Prsentation PowerPoint

1
Biochimie Structurale
2
L EAU
La vie est apparue dans l'eau adaptation des
cellules à l'environnement aqueux l'eau
représente 70 de la masse cellulaire L'eau est
un excellent solvant des biomolécules la
formation de nombreuses liaisons hydrogènes
permet de solubiliser beaucoup de biomolécules
polaires les liaisons hydrogènes jouent un rôle
majeur en biochimie L'eau s'ionise en libérant
un proton H et un ion OH- définition de
l'échelle des pH l'ionisation des biomolécules
est importante pour leur fonction
3
Propriétés particulières de l eau L'eau diffère
des alcools par un point de fusion, un point
d ébullition et une enthalpie de vaporisation
plus élevées que les valeurs attendues!!!
4
Sur la base de ce raisonnement on s attendrait à
avoir une température de fusion de -90C et
d ébullition de 50C. Ces différences entre
prédictions et réalité sont liées à la structure
même des molécules d eau
- L angle entre les liaisons est de 104,5 - 2
sommets sont occupés par un H - 2 sommets sont
occupés par une orbitale à deux électrons
H
O
H
5
2d-
d
d
Dipole électrique permantent
6
Formation des liaisons hydrogène interaction
de type électrostatique entre O et H de deux
molécules différentes énergie 4 kcal/mole
(liaison covalente environ 110 kcal/mole) c'est
donc une liaison de faible énergie
7
 
Potentiellement une molécule d eau peut faire
des liaisons hydrogènes avec 4 molécules
environnantes
C est cette capacité à faire des liaisons
hydrogènes qui donne à l eau ses propriétés
particulières.
 
 
8
Dans l'eau liquide - le nombre de liaisons H
est de 3,4 par molécule en moyenne - la structure
n'est pas figée les liaisons se rompent et se
reforment en permanence - la durée de vie d'une
liaison H de 10-8 à 10-12 s Dans la glace -
chaque molécule forme 4 liaisons hydrogènes -
toutes les liaisons sont parfaitement orientées
structure cristalline - les liaisons hydrogènes
dans la glace ont une durée de vie 1000 fois plus
longue que dans l eau liquide. - La structure
est moins compacte d'où une masse volumique
plus faible (les glaçons flottent !)
9
Les liaisons de faible énergie liaisons
électrostatiques Ce sont des liaisons qui se
font entre des molécules de charges
opposées. On les appelles aussi souvent
liaisons ioniques ou ponts salins

10
Les liaisons de faible énergie liaisons de Van
der Waals
Distribution des électrons symétrique
Distribution des électrons non symétrique
d-
11
Les liaison faibles
 
 
 
12
Les liaison faibles
 
Les liaisons de faible énergie interactions
hydrophobes
 
 
13
Les liaison faibles
 
 
 
14
L effet solvant de l eau
Plus une molécule contient de groupements
polaires et plus elle sera soluble dans l eau
Cl- Na
15
Ionisation de l eau L eau se dissocie en
ions H2O ? H OH- En solution l ion H est
solvaté H2O H ? H3O La constante
d équilibre est H3O
OH- Keq H2O
16
Dans l eau pure on a H3O OH- 10-7
M Si H3O gt OH- la solution est acide Si
H3O lt OH- la solution est basique On
définit le pH -log H3O une solution acide
a un pHlt7 une solution basique a un pHgt7 La
variation d'une unité pH correspond à une
variation facteur 10 de la concentration en ion H
17
Un acide fort se dissocie totalement dans
l eau HCl H Cl- Un acide faible se
dissocie partiellement dans l eau, il s établit
alors un équilibre entre les différentes formes
en solution AH H A- AH est l acide et
A- la base conjuguée
18
Les protéines
 
Pour un acide HA, la relation entre le pKa, les
concentrations des formes protonées et
déprotonées et le pH est de la forme
Si pH pKa AH A- Si pHltpKa la forme AH
prédomine Si pHgtpKa la forme A- prédomine
 
 
19
Les protéines
 
Les protéines
- Ce sont les composés organiques les plus
abondants dans les cellules ils constituent plus
de 50 de leur masse sèche. - Les protéines
jouent un rôle prédominant dans le fonctionnement
cellulaire. - La  brique  de base qui constitue
les protéines est lacide aminé.
a
Sauf pour la glycine, on distingue pour chaque
acide aminé 2 énantiomères (Ca de configuration
absolue R ou S).
 
 
20
Les protéines stéréochimie
 
Pour les acides aminés, au lieu dutiliser la
représentation en perspective on utilise la
représentation qui suit les conventions de
Fischer. - Représenter la chaîne carbonée
principale verticale - Placer la fonction la
plus oxydée (COO-) en haut - Mettre les
substituants du Ca de la chaîne principale en
arrière - Mettre les substituants NH3 et H en
avant si le NH3 est à gauche lacide aminé est
de série L si le NH3 est à droite lacide
aminé est de série D
 
 
21
Les protéines stéréochimie
 
perspective
série L série D
Fischer
série L série D
 
 
22
Les protéines
 
Différentes représentations de quelques molécules
Forme S


Forme R


 
 
23
Les protéines
 
Différentes représentations de quelques molécules


A
B
C
 
 
24
Les protéines
 
Les acides aminés sont des composés amphotères,
ils peuvent se composer comme un acide (donneur
de H) ou comme une base (accepteur de H).
pH acide pH neutre
pH basique
H
H
H
H
K1
K2
cation zwitterion anion
 
 
25
Les protéines
 
Pour un acide HA, la relation entre le pKa, les
concentrations des formes protonées et
déprotonées et le pH est de la forme
 
 
26
Les protéines
 
Pour un acide aminé, il y a deux constantes de
dissociation K1 et K2
pK1
pK2
pH - logH3O et pK - logK
pH pK1 log pK2 log
 
 
27
Les protéines
 
pK1 2
pK2 9
a
Si pH lt pK1 la forme cationique est
majoritaire Si pH pK1 les formes cations
neutres Si pH (pK1 pK2)/2 la forme neutre
est majoritaire, on parle de pHi Si pH pK2 les
formes neutres anions Si pH gt pK2 la forme
anionique est majoritaire
 
 
28
Les protéines
 
Rappels sur la notion déquivalents Un
équivalent nombre de moles de OH- (ou de H)
libérés quand on dissout 1 mole dune molécule
donnée. Exemples 1 mole de Ca(OH)2 2
équivalents Ca(OH)2 1 mole de Al(OH)3 3
équivalents Al(OH)3 1 mole de H2SO4 2
équivalents H2SO4 1 mole de HCl 1 équivalent
HCl
 
