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Enseignements dirigés Biochimie PCEM 1 Acides Aminés – Oligopeptides Méthodes d’étude L. Coulbault

Enseignements dirigés Biochimie PCEM 1 Acides Aminés – Oligopeptides Méthodes d’étude L. Coulbault Année 2008-2009. I – Equilibre acide-base. Exercice 1 Indiquez les bonnes réponses concernant les propositions suivantes : A – Un acide faible en solution est totalement dissocié.

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Enseignements dirigés Biochimie PCEM 1 Acides Aminés – Oligopeptides Méthodes d’étude L. Coulbault

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Presentation Transcript

  1. Enseignements dirigés Biochimie PCEM 1 Acides Aminés – Oligopeptides Méthodes d’étude L. Coulbault Année 2008-2009

  2. I – Equilibre acide-base

  3. Exercice 1 Indiquez les bonnes réponses concernant les propositions suivantes : A – Un acide faible en solution est totalement dissocié. B – Pour un acide faible en solution, le calcul du pH fait intervenir une constante. C – Ka = -Log ([A-]. [H+]/ [AH]). D – La constante pKa peut être déterminée par des courbes de titrage. E – Les constantes pKa1 et pKa2 d’un acide aminé ne peuvent pas être déterminées par titration.

  4. EQUILIBRES ACIDO-BASIQUES HA A- + H+ Ka = constante de dissociation [H+].[A-] Ka = ________ [AH] Equation d’Hendersson-Hasselbach ; pH = pKa + log ([A-]/[AH])

  5. + A + B A = point d'équivalence où le pH varie beaucoup B = Point de demi-neutralisation = pKa où le pH varie peu Donc [A-] = [AH]

  6. SOLUTIONS TAMPONS * Un tampon est généralement constitué d’une solution d’acide faible et d’un de ses sels de base forte ou d’une solution de base faible et d’un de ses sels d’acide fort pH = pKa + log10 [Sel]/[AH] * Autour de son pKa , [A-] = [AH] et le tampon maintient le pH d'une solution Résistant aux modifications de pH quand ajout de H+ ou OH-

  7. Exercice 1 Indiquez les bonnes réponses concernant les propositions suivantes : A – Un acide faible en solution est totalement dissocié. FAUX B – Pour un acide faible en solution, le calcul du pH fait intervenir une constante VRAI C – Ka = -Log ([A-]. [H+]/ [AH]). FAUX

  8. Exercice 1 D – La constante pKa peut être déterminée par des courbes de titrage VRAI E – Les constantes pKa1 et pKa2 d’un acide aminé ne peuvent pas être déterminées par titration FAUX

  9. Exercice 2 Parmi les produits suivants, quel(s) est (sont) celui (ceux) qui peut (pourront) en théorie être utilisé(s) pour le dosage de l’activité d’un enzyme dont le pH optimum d’activité est de 7,5 ? A/ Tris hydroxyméthyl aminométhane pKa=8.06 B/ Acide propionique pKa=4.87 C/ Pipéridine pKa=11.2 D/ Acide phosphorique pKa1 = 2.15, pKa2 = 7.2, pKa3 = 12.33 E/ Hydroxyde d’ammonium pKa=9.25 F/ Acide acétique pKa=4.76

  10. pH = 7,5 pKa de la molécule doit être proche de la valeur de pH voulue donc Acide phosphorique à son pKa2 = 7,2 éventuellement Tris (8,06)

  11. Propriétés Structurales des Acides Aminés

  12. Définition d’un acide aminé HNH2/ NH3+ - C* - COO-/COOH R * Chaine latérale variable * 20 AA impliqués dans la structure des protéines

  13. AA ALIPHATIQUES NEUTRES Aliphatique : R = chaîne latérale hydrocarbonée linéaire ou ramifiée Neutre : Ne possède pas de fonction carboxylique (COOH) ou aminée (NH2) supplémentaire sur R

  14. * A CHAINE HYDROCARBONEE. Glycine ou Gly R = H seul AA sans C asymétrique donc dépourvu de pouvoir rotatoire Alanine ou Ala R = - CH3 CH3 Valine ou Val R = - CH- CH3 CH3 Leucine ou Leu R = - CH2- CH - CH3 Isoleucine ou Ile R = - CH – CH2 - CH3 CH3

