Amino acids cours acides aminés

Université d’Alger 1
Faculté de Médecine d’Alger
1ère Année Médecine
C.H.U. Mustapha Pacha
Laboratoire Central
de Biochimie

Dans les systèmes vivants. Les protéines sont les molécules les plus :
Abondantes
Fonctionnelles
Pratiquement toutes les procédures de vie dépendent de ces classes de macromolécules
Enzymes
Muscle
Protéines structurelles
L’Os
Transport
Circulation sanguine
Immunité
Catalyse
Hormones polypeptidiques
Transduction

En bref, les protéines présentent une incroyable
diversité de fonctions, mais toutes partagent
la caractéristique structurelle commune
d'être des polymères linéaires
d'acides aminés.

1
L’unité fondamentale des protéines
Plus 300 acides Aminés ont été décrits dans la nature
Parmi
20Acides Aminés
existent dans les protéines
1 Définition

1
6 Propriétés Physico-Chimique
Propriétés physiques
La solubilité des acides aminés est variable selon la composition du radical R
Les AA sont solubles dans l’eau
Les plus solubles sont les plus petit (glycocolle)
Portent des radicaux mouillables comme NH2, COOH ou OH.
Les acides aminés à long chaine carbonée sont peu solubles
dans l’eau.

1
Les Aa sont faiblement solubles dans l’alcool.
La solubilité dans les solvants apolaires dépend de la chaine latérale.
En présence de deux phases liquides (éthanol/eau), les aminoacides
se répartissent dans les deux phases avec des coefficients de partage
spécifique : cette propriété est utilisée pour les classer.

1
Les acides aminés comprennent tous, 1 ou 2 carbones asymétriques
Ce sont des molécules chirales, à l’exception de
la glycine.

1
L’atome de carbone asymétriques appelé centre
de la chiralité est lié à quatre substituant différents
donc substitué asymétriquement.

1
Il existe 2 stéréo-isomères
de configurations différentes D-acide
aminé et L-acide aminé.
Ces stéréo-isomères sont appelées
“énantiomères” (non superposables;
images l’un de l’autre dans un miroir)

1

1
En règle générale les acides aminés présents dans les protéines naturelles
appartiennent à la série L.

1
Cas d'acides aminés ayant un deuxième
centre chiral. Il y a 2 n structures
isomériques.
(n = nombre de centres chiraux),
ce qui correspondent à 2 paires
d’énantiomères.
On affecte le préfixe "allo" à l'épimère que l'on ne trouve
pas dans les protéines
Epimère

1
Les énantiomères possèdent une activité optique
C’est la propriété de dévier la lumière polarisée
Placés dans le faisceau dune lumière polarisée plane, ils provoquent
la rotation du plan de polarisation.

1
Cas d'acides aminés ayant un deuxième centre chiral. Il y a 2 nstructures isomériques.
(n = nombre de centres chiraux), ce qui correspondent à 2 paires d’énantiomères.

1
Propriétés acide et basique des acides aminés
Amphotère

1
Amphotère

1
Le zwitterion

1
Tous les acides aminés possèdent un point isoélectrique ou pHi,
pHi = pH pour lequel l’AA en solution tamponnée a une charge nette nulle
(somme des charges intramoléculaires est nulle).
L’AA apparait à ce PH comme étant neutre(alors qu’il a au moins deux
charges intra moléculaires réalisant un zwittérion).

1
Coloration et absorption de la lumière
Les solutions d’AA sont incolores,
mais sont visibles en UV: λ < 230
nm.
Les AA aromatiques absorbent vers
280 nm.
Utile pour repérer la présence
de protéines.

1
Propriétés Chimiques

1
Estérification par un alcool
En présence d’un acide fort
Réaction utilisée pour séparer les aminoacides en phase gazeuse (et même en phase
liquide) en produisant des dérivés esters butyliques

1
Formation d’amide (liaison peptidique)
Synthèse peptidique (lier le carboxyle d'un aminoacide avec l'amine du suivant).

1
Réaction de décarboxylation : synthèse d’amine
Exemple de formation d’amine(par décarboxylation)
- Sérine: donne éthanolamine (précurseur de la choline)
- Histidine donne l’histamine (vasodilatateur intervenant dans les réactions d'allergie
ou d'inflammation)
- Acide glutamique : donne 4-aminobutanoique ou « GABA » (neurotransmetteur).

