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© E.V. Blackburn, 2012 Les acides aminés et les protéines.

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1 © E.V. Blackburn, 2012 Les acides aminés et les protéines

2 © E.V. Blackburn, 2012 Lhydrolyse de la plupart des protéines produit environ 20 acides aminés différents. un acide -aminé La structure des acides aminés Ces composés sont des acides ayant une fonction amine liée à latome du carbone :-

3 © E.V. Blackburn, 2012 Classification des acides aminés acide - un group amino et deux groupes carboxyles basique - deux groupes basiques et un group carboxyle neutre- un groupe amino et un groupe carboxyle

4 © E.V. Blackburn, 2012 Les acides aminés neutres Nom Symbole Structure Alanine Ala ou A CH 3 CH(NH 2 )CO 2 H Asparagine Asn ou N H 2 NCOCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Cystéine Cys ou C HSCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Glutamine Gln ou Q H 2 NCOCH 2 CH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Glycine Gly ou G CH 2 (NH 2 )CO 2 H Isoleucine Ile ou I CH 3 CH 2 CH(CH 3 )CH(NH 2 )CO 2 H Leucine Leu ou L (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Méthionine Mét ou M CH 3 SCH 2 CH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Phénylalanine Phé ou F C 6 H 5 CH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Proline Pro ou P

5 © E.V. Blackburn, 2012 Thréonine Thr ou T HOCH(CH 3 )CH(NH 2 )CO 2 H Tryptophane Try ou W Les acides aminés neutres Nom Symbole Structure Sérine Sér ou S HOCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Tyrosine Tyr ou AY Valine Val ou V (CH 3 ) 2 CHCH(NH 2 )CO 2 H

6 © E.V. Blackburn, 2012 Acide aspartique Asp ou D HO 2 CCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H Les acides aminés acides Nom Symbole Structure Acide glutamique Glu ou E HO 2 CCH 2 CH 2 CH(NH 2 )CO 2 H

7 © E.V. Blackburn, 2012 Arginine Arg ou R HN=C-NH(CH 2 ) 3 CH(NH 2 )CO 2 H NH 2 Les acides aminés basiques Nom Symbole Structure Histidine His ou H Lysine Lys ou K H 2 N(CH 2 ) 4 CH(NH 2 )CO 2 H

8 © E.V. Blackburn, 2012 Les acides aminés essentiels Isoleucine, Leucine, Méthionine, Phénylalanine, Thréonine, Tryptophan, Valine, Arginine, Histidine, et Lysine. Nous ne pouvons synthétiser que 10 de ces acides aminés. Notre nourriture doit fournir les autres acides aminés, les acides aminés essentiels:

9 © E.V. Blackburn, 2012 La stéréochimie des acides aminés La plupart des acides aminés naturels ont la même configuration au niveau de latome de carbone : aldéhyde L-(-)- glycérique L-(-)-sérine acides aminés naturels

10 © E.V. Blackburn, 2012 Ionisation des acides aminés

11 © E.V. Blackburn, 2012 Propriétés physiques ils sont très solubles dans leau ils sont insolubles dans les solvants organiques non-polaires (p.e. léther) ils fondent à des températures relativement élevées avec décomposition

12 © E.V. Blackburn, 2012 Les points isoélectriques Le pH auquel un acide aminé se trouve au plus haut degré de la forme électriquement neutre sappelle point isoélectrique. A ce pH, lacide aminé existe presque exclusivement sous la forme dipolaire. Le point isoélectrique pour les acides aminés neutres va de pH 4,8 à 6,3. Pour les acides aminés basiques les points isoélectriques sétendent de 7,8 à 10,8 tandis que pour les acides aminés acides, ils vont de 2,7 à 3,2.

13 © E.V. Blackburn, 2012 A un pH supérieur au point isoélectrique, les acides aminés forment des anions; au dessous de ce pH critique, ils fixent des protons et existent à létat de cations. Un acide aminé est le moins soluble à son point isoélectrique. Les points isoélectriques

14 © E.V. Blackburn, 2012 Electrophorèse Le papier est connecté à deux électrodes. Lorsque le courant électrique est établi, les cations se dirigent vers lélectrode négative et les anions se dirigent vers lélectrode positive. La vitesse de chaque espèce migrante dépend du pH de la solution tampon et du point isoélectrique de lacide aminé. Un microdépôt de lacide aminé (ou de polypeptide) est placé au milieu du papier absorbant qui est humecté par une solution tampon.

15 © E.V. Blackburn, 2012 Synthèse des acides aminés - Réaction de Hell-Volhard- Zelinsky alanine

16 © E.V. Blackburn, 2012 Synthèse des acides aminés - la synthèse de Strecker aldéhyde + NH 3 forme une imine imine + CN - donne lamino-nitrile

17 © E.V. Blackburn, 2012 La liaison peptidique La chaîne qui comprend les liaisons amide est appelée la chaîne principale, alors que les substituants, R, constituent les chaînes latérales. Les acides aminés individuels qui composent le peptide sont désignés sous le nom de restes. Dans certaines protéines, deux ou plusieurs chaînes polypéptidique sont reliées par des ponts disulfure.

