CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 1 CHMI 2227F Biochimie I Acides aminés: - Structure - Propriétés chimiques générales

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 2 Protéines: Blocs de base des être vivants!  Soie  Toile d’araignée  Cornes/ongles  Antibiotiques  Toxines  Enzymes  Anticorps  Hormones  Transporteurs membranaires  Hémoglobine Les protéines sont des molécules très complexes; Les protéines sont impliquées dans de nombreux phénomènes retrouvés chez les être vivants: Les blocs de base servant à fabriquer les protéines sont les acides aminés.

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 3 Acides aminés Les acides aminés sont des molécules au sein desquelles un atome de carbone (C  ) est lié simultanément à un group d’acide carboxylique (COOH) et à un groupe amine (NH 2 ); Des centaines d’acides aminés existent dans la nature; Cependant, seulement 20 acides aminés sont impliqués dans la synthèse des protéines. C H R COOH NH 2 CC Chaque acide aminé diffère des autres par une chaîne latérale R. Ces chaînes latérales diffèrent les unes des autres de différentes façon:  Taille  Charge  Solubilité dans l’eau

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 4 Propriétés générales des acides aminés. Notez que le C  est lié à 4 groupes différents: il est donc chiral; Deux stéréoisomères sont distingués:  L-acides aminés  D-acides aminés Seuls les acides aminés de la série L servent à faire les protéines. L = le groupe amino est à gauche dans la représentation de Fisher. L et D: convention. N’a rien à voir avec la direction de rotation de lumière polarisée.

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 5 Propriétés générales des acides aminés. Chaque acide aminé possède au moins deux groupes ionisables:  Acide carboxylique (COOH)  Amine (NH 2 ) Zwitterion Charge nette: +1 Charge nette: 0Charge nette: -1 pH acide pH alcalin pKa 1 (pH 2-2.5) pKa 2 (pH )

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 6 Titrage des acides aminés 1. scénario le plus simple: pI = point isoélectrique= pH où 100% zwitterion pI = pKa1 + pKa2 2 La fraction de groupe COOH ou NH 2 qui est chargé à un pH donné peut être trouvé par l’équation d’Henderson- Hasselbach: pH = pKa + log A - HA Tampon!

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 7 Les 20 acides aminés

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 8 Structure des 20 acides aminés 1. acides aminés hydrophobes Tous ces acides aminés sont insoluble dans l’eau. Note: la glycine n’est pas optiquement active. Pourquoi?

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 9 Structure des 20 acides aminés 1. acides aminés hydrophobes Proline est le seul acide aminé à avoir une chaîne latérale cyclique;

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 10 Structure des 20 acides aminés 2. Acides aminés aromatiques

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 11 Structure des 20 acides aminés 2. Acides aminés aromatiques Tyr, Trp et Phe sont très utiles:  Leur noyau aromatique absorbe l’UV à nm.  Constitue la base de la détection des protéines à 280 nm. Absorbance max (nm) Molar Absorbance (M -1 cm -1 ) Phenylalanine Tyrosine Tryptophan

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 12 Structure des 20 acides aminés 3. acides aminés polaires, non-chargés

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 13 Structure des 20 acides aminés Cystéine et cystine Pont disulfure En biochimie: -oxidation: perd H -Réduction: gagne H

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 14 Structure des 20 acides aminés Tyr, Ser, Thr Ser - P=O O-O- O-O- Phospho-Ser Protéine kinase Protéine phosphatase ATP ADP H2OH2O PO 4 -3

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 15 Structure des 20 acides aminés 4. Acides aminés chargés négativement

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 16 Structure des 20 acides aminés 4. Acides aminés chargés négativement pKa1pKa2pKaR Quel est le pI du glutamate? NaOH pH pKa1 pKaR pKa % A 100% B 100% C 100% D ABCD

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 17 Structure des 20 acides aminés 5. Acides aminés chargés positivement

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 18 Structure des 20 acides aminés 5. Acides aminés chargés positivement:His pKaR pKa2

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 19 Structure des 20 acides aminés Valeurs des pKa des acides aminés

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 20 Analyse des acides aminés 1. Chromatographie à échange d’ions Il existe différents types de résines échangeuses d’ions:  Échange de cations: chargée négativement/séparation de cations  Échange d’anions: chargée positivement/séparation d’anions. Évidemment, le type de résine à utiliser dépendra de la charge de l’acide aminé, ce qui dépend à son tour du pH de la solution. Élution + + pH >> pI pH << pI

CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 21 Analyse des acides aminés 2. Détection des acides aminés Alors qu’on peut détecter Trp, Phe et Tyr grâce à leur A nm, c’est impossible pour les autres acides aminés; La ninhydrine réagit avec le groupe amine des acides aminés, générant un produite de couleur pourpre (jaune dans le cas de Pro). La réaction à la ninhydrine permet alors de détecter et quantifier (A 570nm ) les acides aminés éluant des fractions lors de la chromatographie par échange d’ions. O O OH Ninhydrine Acide aminé 2 O O N O O C H R COO - NH 3 + CO 2 Pourpre!! R-HC=O