1
Formation d’imine « base de Schiff »
Réaction avec aldéhyde: Addition de carbonyle
Sauf la proline qui contient une fonction amine secondaire

1
N-Acylation
Avec des composés tels que les anhydrides d’acides ou des chlorures d’acide,
les acides aminés forment des dérivés N-acylés

1
N-Acylation
Action du 1-fluoro 2,4- dinitrobenzéne (Réaction de Sanger)
Le FDNB réagit facilement avec les fonctions aminées pour former un dérivé
N-2,4 - dinitrophénylé.
Ce composé jaune est facile à identifier par chromatographie et doser
par spectrophotométrie à 360 nm.

1
N-Acylation
Action du 1-fluoro 2,4- dinitrobenzéne (Réaction de Sanger)
Cette réaction a permis à Frederik SANGER (1953) d'établir la première structure
primaire d'une protéine : l'insuline.

1
Carbamylation
Action du phénylisothiocyanate
La carbamylation avec le phénylisothiocyanate
(PTC), à un pH basique de 9, donne
un dérivé phényl thiohydantoine-
aminoacide (PTH-aminoacide) qui absorbe
dans l’UV et facilement séparable par
chromatographie.

1
Carbamylation
Action du phénylisothiocyanate
La réaction avec l‘AA terminal d'une protéine (n AA) libère un PTH-aminoacide
et une protéine amputée de son AA N-terminal ( (n-1 AA) aminoacides:
En répétant le processus, on peut déterminer la structure primaire de la protéine
(dégradation récurrente d'Edman).

1
Désamination
Réaction au cours de laquelle, l’acide aminé perd son groupement sous forme de NH3.

1
Désamination
La réaction avec la ninhydrine
(++ connue et utilisée) donne
un produit violet pour les
amines primaires jaune pour les
amines secondaires.

1
Groupement thiols
Oxydation des SH : formation
de ponts disulfures La cystéine
peut être oxydée en cystine.

1
Fonctions alcool de la sérine et la
thréonine, la fonction phénol de
la tyrosine aussi
Phosphorylation par l’acide
phosphorique: formation
d’un ester phosphate

1
O-Glycosylation N-Glycosylation

1
6 Méthodes d’étude des Acides aminés
Chromatographie en phase gazeuse
La chromatographie d'échange d'ions

2
1 Définition
La réaction du groupe carboxylique d’un acide aminé avec
le groupement aminé d’un acide aminé suivant, permet de former
un amide secondaire avec élimination d’une molécule d’eau.

2
1 Définition
La réaction du groupe
carboxylique d’un acide aminé
avec le groupement aminé d’un
acide aminé suivant, permet de
former un amide secondaire avec
élimination d’une molécule
d’eau.

2
1 Définition
Cette liaison, s’appelle liaison peptidique,
permettant la formation d’un dipeptide,
etc.…
Un peptide comprend au moins deux résidus
d‘Aa

2
2 Caractéristiques de la liaison peptidique
La liaison peptidique est une liaison
qui a les caractéristiques d’une double
liaison partielle, ce qui a trois
conséquences
Stable
Rigide
Plane

2
La distance entre les atomes de C et de N sont plus petite que dans une
liaison simple, mais plus grande que dans une vrai double liaison.
Les atomes qui participent à cette liaison
(les 6 atomes Cα, C, O, N, H et Cα) se trouvent dans un
même plan avec une disposition trans.

2
Ceci empêche la rotation libre autour de la liaison entre le carbone
du carbonyle et l'azote de la liaison peptidique.
Cependant, les liaisons entre les α-carbones et les groupes α-amino
ou α-carboxyle peuvent être librement tournés (bien qu'ils soient limités par
la taille et le caractère des groupes R).

2

2
Polarité de la liaison peptidique

2
3 Mode de représentation d’une séquence peptidique
La chaîne qui comprend les liaisons amide est appelée la chaîne
principale, alors que les substituants, R, constituent les chaînes latérales.
Les peptides ont toujours une extrémité amine libre ou extrémité
N- terminale, et une extrémité carboxyle libre ou extrémité C- terminale.