18 © E.V. Blackburn, 2012 Nomenclature En partant de lextrémité aminée, les noms des restes individuels sont reliés lun à lautre, chacun étant considéré comme le substituant de lacide aminé qui suit, et le tout se termine par le nom de lacide aminé final: phénylalanylleucylthréonine Phé-Leu-Thr

19 © E.V. Blackburn, 2012 Aspartame un édulcorant artificiel hypocalorique (Nutrasweet) ester méthylique de laspartylphénylalanine Asp-Phé-OCH 3 dans la notation abrégée, lextrémité ester est signalée par -OCH 3

20 © E.V. Blackburn, 2012 Angiotensin II Langiotensin II, une hormone qui contrôle la tension artérielle, est formé à partir de 8 acides aminés. Quel est le nombre de combinaisons possible? ! Sa structure est: Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe.

21 © E.V. Blackburn, 2012 Lanalyse séquentielle des acides aminés La première étape: rompre les ponts disulfure et purifier Nombre de polypeptides sont constitués de deux ou plus de deux chaînes qui sont reliées par des ponts disulfure. Il faut rompre ces liaisons et séparer les sous-unités qui en résultent On oxyde ces ponts: chaîne A chaîne B

22 © E.V. Blackburn, 2012 La purification Les diverses techniques pour séparer les polypeptides se base sur sa taille, sa solubilité dans un solvant particulier, sa charge ou son aptitude à se lier à un suppot. dialyse - filtration au travers dune membrane semi- perméable chromatographie sur résine échangeuses dions électrophorèse chromatographie

23 © E.V. Blackburn, 2012 On provoque une dégradation complète du polypéptide par hydrolyse des fonctions amide (HCl 6M, 110 o, 24hr) de manière à obtenir un mélange des acides aminés libres: La seconde étape: quels sont les acides aminés qui y sont présents?

24 © E.V. Blackburn, 2012 Analyseur dacides aminés Le mélange est séparé grâce à un appareil automatique. Cet instrument comprend une colonne échangeuse dions constituée dun support chargé négativement (ions carboxylates ou sulfonate). On fait passer les acides aminés, en solution légèrement acide, au travers de la colonne. Selon leur structure, ceux-ci sont plus ou moins protonnés et seront retenus plus ou moins fortement sur la colonne; cest ainsi quils se séparent. On augmentent ensuite progressivement le pH de léluant; ceci provoque la déprotonation définitive et, dès lors, lélution des acides aminés, en commençant par le plus acide et en terminant par le plus basique.

25 © E.V. Blackburn, 2012 Analyseur dacides aminés A la sortie de la colonne se trouve un analyseur, un réservoir contenant un indicateur, la ninhydrine. Les acides aminés élués se signalent par une couleur violet- poupre dont lintensité est proportionnelle à la quantité dacide présent.

26 © E.V. Blackburn, 2012 Lacide aminé N-terminal est le seul acide qui porte un substituant amino libre. Cette caractéristique est exploitée en vue détiqueter ledit acide aminé terminal par des réactions chimiques spécifiques. La troisième étape: lanalyse séquentielle des acides aminés à partir de lextrémité amino

27 © E.V. Blackburn, 2012 La dégradation de Sanger

28 © E.V. Blackburn, 2012 La dégradation dEdman Lisothiocyanate de phényle, C 6 H 5 N=C=S, est un réactifs qui permette denlever sélectivement lacide aminé N- terminal, de manière à laisser intact le restant de la chaîne afin que celle-ci puisse à nouveau être traitée par ledit réactif.

29 © E.V. Blackburn, 2012 La dégradation dEdman

30 © E.V. Blackburn, 2012 Lhydrolyse sélective La trypsine est une enzyme digestive que lon retrouve en milieu intestinal. Elle scinde les polypeptides uniquement au niveau de lextrémité carboxylique de larginine et de la lysine. La chymotrypsine scinde au niveau de lextrémité carboxylique de la phénylalanine, de la tyrosine et de la tryptophan.

31 © E.V. Blackburn, 2012 Laminoacide C-terminal La carboxypeptidase est utilisée pour la coupure spécifique de polypeptides à lacide C-terminal.

32 © E.V. Blackburn, 2012 Le traitement dun peptide avec le 2,4-dinitrofluorobenzene suivi dune hydrolyse donne la N-dinitrophénylvaline. Lamino-acide terminal C est la leucine. Le peptide contient une molécule de chacun des amino- acides: Leu, Sér, Phé, Pro, Tyr, Lys, Gly, et Val. Lhydrolyse partielle libère quatre petits peptides: peptide A:- Leu, Sér, Phépeptide B:- Sér, Pro, Tyr, Lys peptide C:- Tyr, Lys, Glypeptide D:- Lys, Val, Gly Un problème

33 © E.V. Blackburn, 2012 Lhydrolyse complète dun peptide suivie dune analyse des acides aminés indique un rapport de 2 Arg, 2 Ile, 1 Glu, 2 Gly, 1 Leu, 1 Lys, 1 Phe, 1 Pro, 1 Ser, 1 Trp La dégradation dEdman donne le phénylthiohydantoïne dérivant de la leucine. La trypsine scinde les peptides uniquement au niveau de lextrémité carboxylique de larginine (Arg) et de la lysine (Lys). La chymotrypsine scinde les peptides uniquement au niveau de lextrémité carboxylique de la phénylalanine (Phé), de la tryptophane (Trp) et de la tyrosine (Tyr). Lhydrolyse par la trypsine produit Gly-Arg, Ile-Trp-Phé-Pro-Gly-Arg, Leu-Lys, et Sér-Glu-Ile. Lhydrolyse par la chymotrypsine produit un peptide ayant la séquence partielle de Leu-Lys-Gly … et un autre ayant la séquence partielle de Pro- Gly-Arg-Sér...


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