réponse : Il s’agit d’une amine secondaire (et non primaire) comprise dans un cycle


Le tryptophane possède un noyau indole, vrai ou faux ?Tryptophane

Réponse : vrai

Le tryptophane et la tyrosine sont les principaux responsables de l’absorption de la lumière à 280 nm par les protéines, vrai ou faux?

Réponse : vrai


4-Propriétés acido-basiquesLes AA possèdent 2 groupes ionisables liés au Cα :

COOH/COO- et NH3+/NH2 (2 protons échangeables)

2 couples acide-base : AH2/AH et AH/A

La forme R-CH-COOH n’existe pas en solution aqueuseNH2

A pH ≈ 7, AA existent sous forme d’ions dipolaires appelés zwitterionsou ampholytes R-CH-COO -

+NH3

pHpKa1

AH±AH2+ A-

+NH3

R-CH

COOH

R-CH

COO-

R-CH

COO-

pKa2pI

+NH3 NH2

Domaines de prédominance des formes ionisées d’un AA

pKa1 pKa2

•pKa d’un couple acide-base = pH pour lequel 50% des molécules sont sous forme basiques et 50% sont sous forme acides

•Equation Henderson-HasselbachpH = pKa+ log [base]/[acide]

pHpKa1

AH±AH2+ A-

+NH3

R-CH

COOH

+NH3

R-CH

COO-

NH2

R-CH

COO-

pKa2pI

4-Propriétés acido-basiques

pKa1 pKa2

•pI (point isoélectrique ou pH isoélectrique) = pH pour lequel la charge globale des molécules est nulle : prépondérance de formes dipolaires

pHpKa1

AH±AH2+ A-

+NH3

R-CH

COOH

R-CH

COO-

NH2

R-CH

COO-

pKa2

+ 1 0 - 1pKa1 pKa2

4-Propriétés acido-basiques

Calcul du pI : pI = (pKa1 + pKa2)/2

pI

+NH3

Courbe de titration de l’alanine

2/ Expliquer les effets tampon dans les zones voisines des pKa

100% +1

100% 0

100% -1

1/ Commenter cette courbe de titration

3/ Schématiser les équilibres entre les différentes formes d’ionisation de l’alanine ainsi que les domaines de prédominance associés

pKa2=9,68

pKa1=2,34


pHAH±AH2+ A-

pKa12,34

pKa29,68

+NH3

CH-CH3

COOH

+NH3

CH-CH3

COO-

NH2

CH-CH3

COO-

pKa1 pKa20

+ 1

- 1

pI = ?

pI = 6,01

3/ Equilibres entre les différents états d’ionisation de l’alanine et domaines de prédominance associés

Réponse exercice 2 acides α-aminés

Courbe de titration de l’acide aspartique

pKa1=1.88

pKaR=3.65

2- Schématiser les équilibres entre les différentes formes d’ionisation de l’acide aspartique ainsi que les domaines de prédominance associés

pKa2=9,8


1- Expliquer pourquoi on n’observe pas de saut de pH entre pKa1 et pKaR

pHAH2±AH3

+ AH-

pKa11,88

pKaR3,65

+NH3

CH-CH2-COOH

COOH

+NH3

CH-CH2-COOH

COO-

+NH3

CH-CH2-COO-

COO-

pKa1 pKaR

0+ 1

- 1

pI ?

NH2

CH-CH2-COO-

COO-- 2

pKa2

A2-

pKa29,8

+ 1 0 - 1 -2Zwitterions

2,77


Zwitterions

pI =

Courbe de titration de l’arginine

Schématiser les équilibres entre les différentes formes d’ionisation de l’arginine ainsi que les domaines de prédominance associés

pKaR=13,0

pKa2=9,0

pKa1=2,0


pKa1 pKa2 pKaR

pHAH2±+AH3

2+ AH±

pKa12,0

pKa29

pI =

A-

pKaR13

+ 2 +1 0 -1

+NH3CHHOOC

+NH2H2N

(CH2)3

NHC

+NH3CH-OOC

+NH2H2N

(CH2)3

NHC

NH2CH-OOC

+NH2H2N

(CH2)3

NHC

NH2CH-OOC

NHH2N

(CH2)3

NHC

11


Zwitterions

+ 2 +1 0 -1

pI ?

3ème partie : Les peptides

ED n°2 BIOCHIMIE : Lipides, acides α-aminés et peptides

Liaison peptidique = liaison covalente = liaison amide

Les 2 groupes unis par la liaison peptidique (groupement acide carboxylique et groupement α-aminé) ne peuvent plus être ionisés

RAPPELS LIAISON PEPTIDIQUE

Écrire la formule développée du pentapeptideserylglycyltyrosinylalanylleucine (Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu ou SGYAL)

Exercice 1 peptides

Réponse exercice 1 peptides

Extrémité N-terminale

Extrémité C-terminale

Donner la forme d’ionisation prédominante (formule semi-développée) du peptide Lys-Val-Asp-Gly à pH = 7 et donner sa charge globale

Les pKa associés aux 4 acides aminés sont donnés, avec pKaR correspondant au groupe non lié au C en α

Lys 2.16 9.06 10.54

Val 2.39 9.74

Asp 1.99 9.90 3.90

Gly 2.34 9.60

pKa1 pKa2 pKaR

Exercice 2 peptides

Charge globale = 0

pKaR(asp) et pKa1 (gly) << 7 prédominance de formes COO- à pH=7

+NH3-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COO-

CH2

CH2

CH2

+NH3CH2

CHCH3 CH3

CH2

COO-

H

Dans le tetrapeptide, seulement 4 groupements peuvent être ionisés :

NH2-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOHCH2

CH2

CH2

NH2

CH2

CHCH3 CH3

CH2

COOHH

Réponse exercice 2 peptides

pKa2 (lys) et pKaR (lys) >> 7 prédominance de formes NH3+ à pH=7

Donc à pH 7, le tetrapeptide est majoritairement sous la forme :

Biochimie - PCEP1 (Lyon) -ED- Lipides Et Acides Aminés (Couleur)(2009)

Documents

Transcript of Biochimie - PCEP1 (Lyon) -ED- Lipides Et Acides Aminés (Couleur)(2009)