2
3 Mode de représentation d’une séquence peptidique

2
4 Nomenclature-Peptides
La liaison peptidique; permet la formation
d’un dipeptide avec deux amino-acides,
tripeptide avec trois,
polypeptide avec plus de quatre amino-acides.

2
Peptide, protéine
Une chaine de 2 à 10 acides aminés est un oligopeptide
(peptides contenant peu d’amino-acides).
Des chaines de 10 à 100 acides aminés : polypeptide.
Les chaines encore plus longues sont désignées comme des protéines
(au-delà de 100)

2
Par convention, le nom du peptide commence toujours par la gauche,
c'est-à-dire par l'extrémité N terminale, chaque acide aminé étant affecté
du suffixe -yl, sauf pour le dernier qui garde son nom complet, sans
suffixe.
L'adjectif peptidique se rapporte aux peptides et notamment les liaisons des
acides aminés qui les constituent.

2
5 Propriétés physiques des peptides
Les peptides sont d’autant plus solubles dans l’eau qu’ils sont plus petits et
contiennent d’avantage d’acide aminé hydrophile. (Sérine, acide aspartique
Ils sont dialysable
Ils sont chargés : ils contiennent un groupement NH3+ (N-terminale)
et un groupement C00- (C-terminal) et des groupements ionisables
sur les chaines latérales des résidus acides aminés

2
5 Propriétés physiques des peptides
- Ils se comportent comme un ion dipolaire et peuvent migrer dans un
champ électrique.
- Ils absorbent la lumière dans l’ultraviolet (λ: 220 à 230 nm ou à 280 nm
s’ils contiennent un acide aminé aromatique

2
6 Propriétés Chimiques des peptides
Les peptides présentent les réactions chimiques de radicaux portés
par les chaines latérales des résidus d’acides aminés
(les fonctions alcool peuvent être estérifiées par un phosphate ou un sulfate)
Si le peptide contient un résidu de cystéine il peut former une liaison S-S :
pont disulfure.

2
6 Propriétés Chimiques des peptides
Le plus petit peptide donne la même réaction que les acides aminés
avec la ninhydrine.
Le réactif de coloration biuret réagit avec les peptides contenant plus
de 4 acides aminés.
Hydrolyse de la liaison peptidique en présence d’HCl

2
7 Propriétés Biologique des peptides
La plupart des peptides sont formés comme les protéines
par le système de synthèse protéique.
Certains peptides de petite taille se forment par réaction
directe entre acides aminés grâce à la peptidyltransférase
Hydrolyse enzymatique des peptides se fait par les peptidases
(digestives).

2
Les rôles sont nombreux, mais on peut citer
Les peptides hormonaux
Les peptides de structure
Les peptides antibiotiques : Tous les pénicillines
contiennent la D penicillamine qui est le dérivé
du diéthyle de la D- cystéine.

2

3
1 Définition
Ce sont des macromolécules de type polymère composée
d’une ou plusieurs chaînes d'acides aminés (chaines
polypeptidiques). .
Les protéines (ou les protides) sont des éléments essentiels car
elles ont des rôles très variés au sein d’une cellule et au sein d’un
organisme:
Un rôle structurel (l'actine),
Un rôle catalytique (les enzymes),
Un rôle de régulation de l'expression des gènes
(les facteurs de transcription), etc.

3
2 Caractéristiques
Chaque protéine, présente dans
les cellules, a une structure qui est
déterminée génétiquement et donc,
possède une taille prédéfinie (modifiée
parfois après traduction).

3
2 Caractéristiques
Une protéine est
Monomérique = une seule chaîne peptidique
Multimérique = plusieurs chaînes peptidiques.
Homomultimèrique = plusieurs chaînes peptidiques identiques
Hétéromultimèrique = plusieurs chaînes peptidiques différentes.
Une holoprotéine quand elle ne fournit que des acides aminés,
après hydrolyse.
Une hétéroprotéine quand elle fournit des acides aminés
et d’autres molécules différentes, après hydrolyse.

