Acides aminés: Structure Propriétés chimiques générales

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

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

3 Acides aminés C H R COOH NH2 Ca
Les acides aminés sont des molécules au sein desquelles un atome de carbone (Ca) est lié simultanément à un group d’acide carboxylique (COOH) et à un groupe amine (NH2); Des centaines d’acides aminés existent dans la nature; Cependant, seulement 20 acides aminés sont impliqués dans la synthèse des protéines. 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 Ca 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 (NH2) Zwitterion Charge nette: +1 Charge nette: 0 Charge 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 NH2 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
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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 (M-1 cm-1) Phenylalanine 257.4 197 Tyrosine 274.6 1420 Tryptophan 279.8 5690 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

12 Structure des 20 acides aminés 3. acides aminés polaires, non-chargés
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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
- P=O O- Phospho-Ser Protéine kinase phosphatase ATP ADP H2O PO4-3 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

15 Structure des 20 acides aminés 4. Acides aminés chargés négativement
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16 Structure des 20 acides aminés 4. Acides aminés chargés négativement
pKa1 pKa2 pKaR Quel est le pI du glutamate? NaOH pH 9.5 4.1 2.1 100% A 100% B 100% C 100% D A B C D CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

17 Structure des 20 acides aminés 5. Acides aminés chargés positivement
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18 Structure des 20 acides aminés 5
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
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20 Analyse des acides aminés 1. Chromatographie à échange d’ions
Élution + pH >> pI pH << pI 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. CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.

21 Analyse des acides aminés 2. Détection des acides aminés
OH Ninhydrine Acide aminé 2 N C H R COO- NH3+ CO2 Pourpre!! R-HC=O 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 (A570nm) les acides aminés éluant des fractions lors de la chromatographie par échange d’ions. CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.