 
29
Les protéines
 
Il existe plusieurs dizaines dacides aminés
différents. Cependant seule une vingtaine sont
codés génétiquement. On les classes en 5
catégories - aa sans chaîne latérale - aa dont
la chaîne latérale peut être positive - aa dont
la chaîne latérale peut être négative - aa dont
la chaîne latérale est neutre - aa dont la
chaîne latérale est hydrophobe
 
 
30
Les protéines
 
Glycine (ou glycocolle) pas de chaîne latérale,
pas de c
(Gly, G)
 
 
31
Les protéines
 
Chaînes latérales pouvant être chargée
positivement
pKa6
pKa10,5
pKa12,5
lysine arginine histidine (Lys,
K) (Arg, R) (His, H)
 
 
32
Les protéines
 
Chaînes latérales pouvant être chargée
négativement
pKa3,9
acide aspartique (Asp, D)
pKa4,3
acide glutamique (Glu, E)
 
 
33
Les protéines
 
Chaînes latérales polaires non chargées
asparagine (Asn, N)
sérine (Ser, S)
thréonine (Thr, T)
glutamine (Gln, Q)
 
 
34
Les protéines
 
Chaînes latérales non polaires (hydrophobes)
alanine (Ala, A)
valine (Val, V)
méthionine (Met, M)
proline (Pro, P)
 
 
35
Les protéines
 
Chaînes latérales non polaires (hydrophobes)
leucine (Leu, L)
isoleucine (Ile, I)
tryptophane (Trp, W)
phénylalanine (Phe, F)
 
 
36
Les protéines
 
amphiphiles
chargés
R D Q E K H N T C S Y W G
M P A V F I L
petits et hydrophiles
petits et hydrophobes
gros et hydrophobes
 
 
37
Les protéines
 
Les peptides - Enchaînement dacides aminés -
Chaque acide aminé est aussi appelé un résidu -
2 résidus dipeptide, 3 résidus tripeptide -
12-20 résidus oligopeptide - 20-100 résidus
polypeptide - au-delà de 100 protéine
 
 
38
Les protéines
 
Structures limites de résonance
a
a
a
a
Pas de rotation possible autour de la liaison
peptidique
 
 
39
Les protéines
 
Les protéines sont des composés amphotères, en
fonction de la nature de leurs chaînes latérales
elles pourront avoir un comportement acide,
basique ou neutre. En fonction du pH auquel elles
se trouvent elles présenteront une charge
positive ou négative. Les protéines présentent
aussi un pH isoélectrique, cest le pH auquel la
charge globale de la protéine est neutre. Ce pHi
est une propriété qui peut être mise à profit
pour la purification des protéines.
 
 
40
Les protéines structure 3D
 
On distingue plusieurs niveaux dorganisation des
protéines. On les classe par ordre de complexité
croissante - structure primaire - structure
secondaire - structure tertiaire - structure
quaternaire
 
 
41
Les protéines structure 3D
 
Structure primaire Cest lordre denchaînement
des acides aminés qui constituent le protéine ou
séquence. Les acides aminés sont numérotés en
partant du N-terminal en allant vers le
C-terminal. La structure primaire sécrit
indifféremment en utilisant le code à 1 lettre ou
le code à 3 lettres. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 M V H L T P E E K S A V T A
L 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 Met Val His Leu Thr Pro Glu Glu Lys Ser Ala
Val Thr Ala Leu N-term.
C-term
 
 
42
Les protéines structure 3D structures
secondaires
 
Structure secondaire Cest le premier stade de
lorganisation dans lespace dune chaîne
peptidique. Ce sont des structures qui sont
stabilisées par la présence de nombreuses
liaisons hydrogènes entre les groupements CO et
NH du squelette (indépendamment des chaînes
latérales). On distingue - les hélices a - les
feuillets b - les coudes b
 
 
43
Les protéines structure 3D structures
secondaires
 
Lhélice a
La chaîne principale senroule en spirale. Cette
structure est stabilisée par des liaisons
hydrogènes entre les résidus n et n4. Chaque
tour dhélice compote 3,6 résidus pour une
distance de 5,4 Å.
 
 
44
Les protéines structure 3D structures
secondaires
 
Lhélice a Les plans des liaisons peptidiques
sont parallèles à laxe de lhélice. Les chaînes
latérales R et les liaisons C-H pointent vers
lextérieur.
 
 
45
Les protéines structure 3D structures
secondaires
 
Lhélice a
Les hélices a présentent un moment dipolaire
parallèle à laxe de lhélice. Ce moment
dipolaire est orienté du C-terminal vers le
N-terminal.
 
 
46
Les protéines structure 3D structures
secondaires
 
Le feuillet b La chaîne principale est étirée et
deux segments de la protéine se placent côte à
côte, unis par des liaisons hydrogènes entre les
groupements CO et NH. Si les segments sont
orientés dans le même sens on parle de feuillets
parallèles.
 
 
47
Les protéines structure 3D structures
secondaires
 
Le feuillet b Si les segments sont orientés dans
le un sens opposé, on parle de feuillets
antiparallèles. Dans ce second cas les
liaisons hydrogènes sont plus fortes.
 
 
48
Les protéines structure 3D
 
Le feuillet b Le rapprochement des chaînes
entraîne leur plissement en accordéon. Les
chaînes latérales, R, se dressent au sommet des
arêtes.
 
 
49
Les protéines structure 3D
 
 
 
50
Les protéines structure 3D
 
Le coude b Cest un coude serré impliquant 4
résidus et qui permet à la chaîne de changer de
direction. Ces coudes contiennent en général une
glycine ou une proline.
 
 
51
Les protéines structure 3D
 
Différents types dorganisation - hélice a -
feuillets b - coudes b Une protéine qui ne
présente aucun de ses motifs est dite structurée
en pelote statistique ou random
coil. Attention!!! cela ne veut pas dire quelle
se structure de façon aléatoire.
 
 
52
Les protéines structure 3D
 
Structure tertiaire Cest larrangement dans
lespace des différentes structures secondaires.
Cet arrangement va se faire en fonction des
interactions entre les chaînes latérales des
différents résidus ainsi quen fonction des
interactions avec les molécules du milieu. La
structure tertiaire va être principalement dictée
par des interactions de faible énergie.
 
 
53
Les protéines structure 3D
 
Structure tertiaire Les chaînes latérales des
acides aminés vont pouvoir établir entre elles
différents types dinteractions en fonction de
leur structure chimique (interactions
électrostatiques, dipolaires, hydrophobes,
liaisons hydrogènes). Parmi ces interactions la
première à prendre en compte est la polarité des
acides aminés.
 