3
2 Caractéristiques
La partie protéique
apoprotéine
La partie non protéique
groupement prosthétiques

3
2 Caractéristiques
Les protéines peuvent être classées selon leur forme globale.
Les protéines globulaires: myoglobine
Les protéines fibreuses : fonctions structurales ou protectrices
(kératine, collagène …)
Les protéines peuvent être covalement liées à d’autres molécules:
À un lipide; on parle de lipoprotéine,
À un glucide; on parle de glycoprotéine
Si c’est à un métal; on parle de métalloprotéine
.

3
3 Structure tridimensionnelle des Protéines
Les protéines diffèrent les unes des autres parce qu’elles
ont un nombre distinct et une séquence distincte
de résidus d’acides aminés.
Une séquence donnée d’acides aminés s’enroule
en une structure tridimensionnelle unique et complexe
désigné sous le terme de conformation.

3
Cette conformation est réalisée grâce à l’établissement
de liaisons faibles.
Cette conformation est classée par ordre de complexité
croissante en structure
Primaire
Secondaire
Tertiaire
Quaternaire.

3
Structure Primaire
Décrit la séquence ou l’ordre d’enchaînement des acides
aminés qui constituent la protéine.
Cette séquence est fixée et traduit l’information contenue
dans le gène qui code cette protéine.
Les AA sont numérotés en allant du N-terminal
vers le C-terminal.

3
Structure Secondaire
1er stade de l’organisation dans l’espace d’une chaîne
peptidique.
Une chaine d’AA possède au niveau des liaisons
peptidique de nombreux groupements –CO- et –NH-
ceux-ci peuvent établir en eux dans l’espace des liaisons
hydrogène et former une structure secondaire

3
Les structures secondaires (stables) les plus fréquentes
sont :
L’hélice α,
Le feuillet plissé β
Les coudes β.

3
L’hélice α
La chaîne principale s’enroule en spirale, vers la droite.
La structure est stabilisée par des liaisons hydrogènes
(intramoléculaires) entre les résidus n et n+4.
L'hélice α s'élève de 0,54 nm à chaque tour.
Elle compte 3,6 résidus par tour.
Les plans des liaisons peptidiques sont parallèles à l’axe de l’hélice.
Les chaînes latérales R et liaisons C-H pointent vers l’extérieur.

3
L’hélice α

3
Feuillet plissé β
La chaine peptidique se trouve sous forme en zigzag.
La chaîne principale est étirée et deux segments de la protéine se placent côte
à côte, unis par des liaisons hydrogènes entre les groupements C=O et NH
Si les segments sont orientés dans le même sens, on parle de feuillets parallèles.
Si les segments sont orientés dans le sens contraire, on parle de feuillets
antiparallèles.

3

3
Le coude β
Tour β est un coude serré impliquant 4 résidus et qui permet à la chaîne
de changer de direction.
La chaîne principale de la protéine fait un tour en U; retrouvé souvent
à la jonction de deux segments de la chaîne formant un feuillet β antiparallèle.
Ces coudes contiennent en général une glycine ou une proline.

3
Le coude β

3
Structure Tertiaire
La structure tertiaire consiste en une organisation des structures secondaires
entre elles.
Cela implique l’apparition de liaisons hydrogène, ioniques, de forces
hydrophobes et parfois de ponts disulfure.
La structure tertiaire correspond à la structure tridimensionnelle
de la protéine.
Fonction

3
Structure Tertiaire
Une protéine soluble (qui sera au contact de l’eau) va se replier de façon
à ce que les résidus les plus polaires soient au contact du solvant.
Les résidus apolaires, eux, seront au cœur de la protéine de façon à ne pas
interagir avec l’eau.
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 l’entourent.
Les résidus polaires, eux, seront au cœur de la protéine de façon à ne pas
interagir avec ces lipides.

3
Les différents types de liaisons ou
forces impliquées dans la
structuration des protéines

3
Structure quaternaire
C’est l’association de plusieurs chaînes peptidiques pour donner
un complexe stable et actif.
Plusieurs sous-unités tridimensionnelles (structures tertiaires) s’assemblent
pour former des unités fonctionnelles beaucoup plus grandes (enzymes,
ribosomes et des fibres protéiques).
Les chaînes qui constituent ce complexe sont des protomères ou sous-unités,
chacune ayant une structure tertiaire définie.
L’association des différentes chaînes se fait via des liaisons faibles et parfois
aussi via des ponts disulfures.