  15. * A FONCTION ALCOOL –OH. • Sérine ou Ser • R = - CH2-OH fonction alcool primaire • Thréonine ou Thr • R = -CHOH-CH3 fonction alcool IIre • * A FONCTION SOUFREE -SH. • Cystéine ou Cys R = - CH2 – SH (SH = gpt thiol) • Méthionine ou Met R = - CH2- CH2- S- CH3

  16. AA AROMATIQUES NEUTRES (possèdent une structure cyclique de type benzénique) Responsables de l’absorption dans l’UV des protéines Phénylalanine ou Phé Tyrosine ou Tyr qui possède une fonction phénolique Tryptophane ou Trp  Absorbe à 280 nm

  17. AA NEUTRE HETEROCYCLIQUE Proline ou Pro

  18. AA ACIDES (possédent un groupement acide carboxylique supplémentaire sur la chaîne latérale) NB :leurs dérivés : la glutamine (Gln) , l’asparagine (Asn) sont considérés comme des AA neutres

  19. AA BASIQUES (possédant une fonction aminée supplémentaire sur la chaîne latérale)

  20. STEREOCHIMIE perspective série L série D

  21. Notion de polarité Ex de l’eau : Atome O très électronégatif (attraction des électrons ++) Formation d’un dipôle permanent + - Favorise la formation des liaisons hydrogène. Fonction acide carboxylique/Gpt phosphate/Gpt Ammonium + Hydroxyles

  22. AA avec Groupement polaire:Polaires non ionisables : Ser(OH),Thr (OH), Asn, Gln Polaires ionisables en fonction du pH : Lys , Arg, His, Asp, Glu, Cys, Tyrseuls les AA ionisables (Lys , Arg, His, Asp, Glu) peuvent intervenir dans une liaison ionique à pH physiologique (car groupements NH3+ ou COO-) NB : Pour Tyr (O-/OH) et la Cys (S-/SH) au pH physiologique, pas de dissociation de Tyr (OH) et Cys (SH) au regard de leur pKa (groupement chargé seulement à pH basique)

  23. Le caractère polaire ou apolaire d’une molécule dépendra de la présence ou non d’une ou plusieurs fonctions chimiques supplémentaires. M Trp Tyr Thr Pro Ser Arg His Glu Gln Asp Asn Phe Met Cys Lys Leu Ile Val Ala Gly Polarité Hydrosolubilité est fonction de la proportion de groupements polaires dans la molécule.

  24. Exercice 3 Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : L’alanine, la leucine et la phénylalanine ont en commun : A/ Le caractère hydrophile de leur chaîne latérale B/ Le caractère lipophile de leur chaîne latérale C/ Une chaîne latérale chargée D/ Une chaîne latérale apolaire E/ Elles n’ont aucun point commun

  25. Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : L’alanine, la leucine et la phénylalanine ont en commun : A/ Le caractère hydrophile de leur chaîne latérale FAUX B/ Le caractère lipophile de leur chaîne latérale VRAI C/ Une chaîne latérale chargée FAUX D/ Une chaîne latérale apolaire VRAI E/ Elles n’ont aucun point commun FAUX

  26. Exercice 4 Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : La sérine et la thréonine sont : A/ des acides aminés avec une chaîne latérale de nature phénolique B/ de la série D à l’état naturel C/ des acides aminés basiques D/ des acides aminés alcool E/ des acides dicarboxyliques.

  27. Exercice 4 Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : La sérine et la thréonine sont : A/ des acides aminés avec une chaîne latérale de nature phénolique FAUX B/ de la série D à l’état naturel Série L (série D ex : glucose) C/ des acides aminés basiques FAUX

  28. * A FONCTION ALCOOL –OH. Sérine ou Ser R = - CH2-OH fonction alcool primaire Thréonine ou Thr R = -CHOH-CH3 fonction alcool IIre D/ des acides aminés alcool VRAI E/ des acides dicarboxyliques. FAUX

  29. Exercice 5 Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : Les acides aminés pouvant participer à des interactions électrostatiques dans les protéines sont : A. La phénylalanine. B. L’arginine. C. La glutamine. D. L’acide aspartique. E.                  La glycine.