 
54
Les protéines structure 3D
 
Une protéine soluble (qui sera au contact de
leau) va se replier de façon à ce que les
résidus les plus polaires soient au contact du
solvant. Les résidus apolaires, eux, seront au
cur de la protéine de façon à ne pas interagir
avec leau.
DNA polymérase
 
 
55
Les protéines structure 3D
 
Une protéine soluble (qui sera au contact de
leau) va se replier de façon à ce que les
résidus les plus polaires soient au contact du
solvant. Les résidus apolaires, eux, seront au
cur de la protéine de façon à ne pas interagir
avec leau.
 
 
56
Les protéines structure 3D
 
Une protéine hydrophobe (qui sera insérée dans
des lipides) va se replier de façon à ce que les
résidus les plus hydrophobes soient au contact
des lipides qui lentourent. Les résidus
polaires, eux, seront au cur de la protéine de
façon à ne pas interagir avec ces lipides.
Bactériorhodopsine
 
 
57
Les protéines structure 3D
 
Une protéine hydrophobe (qui sera insérée dans
des lipides) va se replier de façon à ce que les
résidus les plus hydrophobes soient au contact
des lipides qui lentourent. Les résidus
polaires, eux, seront au cur de la protéine de
façon à ne pas interagir avec ces lipides.
 
 
58
Les protéines structure 3D
 
La structure tertiaire de certaines protéines est
stabilisée par la formation de ponts disulfures
(-S-S-) qui sétablissent entre 2 cystéines.

H2
 
 
59
Les protéines structure 3D
 
Myoglobine
 
 
60
Les protéines structure 3D
 
Concanavaline A
 
 
61
Les protéines structure 3D
 
Carboxypeptidase
 
 
62
Les protéines structure 3D
 
Structure quaternaire Cest lassociation de
plusieurs chaînes peptidiques pour donner un
complexe stable et actif. Les chaînes qui
constituent ce complexe sont des protomères ou
sous-unités, chacune ayant une structure
tertiaire définie. Lassociation des différentes
chaînes se fait via des liaisons faibles et
parfois aussi via des ponts disulfures.
 
 
63
Les protéines structure 3D
 
Lhémoglobine
 
 
64
Les protéines structure 3D
 
Forces impliquées dans la structuration des
protéines - Structure primaire liaisons
covalentes - Structures II, III et IVaires
liaisons faibles éventuellement
covalentes Certaines protéines ont besoin
dautres protéines (appelées chaperons) pour se
replier convenablement. La séquence dacide
aminés est caractéristique dune protéine, elle
dépend du code génétique porté par lADN. La
séquence se lit du N-terminal vers le C-terminal
 
 
65
Les protéines structure 3D
 
Une protéine peut être monomérique (une seule
chaîne peptidique) ou multimérique (plusieurs
chaînes peptidiques). On peut trouver des
homomultimères (plusieurs chaînes peptidiques
identiques) et des hétéromultimères (plusieurs
chaînes peptidiques différentes). Les protéines
peuvent être covalement liées à dautres
molécules - si cest à un lipide on parle de
lipoprotéine - si cest à un glucide on parle de
glycoprotéine - si cest à un métal on parle de
métalloprotéine
 
 
66
Les protéines
 
Classification des protéines En fonction de leur
structure globulaires ou fibreuses
kératine
carboxypeptidase
 
 
67
Les protéines
 
Les protéines fibreuses - La plupart des
chaînes peptidiques sont parallèles - Ce sont
des protéines mécaniquement très solides - Elles
sont en général insolubles - Elles ont
généralement un rôle structural Les protéines
globulaires - Ce sont des protéines solubles -
Les résidus polaires sont au contact du solvant
et les résidus hydrophobes sont tournés vers
lintérieur. - Leur structure est en général
très flexible - Elles contiennent souvent une
cavité interne
 
 
68
Les protéines
 
Classification des protéines En fonction de leur
fonction transporteur, défense immunitaire,
catalyseur
hémoglobine immunoglobuline
 
 
69
Les protéines
 
Beaucoup denzymes sont des catalyseurs de
réaction biologiques. Elles permettent
daugmenter la vitesse dune réaction en
abaissant la barrière dactivation de la réaction.
énergie
avancement réaction
réactifs
Ea énergie dactivation de la réaction sans
enzyme Ea énergie dactivation de la réaction
catalysée par lenzyme
DG
produits
 
 
70
Les protéines
 
Les enzymes qui catalysent des réactions
présentent une très grande spécificité vis-à-vis
de leur substrat. La partie de lenzyme
qui interagit avec le substrat est appelée le
site actif.
 
 
71
Les protéines
 
Le site actif dune enzyme ne représente quune
petite partie de sa structure globale. Il peut
être subdivisé en deux parties - le site de
reconnaissance et de fixation cest son
organisation dans lespace qui va définir la
spécificité du substrat. Linteraction avec le
substrat se fait uniquement par des liaisons
faibles. Ceci permet dorienter correctement le
substrat pour que la réaction chimique puisse
être catalysée par lenzyme. - le site
catalytique il est constitué par les acides
aminés qui sont directement impliqués dans la
réaction qui permet de transformer le substrat en
produit. La réaction enzyme-substrat est un
processus dynamique, lenzyme peut légèrement
changer de conformation afin doptimiser les
interactions avec le substrat.
 
 
72
Les protéines
 
 
 
73
Les protéines
 
Glu35
Glu35
Milieu environnant




Asp52
Asp52

 
 
74
Les protéines
 
Les cofacteurs enzymatiques ce sont des
molécules (ou des atomes) qui sont nécessaires au
déroulement dune réaction enzymatique.
Lensemble enzyme-cofacteur constitue une
hétéroprotéine. On classe les cofacteurs en 2
catégories - les ions métalliques Fe2/Fe3,
Mg2, Mn2, Cu2 - les composés ayant des
précurseurs vitaminiques NAD/NADP, FAD,
coenzyme A
 
 
75
Les protéines
 
Classification  officielle  des enzymes -
classe 1 oxydo-réductase (échanges de- ou de
H-) - classe 2 transférase (ajout dun
groupement) - classe 3 hydrolase (coupent par
addition deau) - classe 4 lyases (coupent avec
apparition dune double liaison ou au
contraire ajoutent un groupement à une double
liaison - classe 5 isomérases (isomérisent le
substrat) - classe 6 ligases ou synthases
(lient une autre molécule au substrat.
Souvent en liaison avec lhydrolyse dATP,
ce qui fournit de lénergie)
 
 
76
Les protéines
 
Les protéases enzymes qui hydrolysent les
liaisons peptidiques. Leur spécificité est liée
aux résidus impliqués dans la liaison
peptidique. A- la trypsine coupe après Arg ou
Lys B- la chymotripsine coupe après Phe, Trp ou
Tyr C- lélastase coupe après un petit résidu
hydrophile (Ser, Cys)
C
B
A
 
 
77
Les protéines
 
Dautres catégories denzymes Les lipases
enzymes qui hydrolysent les lipides Les
glucosydases enzymes qui hydrolysent les
glucides Les DNAses enzymes qui coupent les
brins dADN
 