3
4 Quelques différences entre les différentes formes des protéines
Protéines fibreuses Protéines globulaires
Forme allongée et mince Forme sphérique et compacte
Insolubles dans la cellule
Solubles dans le cytoplasme ou dans la phase
lipidique des membranes cellulaires
Fonction mécanique et structurale
Agents principaux de l’activité biologique
de la cellule
- α- kératines
- fibroïne
- collagène
- élastine
- enzymes (catalyseur cellulaires)
- transporteurs d’oxygène ou de lipides (sang)
- hormones
- récepteurs intégrés à la membrane et médiateurs
d’effets hormonaux
- Immunoglobulines (anticorps)
- etc.

3
5 Techniques d’étude des structures des protéines
Structure Méthode
Primaire Séquençage
Secondaire Dichroïsme circulaire, RMN, Diffraction
Tertiaire RMN, Diffraction des Rayons X
Quaternaire Résonnance Magnétique Nucléaire, Diffraction

3
6 Propriétés physico-chimiques des protéines
Masses molaires
La masse moléculaire s’échelonne
de 10kDa à plusieurs millions.
La masse moléculaire d’une protéine
est souvent utilisée comme élément
caractéristique servant à la définition
ou à la nommer :
P47 c’est une protéine de 47kDa
Protéine Masse moléculaire (dalton)
Cytochrome c 12300
Myoglobine 17200
Anhydrase carbonique 30000
Ovalbumine 42700
Albumine 66250
Ovotransferrine 76-78000

3
Caractère amphotère des protéines
Caractère amphotère (comme AA), avec un degré de complexité
plus élevé en raison du plus grand nombre de charge mis en jeu.
Le caractère amphotère des radicaux des AA ionisables
qui constituent les protéines est très important pour la structure
et les fonctions de ces radicaux dans les domaines de la protéine.
On peut déterminer la charge globale d’une protéine à n’importe quel pHt
en calculant la charge de chaque AA ionisable qui la compose .

3
Solubilité
La plus part des protéines sont solubles en milieu aqueux, la solubilité
dépend du :
 pH : la protéine est moins soluble au voisinage de son pHi.
 Force ionique : Le sulfate d’ammonium augmente la force
ionique
 Solvants organiques : les solvants organiques miscibles à l’eau
ont un effet précipitant sur les protéines, en diminuant leur
solubilité , ex éthanol).

3
Solubilité

3
Solubilité
Les protéines solubles sont les protéines globulaires.
Les protéines insolubles dans l’eau, sont les scléroprotéines.

3
Spectroscopie
Visible
Les holoprotéines sont incolores
Absorption de la lumière en UV
Absorption à 200 nm (liaison peptidique)
AA aromatiques (absorption à 280 nm)

3
Autre Propriétés
Coloration par fixation des colorants
Les protéines fixent des colorants (Rouge Ponceau, noir
d’amide, Bleu de coomasie…)
Coloration par réaction
Permet le dosage des protéines : Réaction du biuret
et Lowry.

3
7 Détermination de la structure primaire des protéines

3
Paramètre Technique
Densité Ultracentrifugation
Solubilité Précipitation au sulfate d'ammonium
Taille Filtration sur gel
Charge Chromatographie d'échange d'ions, électrophorèse, isofocalisation.
Affinité Chromatographie d'affinité

3
Ultracentrifugation

3
Chromatographie d’exclusion

3
Chromatographie d’affinité

3
Electrophorèse en gel de
polyacrylamide (PAGE) avec
SDS

3
Focalisation isoélectrique

3
Détermination de la composition en acides aminés
Définition
C’est l’identification des acides aminés constitutifs d’une protéine
ou d’un peptide
Cette étape comporte
La rupture de la séquence peptidique par hydrolyse des liaisons peptidiques.
Hydrolyse chimique des liaisons peptidiques
Hydrolyse enzymatique
L’analyse qualitative et quantitative des acides aminés du mélange obtenu après
hydrolyse.

3
Détermination de la composition en acides aminés
Hydrolyse chimique des liaisons peptidiques
Hydrolyse totale acide
C’est une hydrolyse totale acide par l’acide chlorhydrique (HCl)
à 6 Mol/L, à chaud (110°C), pendant 24 h environ.
Hydrolyse totale alcaline
Elle se fait par de la soude (NaOH) à 4 Mol/L à chaud (110°C)
pendant 4 à 8 heures environ.
Hydrolyse enzymatique
Protéolyse totale par la Pronase= mélange de protéases extrait
de Streptomyces griseus.

