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

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

2 CHMI 2227 - 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.

3 CHMI 2227 - 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

4 CHMI 2227 - 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.

5 CHMI 2227 - 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 9-10.5)

6 CHMI 2227 - 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!

7 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 7 Les 20 acides aminés

8 CHMI 2227 - 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?

9 CHMI 2227 - 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;

10 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 10 Structure des 20 acides aminés 2. Acides aminés aromatiques

11 CHMI 2227 - 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 260-280 nm.  Constitue la base de la détection des protéines à 280 nm. Absorbance max (nm) Molar Absorbance (M -1 cm -1 ) Phenylalanine 257.4197 Tyrosine 274.61420 Tryptophan 279.85690

12 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 12 Structure des 20 acides aminés 3. acides aminés polaires, non-chargés

13 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 13 Structure des 20 acides aminés Cystéine et cystine Pont disulfure En biochimie: -oxidation: perd H -Réduction: gagne H

14 CHMI 2227 - 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

15 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 15 Structure des 20 acides aminés 4. Acides aminés chargés négativement

16 CHMI 2227 - 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 pKa2 9.5 4.1 2.1 100% A 100% B 100% C 100% D ABCD

17 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 17 Structure des 20 acides aminés 5. Acides aminés chargés positivement

18 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 18 Structure des 20 acides aminés 5. Acides aminés chargés positivement:His pKaR pKa2

19 CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 19 Structure des 20 acides aminés Valeurs des pKa des acides aminés

20 CHMI 2227 - 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

21 CHMI 2227 - 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 260-280nm, 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