 
78
Les protéines
 
Classification des fonctions biologiques des
protéines - Enzyme (Ribonucléase) - Protéines
de régulation (Insuline) - Protéines de
transport (Hémoglobine) - Protéines de structure
(Collagène) - Protéines contractiles (Actine,
Myosine) - Protéines exotiques (Protéine antigel
chez certains poissons)
 
 
79
Les protéines purification
 
La purification de toute molécule comprend 3
étapes - extraction de la molécule
dintérêt - enrichissement intermédiaire -
purification finale La purification des
protéines se fait - dans du tampon sil sagit
dune protéine soluble - en présence de
détergent sil sagit dune protéine membranaire
 
 
80
Les protéines purification
 
Les protéines hydrophobes se dénaturent au
contact de leau. Pour éviter cette dénaturation
il faut utiliser des détergents. Les détergents
sont des molécules amphiphiles qui présentent une
partie polaire et une partie hydrophobe. Si leur
concentration est suffisante les molécules de
détergent sorganisent spontanément en micelles
dans leau.
Une fois solubilisées dans le détergent les
protéines membranaires se purifient comme les
protéines solubles. La présence du détergent doit
être maintenue pendant toutes les étapes de la
purification.
 
 
81
Les protéines purification
 
Première étape solubilisation et extraction Les
protéines solubles sont récupérées dans le sérum
physiologique ou dans le milieu de culture des
cellules si les protéines sont sécrétées. Si les
protéines recherchées sont présentes dans le
cytoplasme on les récupère par simple broyage. Si
on veut purifier des protéines membranaires on
broie les cellules en présence de détergent. Au
terme de cette étape on dispose dune solution
qui contient un mélange de protéines, de lipides,
glucides etc
 
 
82
Les protéines purification
 
Deuxième étape enrichissement intermédiaire Cette
étape permet déliminer grossièrement les
molécules qui ne nous intéressent pas. Dans un
premier temps on peut procéder à une
centrifugation à faible vitesse pour éliminer les
débris cellulaires (morceaux de membranes) Par
la suite on va essayer déliminer les protéines
qui ne nous intéressent pas (ou protéines
contaminantes) par précipitation.
 
 
83
Les protéines purification
 
Précipitation isoélectrique Il suffit de
modifier le pH de la solution de façon à se
placer au pHi de la protéine que lon veut
purifier. La protéine étant globalement neutre,
il ny a plus de répulsions électrostatiques. Les
protéines vont alors sagréger et précipiter. On
récupère les protéines par centrifugation.
pH pHi
pH ? pHi
 
 
84
Les protéines purification
 
Précipitation par des sels anti-chaotropiques Cer
tains sels, comme le sulfate dammonium (NH4)2SO4
, sont capables de piéger leau et dinduire la
précipitation des protéines. Plus une protéine
est hydrophile et chargée plus il faudra ajouter
de sels pour arriver à la précipiter. Si une
solution contient plusieurs protéines, on peut
jouer sur la concentration en sels pour les
précipiter séparément - faire précipiter les
protéines contaminantes pour les éliminer et
/ ou - faire précipiter la protéine dintérêt
pour la récupérer
 
 
85
Les protéines purification
 
Purification finale par chromatographie La
chromatographie est une technique de séparation
qui utilise un support qui possède des propriétés
physico-chimiques particulières. Ce support va
retenir les protéines en fonction de critères
variables. - en fonction de la charge des
protéines - en fonction de leur affinité pour
des molécules (ligands) - en fonction de leur
taille
 
 
86
Les protéines purification
 
Chromatographie sur colonne
réservoir
Solvant (phase mobile)
colonne
phase stationnaire
collecteur
 
 
87
Les protéines purification
 
Chromatographie déchange dions
La phase stationnaire est composée dune résine
qui peut être - chargée positivement (échangeuse
danions) - chargée négativement (échangeuse de
cations) Les interactions molécules-colonne vont
dépendre de la charge des molécules. Ces
interactions pourront être modulées par le pH et
la force ionique (concentration en sels) du
milieu.
 
 
88
Les Protéines Purification
 
Exemple dune purification par échange de
cations séparation de 3 acides aminés Ser, Asp
et Lys - étape 1 la colonne (chargée
négativement) est équilibrée avec une solution
faiblement concentrée en sels. Les cations
de la solution (ici Na) vont se fixer sur les
charges négatives de la phase stationnaire.
 
 
89
Les Protéines Purification
 
- étape 2 la solution contenant le mélange des
molécules à séparer est déposée sur la
colonne. Ce sont les molécules présentes en
plus grande concentration qui se fixent à la
colonne. Ici, les groupement chargés positivement
vont se fixer à la colonne à la place des ions Na
Asp
Lys
Ser
 
 
90
Les Protéines Purification
 
- étape 3 On élue (on rince) la colonne avec une
solution de NaCl un peu plus concentrée. Les
ions Na étant plus nombreux que précédemment
ils vont entrer en compétition avec les acides
aminés pour se fixer sur la colonne. Ils vont
remplacer tout dabord les acides aminés les
moins positifs.
Lys
Ser
Asp
 
 
91
Les Protéines Purification
 

• étape 4 On augmente la concentration en NaCl de
  léluant.
• La concentration en Na étant plus forte, seuls
  les acides aminés les plus chargés vont rester
  fixés à la colonne.

Lys
Ser
 
 
92
Les Protéines Purification
 

• étape 4 On augmente la concentration en NaCl de
  léluant.
• La concentration en Na étant plus forte, seuls
  les acides aminés les plus chargés vont rester
  fixés à la colonne.

Lys
Ser
 
 
93
Les Protéines Purification
 

• étape 4 On augmente la concentration en NaCl de
  léluant.
• La concentration en Na étant plus forte, seuls
  les acides aminés les plus chargés vont rester
  fixés à la colonne.

Lys
Ser
 
 
94
Les Protéines Purification
 

• étape 4 On augmente la concentration en NaCl de
  léluant.
• La concentration en Na étant plus forte, seuls
  les acides aminés les plus chargés vont rester
  fixés à la colonne.

Lys
Ser
 
 
95
Les Protéines Purification
 

• étape 4 On augmente encore la concentration en
  NaCl de léluant.
• Les ions Na sont en large excès, ils vont
  remplacer toutes les molécules qui étaient encore
  sur la colonne.

Lys
 
 
96
Les Protéines Purification
 
On a rincé la colonne avec un gradient de
concentration en NaCl
1-2 On dépose le mélange, les molécules les plus
chargées se fixent tout de suite alors que les
moins chargées se fixent plus bas. 3-4 On rince
la colonne avec une solution de NaCl de
concentration croissante. On décroche
successivement les différentes molécules.
 