3
Rupture des ponts disulfures
Permet la séparation des chaînes polypeptidiques si elles sont liées par ponts
disulfure par le mercaptoéthanol
Empêche la conformation native qui pourrait résister à l'action des agents
protéolytiques

3
Coupures intra-chaine peptidique
Coupures chimiques Coupure enzymatique Endopeptidases
Solution Lieu de coupure Enzyme Lieu de coupure
Bromure de cyanogène
(BrCN)
C-terminal des méthionines Pepsine
Avant le N des AA
aromatique: Phe, Trp, Tyr
N-bromosuccinimide
(NBS)
Après Tyr et Trp Asp N protéase
Avant le N de Asp,
cystéine, parfois Glu
Hydroxylamine (NH2OH)
Liaisons Asparagine-
Glycine
Trypsine
Après le C des AA
basiques: Lys-Arg
Chymotrypsine
Après le C des A.A.
aromatiques: Phe, Tyr, Trp
Endoprotéase V8
Après le C de Glu, parfois
de Asp

3
Détermination des extrémités
C-terminal et N-terminal par voie enzymatique
Exopeptidases Extrémité attaquée spécificité
Carboxypeptidase A C-ter Arg, Lys, Pro
Carboxypeptidase B C-ter Arg, Lys
Carboxypeptidase C C-ter Tous
Carboxypeptidase Y C-ter Tous sauf la gly
Leucine aminopeptidase N-ter Pro
Aminopeptidase N-ter Tous

3
Détermination des extrémités
C-terminal et N-terminal par voie chimique
Détermination du C-terminal
Hydrazine
Détermination du N-terminal
Méthode de Sanger (FDNB)
Méthode de dansylation
Méthode récurrente d'Edman

3
C’est l’établissement de l’ordre dans lequel les AA sont liés.
Les fragments protéolytiques sont séparés par l'HPLC et séquencer ainsi
l’un après l’autre par la méthode d'Edman après identification
des extrémités C et N terminales.
La séquence du polypeptide original est obtenue en comparant les
séquences en AA d'une série de fragments peptidiques avec celles d'une
deuxième série dont les sites d'hydrolyse recouvrent ceux de la
première série

Introduction
Les réactions enzymatiques
individuelles ont été analysés dans
le but

Introduction
Cependant, dans les cellules ,
sont
appelées
.

Introduction
Dans une voie , le produit d’une
réaction sert comme substrat pour
la réaction

Introduction
se
croiser , formant ainsi
Ceux-ci sont appelés collectivement
,

Introduction
Ce qui est
, qui
se produisent dans une cellule, un tissu,
ou le corps en tous.

Introduction
La plupart des voies peuvent être classés en :
 Catabolisme
( dégradation ).

Introduction
Réactions cataboliques décomposent des molécules complexes
telles que les protéines , les polysaccharides, et des lipides , en
quelques molécules simples , par exemple, CO2 , NH3
( ammoniac ) , et del'eau .

Contrairement aux graisses et aux hydrates
de carbone, les acides aminés ne sont pas stockés par
le corps.
Par conséquent, les acides aminés doivent être
obtenus à partir du régime, synthétisés de novo,
ou produits à partir de la dégradation normale des
protéines.
Caractéristiques

Tous les acides aminés en excès des besoins
biosynthétiques de la cellule sont rapidement
dégradés.
1. Elimination des groupes α-amino
(Transamination et Désamination oxydative)
Formant de l'ammoniac et l'α-céto-acide
correspondant les «squelettes carbonés» des
acides aminés.
Caractéristiques

Tous les acides aminés en excès des besoins
biosynthétiques de la cellule sont rapidement
dégradés.
2. les squelettes carbonés des α-cétoacides
Sont convertis en intermédiaires communs
des voies métaboliques productrices d'énergie.
Caractéristiques

Caractéristiques
Le pool d'acides
aminés
Le renouvellement
des protéines.