  30. Les acides aminés pouvant participer à des interactions électrostatiques dans les protéines sont des AA présentant une chaîne latérale ionisable AA acides AA basiques Polaires ionisables en fonction du pH : Lys , Arg, His, Asp, Glu, Cys, Tyr

  31. Exercice 5 Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : Les acides aminés pouvant participer à des interactions électrostatiques dans les protéines sont :  A. La phénylalanine FAUX B. L’arginine VRAI C. La glutamine FAUX

  32. D. L’acide aspartique VRAI E. La glycine. FAUX

  33. Exercice 6 Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : Parmi les acides aminés suivants, les acides aminés essentiels sont : A/ La leucine B/ Le tryptophane C/ La glycine D/ L’alanine E/ La lysine

  34. AA essentiels : Pas de synthèse par l’organisme Val / Leu / Ile / Lys / Phe / Trp / Met / Thr / His / Arg Arg et His sont synthétisés par les tissus, mais en quantité insuffisante pour le soutien de la croissance chez les enfants Réponses A, B, E

  35. Exercice 7 Certains neurotransmetteurs proviennent de la transformation biochimique d’un acide aminé ; le(s)quel(s) ? Indiquez la ou les bonnes réponses parmi les propositions suivantes : A/ Acétylcholine B/ Noradrénaline C/ Sérotonine D/ Dopamine E/ Acide -amino butyrique (GABA)

  36. Ex : Dopamine Sérotonine Histamine

  37. A/ Acétylcholine • FAUX • B/ Noradrénaline • VRAI (tyrosineDOPADopamineNorAdAd) • C/ Sérotonine • VRAI (tryptophane) • D/ Dopamine • VRAI (tyrosine) • E/ Acide -amino butyrique (GABA) • VRAI (précurseur : glutamate)

  38. Exercice 8 Concernant l'acide aminé X, on donne pKa1 = 2 pKa2 = 9 et pKa3 chaîne latérale = 12,5. Indiquez la (ou les) bonne(s) réponse(s) parmi les propositions suivantes : A. La forme zwitterion de X est majoritaire à un pH = 5,5 B. Le point isoélectrique (pHi) calculé pour X est de 7,25 C. Le pHi calculé pour X est de 10,75 D. A pH = 10, X est essentiellement sous forme de cation E. Le pHi représente la valeur de pH pour laquelle X n’est pas chargé

  39. Propriétés acido-basiques des acides aminés

  40. EQUILIBRES ACIDO-BASIQUES HA A- + H+ Ka = constante de dissociation [H+].[A-] Ka = ________ [AH] Equation d’Hendersson-Hasselbach ; pH = pKa + log ([A-]/[AH])

  41. SIGNIFICATION DES pKA DES AA (Valable pour tous les AA) Gpt (COO-/COOH) pKa1 (# 2-2,5) pKa1 = pH pour lequel [aCOO-] = [aCOOH] Gpt (NH2/NH3+) pKa2 (# 9-10) pKa2 = pH pour lequel [aNH2] = [aNH3+] POINT ISOELECTRIQUE (pI ou pHi) pH pour lequel le nombre de charges positives est égal au nombre de charges négatives

  42. O-

  43. INFLUENCE DU pH SUR LA CHARGE NETTE Cas de l’Alanine O- à pH << pKa1 (donc < 2) = pH acide Les 2 Gpts sont sous forme protonée aCOOH et aNH3+ COOH-CHR-NH3+ charge nette = +1 cation à pH = pKa1 [aCOO-] = [aCOOH] et forme majoritaire aNH3+ (pH < pKa2) charge nette : Pour 2 molécules, CN= (2 charges (+) + 1 charge (-))/2= +0,5 O-

  44. A pH compris entre pKa1 et pKa2 forme majoritaire [aCOO-] (pH > pKa1)forme majoritaire aNH3+ (pH < pKa2) O- Forme majoritaire de l’AA = zwitterion COO- - CHR – NH3+ charge nette = 0 pI = pH pour lequel la molécule est électriquement neutre pI = (pKa1 + pKa2)/2

  45. O- à pH = pKa2 [aNH2] = [aNH3+] et forme majoritaire aCOO- (pH >>> pKa1) charge nette = ((1 x +1)+ (2x-1))/2 = -0,5 (en moyenne) à pH >> pKa2 (donc > 10) donc pH basique gpts sous forme déprotonée COO- et NH2 COO- – CHR – NH2 charge nette = -1 anion O-

  46. INFLUENCE DU pH SUR LA CHARGE NETTE Cas de l’acide glutamique • Une fonction acide carboxylique supplémentaire • NH2 - CH – CH2- CH2 - COOH • COOH • Caractérisé par 3 pKa : • - pKa1 = pH pour lequel [aCOO-] = [aCOOH] • pKa2 = pH pour lequel [aNH2] = [aNH3+] • - pKa3 = pH pour lequel [CLCOO-] = [CLCOOH]

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