 
97
Les protéines purification
 
Dans lexemple précédent on a modifié la force
ionique de léluant pour décrocher les différents
acides aminés. On aurait également pu modifier le
pH de léluant et garder une concentration en
NaCl constante. En fonction de leur pKa
respectifs les acides aminés auraient changé de
charge et se seraient décrochés de la
colonne. Le principe est strictement le même
pour une protéine.
 
 
98
Les protéines purification
 
Chromatographie daffinité On greffe sur la
colonne une molécule qui interagit de façon
spécifique avec la protéine que lon veut
purifier. 1-2 Quand on met le mélange sur
la colonne, seule la protéine qui peut interagir
avec le ligand se fixe. 3-4 Pour décrocher la
protéine de la colonne, on élue avec une solution
contenant le ligand.
 
 
99
Les protéines purification
 
Chromatographie de perméation sur gel (ou
dexclusion) On parle aussi de tamisage
moléculaire car cette technique sépare les
protéines en fonction de leur taille. La colonne
est remplie de billes poreuses. Les petites
molécules pourront passer par ces pores et entrer
dans les billes alors que les grosses molécules
en seront exclues. Les petites molécules vont
donc  perdre du temps  dans les billes alors
que les grosses molécules vont très vite
traverser la colonne.
 
 
100
Les protéines purification
 
Chromatographie de perméation sur gel
grosses molécules exclues
retard
petites molécules incluses
billes poreuses
élution avec le volume mort (Vm)
Avec ce type de chromatographie, il ny a pas
dinteractions directes entre la phase
stationnaire et les molécules.
 
 
101
Les protéines purification
 
La taille et la forme des molécules vont
déterminer leur migration. - à forme
équivalente, ce sont les molécules les plus
grosses qui migrent le plus vite. - à taille
équivalente, ce sont les molécules les moins
globulaires qui migrent le plus vite. La taille
des pores définit la gamme de fractionnement dans
laquelle la colonne peut être utilisée.
 
 
102
Les protéines purification
 
Détection des protéines On utilise les
propriétés dabsorption de la lumières des acides
aminés aromatiques. Ces acides aminés absorbent
la lumière à 280 nm On pourra ainsi détecter la
sortie de toutes les protéines de la colonne.
absorption
280nm
détecteur
Volume délution
Pour savoir où se trouve la protéines recherchée
il faudra doser son activité
 
 
103
Les protéines purification
 
Le gel délectrophorèse Cette technique consiste
à faire migrer des protéines dans un champ
électrique. Cette migration se fait sur une
feuille de papier ou (le plus souvent) dans un
gel dacrylamide. Deux facteurs vont influencer
la migration des protéines leur charge et leur
taille. Plus la protéine est chargée plus sa
migration sera importante. Au contraire plus la
protéine sera grosse moins sa migration sera
importante. Le sens de migration de la protéine
va dépendre de son pI (point isoélectrique). En
fonction du pH la protéine sera chargée
positivement ou négativement, elle migrera donc
vers lanode (chargée ) ou la cathode (chargée
-).
migration protéines chargées
migration protéines chargées -
cathode -
anode
dépôt
 
 
104
Les protéines purification
 
Le gel délectrophorèse SDS-PAGE Cest un gel
dacrylamide en condition dénaturante, très
souvent employé pour les protéines. Pour
dénaturer les protéines on les chauffe en
présence dun détergent le SDS. Pour
déstructurer totalement les protéines on peut
ajouter - du b-mercaptoéthanol ou du
dithiotréhitol (DTT) qui permettent de réduire
les ponts S-S - de lurée qui permet de rompre
les liaisons faibles entre des sous unités
(séparation des différents monomères dune
protéine multimérique)
 
 
105
Les protéines purification
 
Le gel délectrophorèse SDS-PAGE (suite) Lorsque
les protéines sont dénaturées, le SDS se fixe à
leur chaîne peptidique. Le SDS étant anionique,
les protéines sont alors toutes chargées
négativement, elles vont donc migrer vers lanode
(chargée ) La séparation des protéines dans le
gel ne dépend alors plus que dun seul critère
leur TAILLE Plus la protéine est grosse et plus
elle a du mal à migrer dans le gel.
 
 
106
Les protéines purification
 
Le gel délectrophorèse SDS-PAGE
-
205 120 84 52,2 36,3 30,2 22 7,4
Piste 1 marqueurs de taille en kilo-daltons
(KDa) 1 Da 1g.mol-1 Piste 2 à 5 différents
mélanges protéiques
 
 
107
Les protéines purification
 
Le gel délectrophorèse SDS-PAGE Le
dacrylamide dans le gel va affecter la migration
des protéines, plus le gel est concentré, plus il
est réticulé  et plus la migration est difficile.
Classiquement on utilise des gels contenant 10
dacrylamide. Pour voir les protéines qui ont
migré dans le gel il faut les colorer soit avec
du bleu de Coomassie soit avec du nitrate
dargent.
 
 
108
Les lipides généralités
 
Les lipides
 
 
109
Les lipides généralités
 

• Ce sont des molécules insolubles dans leau et
  solubles dans les solvants organiques
  (chloroforme, éther ).
• Leurs rôles sont nombreux
• - stockage dénergie ou de vitamines liposolubles
  dans les graisses
• rôle structural dans les membranes biologiques
• transport de linformation (hormones)
• vitamines impliquées dans la catalyse de
  réactions enzymatiques

 
 
110
Les lipides généralités
 
La structure des lipides est très variée. On
définit 3 catégories - les lipides contenant
des acides gras - les stérols - les lipides
isopréniques
 
 
111
Les lipides contenant des acides gras
 
Les lipides contenant des acides gras Ce sont
les lipides majoritaires. Comme leur nom
lindique ils sont composés dacides gras. Les
acides gras sont des acides organiques à longue
chaîne hydrocarbonée (4 à 24 C)
chaîne hydrocarbonée (ou aliphatique)
fonction acide déprotonée à pH 7
partie hydrophobe partie hydrophile
molécule amphiphile
 
 
112
Les lipides contenant des acides gras
 
Les acides gras comportent en général un nombre
pair de carbones (le plus souvent 16 ou 18). Si
un acide gras ne présente pas de double liaison
on dit quil est saturé. Si il présente une ou
plusieurs double liaisons il est
insaturé. acide palmitique acide
palmitoléique
1
16
16
1
9
10
 
 
113
Les lipides contenant des acides gras
 
Nomenclature Le nombre de carbones de lacide
gras est dabord indiqué Puis "" et le nombre
dinsaturations Enfin la position des
insaturations est symbolisée par un D (une
insaturation entre les carbones 9 et 10 sécrira
D9). C182?9,12 correspond à un acide gras de 18
carbones présentant 2 insaturations en positions
9 et 12.
acide linoléique (acide gras essentiel)
 