Protéines
Acides Aminés
Digestion
et Absorption
des
Protéines
1

Chapitre 2 : Catabolisme des Acides aminés
Le catabolisme ou dégradation des acides aminés s’accompagne
toujours de l’enlèvement de l’azote aminé (c’est la 1ère réaction
catabolique).
Le squelette carboné restant, appelé acide α-cétonique (ce n’est pas un
AA), est à son tour dégradé en intermédiaires.
On parle de dégradation irréversible.
Le catabolisme des AA permet de fournir
De l’énergie à l’organisme à partir du squelette carboné
(fourniture directe via le cycle de Krebs).
Du NH2 servant à la synthèse d’acides aminés ou à être
éliminer.

Elimination du radical Azoté
L’enlèvement de l’azote aminé se fait soit par
Transamination
Commune à tous les AA sauf la lysine.
Désamination oxydative
Le glutamate.
Désamination non oxydative
la sérine, cystéine et la thréonine.

Cela conduit à la production d’un composé toxique pour le système
nerveux central: l’ammoniac (NH3).
Celui-ci est éliminé (systèmes de détoxication) de l’organisme :
Sous forme d’urée
(uréogénèse= voie majeure hépatique qui
représente 4/5 de l’azote éliminé)
Sous forme de NH4+
(l’ammoniogénèse rénale= forme mineure: 1/5).

Transamination
C’est le transfert d’une fonction amine
en position α d’un acide aminé 1 sur
une fonction cétone en position α d’un
Acide α cétonique 2.
Ce transfert de groupements aminés va
permettre la formation d’un acide
aminé 2 et d’un acide α cétonique 1.

Transamination

Désamination oxydative
C’est la libération
du groupement NH3 à
partir du glutamate sous
l’action de la Glutamate
déshydrogénase avec
formation de l’acide
α cétoglutarique.

Transport de l'ammoniac vers le foie
Deux mécanismes sont disponibles chez l'homme pour le transport
de l'ammoniac des tissus périphériques vers le foie
pour sa conversion ultime en urée.
Le premier, trouvé dans
la plupart des tissus, utilise la glutamine synthétase
pour combiner l'ammoniac
(NH3) avec le glutamate
pour former de la glutamine.

la glutamine est transportée
dans le sang vers le foie où
elle est clivée par la glutaminase
pour produire du glutamate
et de l'ammoniac libre

Le deuxième mécanisme de transport, utilisé principalement
par le muscle, implique transamination du pyruvate (produit
final de la glycolyse aérobie) en alanine.
L'alanine est transportée par le sang vers le foie, où il est converti
en pyruvate, encore une fois par transamination.

Cycle de l’urée
L’uréogénèse est l’ensemble des réactions catalysées
par les enzymes qui fixent l’Azote sous forme d’urée.
La voie est exclusivement hépatocytaire (foie) car les
hépatocytes sont les seules à exprimer le gène
de l’ornithine-carbamyl transférase, enzyme de
l’uréogénèse.

Cycle de l’urée
Définition
Cycle de Krebs-Henseleit
Le cycle de l'urée (cycle de l'ornithine) est un cycle
de réactions biochimiques se produisant dans de
nombreux cellules animales qui produisent de l'urée
(NH2)2CO à partir de l'ammoniac (NH3)

Cycle de l’uréeFonctions
Les atomes d’Azote utilisés par les hépatocytes proviennent
de toutes les cellules de l’organisme sous forme de :
 Glutamine, qui transporte l’ammoniac sous
une forme très peu toxique
 Ions ammonium, en très petites quantités, provenant
surtout des désaminations intestinales.
Le Carbone de l’urée provient des bicarbonates.

Cycle de l’urée

Cycle de l’urée
L’uréogénèse est une voie métabolique exclusivement
hépatique, dont les enzymes se répartissent entre
la matrice mitochondriale, le cytoplasme et les
membranes du reticulum endoplasmique.

Cycle de l’urée
Le cycle comporte 5 réactions aboutissant à la
formation d’une molécule d’urée et à la régénération
de l’ornithine.

Cycle de l’urée
 La glutamine transporte l’Azote jusqu’aux
mitochondries du foie.
 Un premier atome d’Azote est incorporé par
le carbamyl-phosphate dans la citrulline.
 Le deuxième atome d’Azote sort des mitochondries sous
forme de glutamate pour être transaminé.
L’aspartate ainsi obtenu est condensé avec la citrulline pour
achever la synthèse de l’arginine.