 
114
Les lipides contenant des acides gras
 
Dans les acides gras naturels, la conformation de
la double liaison est de type cis. Ceci induit
une courbure rigide de la chaîne aliphatique.
cis
trans
 
 
115
Les lipides contenant des acides gras
 
C160 acide palmitique (ou palmitate)
C161D9 acide palmitoléique (ou palmitoléate)
 
 
116
Les lipides contenant des acides gras
 
Il existe des acides gras plus complexes -
hydroxylés (sur le carbone 2 ou le carbone
terminal) - ramifiés (lacide gras porte
plusieurs chaînes aliphatiques)
acide mycolique
 
 
117
Les lipides contenant des acides gras
 
Propriétés physiques des acides gras
micellisation Les acides gras sont amphiphiles,
ils ont une partie polaire et une partie
apolaire. Plus la partie apolaire est longue et
moins les acides gras sont solubles dans
leau. Sils sont en concentration suffisante,
les acides gras vont spontanément sorganiser en
micelles. Dans cette structure les parties
hydrophobes sassocient entre elles et seules les
parties polaires des acides gras sont au contact
de leau.
 
 
118
Les lipides contenant des acides gras
 
Cette organisation en micelle na lieu que si on
a dépassé la concentration micellaire critique
(cmc) de lacide gras. - Si lacide gras est à
une concentration inférieure à le cmc il est
présent en solution sous forme de monomère. -
Si lacide gras est à une concentration
supérieure à le cmc il est présent en sous forme
de micelles.
lt cmc
gt cmc
 
 
119
Les lipides contenant des acides gras
 
Propriétés physiques des acides gras états de
phase Les liaisons C-C présentent une liberté de
rotation. Parmi les milliers de positions
possibles il en existe deux extrêmes appelées
anti et gauche.
anti
gauche
La position anti est la plus stable car il ny a
pas de gène stérique des carbones.
 
 
120
Les lipides contenant des acides gras
 
Propriétés physiques des acides gras états de
phase
A basse température cest la position anti qui
est prédominante. Les acides gras sont alors bien
ordonnés, on dit quils sont dans un état gel.
A température élevée, ce sont les positions
gauche qui prédominent (grâce à lagitation
thermique). Lacide gras est alors peu ordonné,
on dit quil est dans un état fluide.
 
 
121
Les lipides contenant des acides gras
 
Le passage de la forme gel à la forme fluide se
fait à une température précise, le point de
fusion, qui dépends de la longueur de lacide
gras et de son degré dinsaturation. Plus lacide
gras est long et plus son point de fusion
augmente C120 ? 44C C140 ? 53,9C Plus
lacides gras est insaturé et plus son point de
fusion est bas C180 ? 70C C181 ?
13C C182 ? -5C
 
 
122
Les lipides contenant des acides gras
 
Les glycérolipides Ce sont des lipides qui
contiennent une molécule de glycérol On en
distingue 3 types - les glycérides - les
glycérophospholipides - les glycéroglycolipides
 
 
123
Les lipides contenant des acides gras
 
Les glycérolipides les glycérides Des acides
gras estérifient le glycérol pour donner des
mono- di- ou triglycérides.
monoglycéride
diglycéride
triglycéride
Ils constituent une des principales réserve
dénergie et sont stockés dans les tissus
adipeux. Ce sont des molécules insolubles.
 
 
124
Les lipides contenant des acides gras
 
Adipocytes
cytoplasme
triglycérides
10µm
noyau
 
 
125
Les lipides contenant des acides gras
 
Les glycérolipides les glycérophospholipides -
les éther lipides
liaison éther-oxyde sur le C1
alkyl lipides
alkényl lipides (ou plasmalogène)
 
 
126
Les lipides contenant des acides gras
 
Les glycérolipides les glycérophospholipides -
les diacylglycérophospholipides
liaisons ester sur le C1, le C2 et sur le
phosphate
liaison phosphoester sur le C3
 
 
127
Les lipides contenant des acides gras
 
En fonction de la nature du groupement X on
distingue
phosphatidyl choline (zwitterionique) phosphatid
yl éthanolamine (zwitterionique ou négatif en
fonction du pH)
pKlt3
 
 
128
Les lipides contenant des acides gras
 
phosphatidyl sérine (zwitterionique ou négatif en
fonction du pH) phosphatidyl inositol (négatif)
Les diacylphospholipides sont les constituants
majeurs des membranes des cellules.
 
 
129
Les lipides contenant des acides gras
 
Les glycérolipides Ce sont des lipides qui
contiennent une molécule de glycérol On en
distingue 3 types - les glycérides - les
glycérophospholipides - les glycéroglycolipides
 
 
130
Les lipides contenant des acides gras
 
Les glycéroglycolipides La partie polaire est
constituée dun glucide (à la place du phosphate)
1
2
6
liaision O-osidique entre le C3 du glycérol et le
C1 du glucide (D-glucose ou D-galactose)
3
5
4
1
2
3
 
 
131
Les lipides contenant des acides gras
 
Lipides contenant des acides gras - Les
glycérolipides glycérides glycérophospholipide
s glycéroglycolipides - Les sphingolipides
3
OH sur les C1 et C3, NH2 en C2
2
18 carbones
1
 
 
132
Les lipides contenant des acides gras
 
Les céramides sont des sphingolipides avec un
acide gras fixé sur la fonction amine
En fonction du type de groupement lié au OH du C1
on définit 3 sous classes de sphingolipides
 
 
133
Les lipides contenant des acides gras
 
Si X phosphocholine
sphingomyéline
Si X D-glucose (ou D-galactose)
sphingoglycolipide
 
 
134
Les lipides contenant des acides gras
 
Si X acide N-acétylneuramidique (ou acide
sialique) il sagit dun ganglisoside (voir
fascicule pour structure). Cest un lipide qui a
une très grosse partie polaire que lon trouve
principalement dans les cellules nerveuses.
 
 
135
Les lipides généralités
 
La structure des lipides est très variée. On
définit 3 catégories - les lipides contenant
des acides gras - les stérols - les lipides
isopréniques
 
 
136
Les stérols
 
Cest un lipide présent chez les eucaryotes mais
pas chez les procaryotes Sa structure de base est
constituée dun noyau stéroïde 3 cycles à 6C
1 cycle à 5C
Ce système tétracyclique est relativement rigide.
 