Cycle de l’urée
Réaction 1
carbamoyl-phospate synthétase: CPS
Réaction mitochondriale ATP dépendante permettant
la synthèse du carbamoyl phosphate à partir de NH3 et
HCO3-
L’ADP a un rôle inhibiteur sur cette enzyme (rétrocontrôle
négatif), le Nacétylglutamate a lui un rôle activateur ;
la liaison de celui-ci à la sous-unité enzymatique nécessite
la présence de Mg.

Cycle de l’urée
Le carbamylphosphate en présence d’ornithine
transcarbamylase va donner de la citrulline.
La citrulline sort de la mitochondrie.
Dans le cytoplasme, la citrulline interagit avec l’aspartate
pour donner l’argininosuccinate sous l’action de
l’argininosuccinate synthétase (avec consommation d’1 ATP).

Cycle de l’urée
L’argininosuccinate va être scindé en fumarate et arginine
sous l’action de l’argininosuccinate lyase.
L’arginine sous l’action de l’arginase et en présence d’H2O va
aboutir à la synthèse d’ornithine et d’urée.

Cycle de l’urée
Bilan de la synthèse de l'urée.
CO2 + NH4+ + 3 ATP + Asp + 2 H2O -------> URÉE + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + fumarate
L’urée est une molécule très hydrosoluble et facilement
éliminable au niveau rénale.

Cycle de l’urée
Régulation

L’ammoniogénèse
Dans le rein, le NH3 libéré à
partir de la glutamine
va s’associé avec des H+ pour
former l’ion ammonium (NH4+)
qui sera éliminé dans les urines.

DEVENIR DU SQUELETTE CARBONE
Après le départ du groupe α-aminé sous forme de l’ammoniac,
les 20 acides aminés, retrouvés dans les protéines, libèrent
chacun l’ α -cétoacide (squelette carboné) correspondant.
La dégradation des 20 squelettes carbonés conduisent à la
formation de sept composés à savoir :
α -cétoglutarate, oxaloacétate, fumarate, acétoacétyl-CoA,
succinyl-CoA, pyruvate et acétyl-CoA.

Les acides aminés glucoformateurs (glucogéniques)
La dégradation du squelette carboné libèrent l’un des
intermédiaires suivants : a-cétoglutarate, oxaloacétate,
fumarate, succinyl-CoA et pyruvate.
Cette classe couvre parmi les acides aminés non essentiels :
alanine, asparagine, aspartate, glutamate, ,glutamine, proline,
glycocolle, sérine, cystéine ;
les acides aminés essentiels : arginine, histidine, méthionine,
thréonine et valine.

- Les acides aminés cétogènes (ou cétoniques)
la dégradation du squelette carboné fournit l’acétyl-CoA ou
l’acétoacétyl-COA.
Ici on trouve 2 acides aminés essentiels : leucine et lysine.

- Les acides amines à la fois glucoformateurs et cétogènes
tyrosine (non essentiel), phénylalanine, tryptophane
et isoleucine (tous 3 essentiels).

Biosynthèse des Acides Amines
Les précurseurs des acides aminés constituent les acides α cétonique
directement utilisables pour la transamination ou permettent
de les synthétiser.
Ils sont générés dans les processus de dégradations dont les principaux
sont la glycolyse et le cycle tricarboxylique.
Les glucides sont les principaux fournisseurs du carbone, rencontrés
dans les acides aminés.
Un squelette carboné peut être à l’origine de la synthèse de plusieurs
acides aminés.

α- cétoglutarate conduit à la famille de glutamate :
glutamate, glutamine, proline, arginine et la lysine.
oxaloacétate donne la famille de l’aspartate : aspartate,
asparagine, méthionine, thréonine et l’isoleucine.
glycérate-3-phosphate mène à la famille de la
sérine : sérine, glycocolle (glycine), la cystéine.

Pyruvatefournit la famille de l’alanine : alanine, valine et leucine.
Phosphoénolpyruvate et erythrose - 4 -
phosphate sont le point de départ de la phénylalanine,
tyrosin et tryptophane.
Ribose -5-phosphate est le précurseur de l’histidine.

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