 
137
Les stérols
 
A partir de ce noyau stéroïde on peut former des
stérols, des hormones ou des vitamines
cholestérol
vitamine D3
testostérone
 
 
138
Les lipides généralités
 
La structure des lipides est très variée. On
définit 3 catégories - les lipides contenant
des acides gras - les stérols - les lipides
isopréniques
 
 
139
Les lipides isopréiniques
 
Comme les stérols, ce sont des dérivés de
lisoprène
Ce sont des pigments, des vitamines, des résines
etc
vitamine A1
b-carotène (pigment de la carotte)
 
 
140
Les lipides généralités
 
Lipides - les lipides contenant des acides
gras - les glycérolipides (glycérides,
glycérophospholipides, glycéroglycolipides) -
les sphingolipides (céramides, sphingomyéline,
sphingoglycolipides, gangliosides) - les
stérols - les lipides isopréniques
 
 
141
Les membranes biologiques
 
Parmi les lipides, certains ont un rôle
fonctionnel (hormones, vitamines), dautres
essentiellement structural (constitution des
membranes biologiques).
 
 
142
Les membranes biologiques
 
Parmi les lipides, certains ont un rôle
fonctionnel (hormones, vitamines), dautres
essentiellement structural (constitution des
membranes biologiques).
organe de spermaceti
 
 
143
Les membranes biologiques
 
Parmi les lipides, certains ont un rôle
fonctionnel (hormones, vitamines), dautres
essentiellement structural (constitution des
membranes biologiques). Les principaux lipides
impliqués dans la structuration des membranes
sont les phospholipides, les glycolipides et les
stérols.
lipides à acides gras
 
 
144
Organisation des lipides
 
hydrophobe hydrophile
 
 
145
Les membranes biologiques
 
Quand on les met en solution, les lipides vont
sassocier entre eux afin déviter que leurs
parties hydrophobes ne soient au contact de
leau. Comme ils ont 2 chaînes dacide gras ils
ne peuvent pas former des micelles, ils
sorganisent donc en bicouche et en liposomes.
Contrairement aux micelles, les liposomes
renferment un compartiment aqueux interne.
 
 
146
Les membranes biologiques
 
Les liposomes peuvent être uni- ou
multi-lamellaires
liposome unilamellaire
liposome multilamellaire
 
 
147
Les membranes biologiques
 
Outre les lipides, les membranes biologiques des
cellules animales sont aussi constituées de
stérols qui sintercalent entre les lipides.
 
 
148
Les membranes biologiques
 
Propriétés des membranes biologiques - Les
membranes constituent une barrière sélective qui
permet de compartimenter les cellules
biologiques. La partie médiane de la membrane
étant hydrophobe, elle est imperméable à toutes
les molécules hydrophiles (ions, sucres). Ceci
permet le maintien de compositions différentes
spécifiques des milieux intracellulaires ou intra
organites. - Les membranes biologiques sont
fluides. Leur cohésion est assurée par des
interactions de faible énergie (principalement
hydrophobes). Les molécules qui constituent ces
membranes sont donc libres de diffuser et sont en
mouvement constant.
 
 
149
Les membranes biologiques
 
Les membranes étant imperméables, le transport
des molécules à travers cette barrière est assuré
par des protéines qui sont insérées dans la
membrane (protéines intrinsèques) ou bien liées à
la surface de la membrane (protéine
périphériques).
 
 
150
Les membranes biologiques
 
Fluidité des membranes biologiques Comme les
acides gras, les lipides peuvent exister sous
forme gel (à basse température) ou fluide (à
température élevée). Les membranes naturelles
sont toujours dans un état fluide. Les protéines
membranaires ont alors une activité optimale.
lipides à létat fluide les
lipides sont moins compactés et la membrane est
plus fine
lipides à létat gel les lipides sont
serrés et la membrane est épaisse
 
 
151
Les membranes biologiques
 
Fluidité des membranes biologiques Pour toujours
maintenir leurs membranes dans un état fluide les
cellules modulent la composition en lipides de
leurs membranes. - en augmentant la proportion
de lipides insaturés - en augmentant la
proportion de lipides a courtes chaînes Cest
ce que lon appelle ladaptation homéovisqueuse.
 
 
152
Purification des lipides
 
Les lipides nétant pas solubles dans leau on
les extrait avec des solvants organiques non
miscibles dans leau(chloroforme, acétone). Pour
séparer les lipides des molécules solubles dans
leau on effectue une partition (par exemple
chloroforme/eau).
eau molécules solubles
chloroforme lipides
 
 
153
Purification des lipides
 
Chromatographie des lipides - chromatographie
directe elle met en jeu des interactions
polaires entre les lipides et la phase
stationnaire. Remarque les techniques vues pour
les protéines (échange dions etc) ne peuvent
pas sappliquer aux lipides en raison de la
présence de solvants organiques qui détruisent la
phase stationnaire. - chromatographie en phase
inverse elle met en jeu de interactions
hydrophobes entre la phase stationnaire et les
lipides. La phase stationnaire est constituée de
billes de silice sur lesquelles sont greffées des
chaînes hydrocarbonées plus ou moins longues (4 à
18C). Plus la chaîne est longue et plus la
colonne est hydrophobe.
 
 
154
Purification des lipides
 
Chromatographie en phase inverse exemple
? On dépose les lipides qui se fixent sur la
colonne.
On élue avec des solutions de plus en plus
hydrophobes (?méthanol, ?acétonitrile, ?acétone).
Les premiers lipides élués de la colonne sont les
moins hydrophobes et les derniers, les plus
hydrophobes.
 
 
155
Purification des lipides
 
Chromatographie sur couche mince (CCM) Au lieu
d'utiliser une colonne, la phase stationnaire est
collée sur une plaque (en général du verre). La
phase stationnaire est le plus souvent polaire
(Al2O3, SiO2). Les lipides sont déposés sur la
plaque qui est en suite partiellement immergée
dans un solvant qui va migrer par capillarité.
solvant
lipides
 
 
156
Purification des lipides
 
Chromatographie sur couche mince (CCM) Les
lipides sont en interaction avec la phase
stationnaire. En fonction de sa polarité le
solvant va plus ou moins entraîner les lipides
avec lui.
front de migration
Solvant apolaire les molécules les plus polaires
seront les plus retenues Solvant polaire les
molécules les plus polaires migrent le plus loin.
 
 
157
Les lipases
 
Les lipases sont des protéines qui hydrolysent
spécifiquement les lipides. Les plus abondantes
sont les phospholipases. Il en existe différentes
catégories qui coupent les phospholipides en
différents endroits.
phospholipase A1
1
2
3
phospholipase A2
phospholipase D
phospholipase C
 
 
158
Purification des lipides
 
Les phospholipases A1 et A2 libèrent un lipide
qui ne porte plus quun seul acide gras. On parle
alors de lysophospholipide. Comme ce lipide na
quun acide gras il se comporte alors comme un
détergent. Il ne forme alors pas des liposomes
mais des micelles.
lysophospholipide obtenu après digestion avec la
phospholipase A1
 
 
159
Les lipases
 
Sphingomyélinase hydrolyse la sphingomyéline et
libère un céramide.
 
 
160
Les glucides
 
Les glucides
 
 
161
Les glucides
 
Ce sont des molécules présentes dans toutes les
cellules du monde vivant. Les glucides peuvent
représenter jusquà 70 du poids sec des
végétaux. Ils peuvent avoir un rôle structural ou
être source dénergie. Leur formule brute est de
la forme Cn(H2O)n. On les appelle parfois aussi
hydrates de carbone. On distingue deux
catégories - les molécules élémentaires non
hydrolysables les oses - les composés
hydrolysables les osides.
 
 
162
Les oses
 
Structure des oses (ou monosaccharides) ce sont
des molécules constituées de plusieurs fonctions
alcool et dune fonction réductrice aldéhyde ou
cétone. On parle alors daldoses ou de cétoses.
Si x 1, la molécule possède 3 carbones on parle
alors daldotriose ou cétotriose. Si x 2,
aldotétraose ou cétotétraose etc
 
 
163
Les oses
 
Le glycéraldéhyde le plus simple est un
aldotriose, le C2 porte 4 substituants
différents, il est donc asymétrique.
Perspective
R
S
Fischer
D
L
 
 
164
Les oses
 
Nomenclature pour déterminer la série dun ose
on se base sur la position du OH porté par le
carbone asymétrique le plus éloigné de la
fonction aldéhyde ou cétone. Par convention on ne
montre pas les H et les OH sont symbolisés par un
trait.
D- aldose L- aldose
D- cétose L- cétose
 
 
165
Les oses
 
Pour un ose contenant nC, il y a 2n
stéréoisomères
D Erythrose L Erythrose D Thréose
L - Thréose
diastéréoisomères
énantiomères
énantiomères
 
 
166
Les oses
 
Si les molécules ne diffèrent que par la
configuration absolue d1 C, ce sont des
épimères.
Le galactose est lépimère en 4 du glucose
D-glucose D-galactose
 
 
167
Les oses
 
La nomenclature est la même pour les cétoses que
pour les aldose. A nombre égal de carbones, les
cétoses présentent un C de moins. A savoir par
cur
D - ribose D - glucose D
- fructose
 
 
168
Les oses
 
Structure cyclique des oses en solution les oses
sont essentiellement présents sous forme
cyclique. La fonction CO réagit avec une
fonction OH pour former un hémiacétal. Langle
des liaisons C-C du squelette du sucre
rapprochent la fonction CO des carbones 4 et 5.
On pourra donc former un cycle à 6 côtés
(pyranose) ou à 5 côtés (furanose).
 
 
169
Les oses
 
Structure cyclique des oses en solution les oses
sont essentiellement présents sous forme
cyclique. La fonction CO réagit avec une
fonction OH pour former un hémiacétal. Langle
des liaisons C-C du squelette du sucre
rapprochent la fonction CO des carbones 4 et 5.
On pourra donc former un cycle à 6 côtés
(pyranose) ou à 5 côtés (furanose).
 
 
170
Les oses
 
Cyclisation du D-glucose Lattaque nucléophile
peut se faire par le dessus ou le dessous de la
chaîne principale, conduisant à 2 configurations
possibles du nouveau carbone asymétrique en
position 1.
H
ou
H
 
 
171
Les oses
 
Représentation de Tollens exemple du glucose
Cycle à 6 côtés pyranose Le dernier C porte
lO à droite série D Le OH porté par le C1 est
du même côté que le OH qui définit la série sous
la forme non cyclique anomère
a a-D-glucopyranose
 
 
172
Les oses
 
Représentation de Tollens
a-D-glucopyranose b-D-glucopyranose
b-D-glucofuranose a-D-glucofuranose
 
 
173
Les oses
 
a-D-glucopyranose b-D-glusopyranose
 
 
174
Les oses
 
Remarque importante les cycles se forment et se
rompent en permanence lorsquun sucre est en
solution (mutarotation). Cest un équilibre.
 
 
175
Les oses
 
Propriétés chimiques Les glucides qui ont leur
OH anomérique libre peuvent passer de la forme
cyclique à linéaire. Quand le glucides est sous
forme linéaire il est dit réducteur, car il a un
fonction carbonyle libre. Cette propriété
réductrice peut être mise en évidence grâce à la
liqueur de Fehling.
2 Cu(OH)2 Cu2O 2H2O
e- Cu2 Cu bleu rouge
 
 
176
Les oses
 
Représentation de Haworth
Le cycle est considéré comme plan,
perpendiculaire au papier. Le pont oxydique est
en arrière du plan. Les carbones sont placés dans
le sens des aiguilles dune montre. Les liaisons
nappartenant pas au cycle sont placés au-dessus
ou au-dessous du plan en respectant la
configuration absolue des C. Les OH sont
symbolisés par un trait et les H ne sont pas
montrés.
 
 
177
Les oses
 
Représentation de Haworth Pour un sucre de série
D daprès les règles de lanomérie, si le C1 est
danomérie a le OH se situe sous le plan du cycle
et si le C1 est danomérie b le OH se situe au
dessus du plan du cycle.
a-D-glucopyranoside b-D-glucopyranoside
 
 
178
Les oses
 
D-glucose D-glucofuranose D-glucopyranose
 
 
179
Les oses
 
D-ribose D-ribofuranose D-ribopyranose
 
 
180
Les oses
 
D-fructose D-fructofuranose D-fructopyranose
 
 
181
Les oses
 
Les notions dépimères sont les mêmes en
représentation de Haworth que pour la
représentation de Fischer. Si on parle dépimère
en 4 du glucose, on a une molécule qui ne diffère
que par lorientation du OH porté par le carbone
4.
D-glucose D-galactose (épimère en 4 du
glucose)
 
 
182
Les oses
 
En représentation de Haworth, un changement de
série implique une inversion de tous les
groupements portés par le cycle.
a-D-glucopyranose a-L-glucopyranose
 
 
183
Les oses
 
Pouvoir rotatoire les oses ayant des C, ils
vont avoir la propriété de dévier la lumière
polarisée vers la droite ou vers la gauche. Si un
ose dévie la lumière vers la droite on laffecte
dun signe , si cest vers la gauche on lui
donne un signe Ex D() glucose et L(-)
glucose, D(-) arabinose et L()
arabinose Dautre part les anomères a et b ne
dévient pas la lumière polarisée de la même façon
(113 pour la-D glucose et 19 pour le b-D
glucose) Grâce a ces propriétés optiques, il a
été démontré que quand on met un sucre en
solution un équilibre se crée entre les formes a
et b.
 
 
184
Les oses
 
conformation chaise
conformation bateau
a-D-glucopyranose
 
 
185
Les oses
 
Certaines molécules dérivent des oses, elles ont
une structure et une biosynthèse analogue. L