Poly biochimie 10 11

Tutorat Associatif Toulousain
Année universitaire 2010-2011
PACES

UE 1 : Chimie, Organisation, évolution et fonction du génome humain.
Structure, diversité et fonction des biomolécules.

Structure, diversité et
fonction des biomolécules
Fiches de cours et QCM

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Cependant, suite à la réforme de la PACES, le programme
de Biochimie a subit quelques modifications. Par conséquent,
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Pecqueur Pauline
Viscardi Marie
Lansalot-Matras Pauline
Vigué Ségolène
Balen Frédéric

Compilé par Guillaume Gilbert


SOMMAIRE

1ère PARTIE : ACIDES AMINES/PEPTIDES/PROTEINES/ENZYMES
page 9
A – LES ACIDES AMINES
I - PRESENTATION
1 - Présentation générale
2 - Tableau récapitulatif
3 - Formules
II - PROPRIETES ELECTROLYTIQUES
III - PROPRIETES CHIMIQUES
IV - QCMs

B – LES PEPTIDES
I - PRESENTATION
II - PROPRIETES CHIMIQUES
III - A RETENIR

C – LES PROTEINES
I - PRESENTATION
1 – Structure primaire
2 – Structure secondaire
3 – Structure tertiaire
4 – Structure quaternaire
II - PROPRIETES
III – EXEMPLES DE PROTEINES

D – LES ENZYMES
I - STRUCTURE
1 – Enzymes holoprotéiques
2 – Enzymes hétéroprotéiques
II – MECANISME D’ACTION DES ENZYMES
III – CINETIQUE ENZYMATIQUE
IV – EFFECTEURS ENZYMATIQUES
1 – Les inibiteurs
2 – Les activateurs
3 – Les effecteurs allostériques
V – ENZYMES ET METABOLISME CELLULAIRE
VI – LES PROTEINES KINASES
1 – Protéines kinases dépendantes de l’AMPc
2 – Protéines kinases C

E - QCMs


2ème PARTIE : LES GLUCIDES page 29
A – LES OSES : LES MONOSACCHARIDES
I – DEFINITION
II – CLASSEMENT
1 – A partir de la fonction carbonyle
2 – A partir du nombre de carbones
III – NOTION DE SERIE ET DE FILIATION
1 – Série = Convention
2 – Filiation des aldoses de la série D
3 – Filiation des cétoses
IV – ISOMERIE ET POUVOIR ROTATOIRE
V – STRUCTURE DE TOLLENS
1 – La cyclisation
2 – Les formes de cycle
VI – STRUCTURE DE HAWORTH
VII – PROPRIETES DES OSES
VIII – LES DERIVES DES OSES
1 – Hexosamines
2 – Acide N-acétylmuramique
3 – Acide neuraminique et acides sialiques
4 – Acides uroniques
5 – Fucose
6 – Acide L-ascorbique (Vitamine C)
7 – Inositol

B – LES OSIDES : LES HOLOSIDES
I – GENERALITES
1 – Deux types de liaison
2 – Détermination de leur structure
2.1 – Nature des oses
2.2 – Mode de liaison
2.3 – Nature α ou β de la liaison glycosidique
II – LES DIHOLOSIDES
1 – Le saccharose
2 – Le lactose
3 – Le maltose
III – LES POLYHOLOSIDES
1 – L’amidon
1.1 – L’amylose
1.2 – L’amylopectine
2 – Le glycogène
3 – La cellulose
4 – Les dextranes

C – LES OSIDES : LES HETEROSIDES
I – GENERALITES
II – LES PROTEOGLYCANNES
1 – Les protéoglycannes des bactéries
2 – Les protéoglycannes humains
2.1 – Structure
2.2 – Exceptions structurales
2.3 – Rôle
2.4 – Synthèse
2.5 – Dégradation


III – LES GLYCOCONJUGUES ET LES GLYCOPROTEINES (GP)
1 – Généralités
2 – Structure
3 – Synthèse
3.1 – O-glycosylprotéines
3. – N-glycosyltransférases

4 – Rôles
4.1 – Protection des muqueuses
4.2 – Durée de vie des GP
4.3 – Destinée des GP
4.4 – Diagnostic biologique
4.5 – Rôle d’antigène : système ABO

D – QCM
I – QCM SUR LES OSES
II – CORRIGE DES QCM SUR LES OSES
III – QCM SUR LES OSIDES
IV – CORRIGE DES QCM SUR LES OSIDES


3ème PARTIE : LES LIPIDES page 69
A – LES ACIDES GRAS
I – LES ACIDES GRAS A CHAINE LINEAIRE
1 – Les acides gras saturés
2 – Les acides gras insaturés
II – LES AUTRES ACIDES
III – PROPRIETES

B – LES EICOSANOIDES
I – LES PROSTAGLANDINES
1 – Classe et sous-classe
2 – Biosynthèse
3 – Effets biologiques
II – LES LEUCOTRIENES

C – LES LIPIDES SMPLES
I – LES GLYCERIDES
1 – Propriétés physiques
2 – Propriétés chimiques
3 – Propriétés biologiques
II – LES CERIDES
III – LES ETHOLIDES
IV – LES ETHEROGLYCERIDES
V – LES STERIDES

D – LES LIPIDES COMPLEXES
I – LES GLYCERO-PHOSPHOLIPIDES (GPL)
1 – Diacyl-GPL
2 – Monoacyl-GPL / lyso-PL
3 – Ether-GPL
II – LES GLYCERO-GLYCOLIPIDES
III – LES SPHINGOLIPIDES

E – LES DERIVES ISOPRENIQUES
I – PHYTOL ET DOLICHOL
1 – Phytol
2 – Dolichol
II – LES DERIVES DU CHOLESTEROL
1 – Vitamine D
2 – Acides biliaires
3 – Hormones stéroïdes
3.1 – Stéroïdes surrénaliens
3.2 – Stéroïdes ovariens
3.3 – Stéroïdes placentaires
3.4 – Stéroïdes testiculaires
III – VITAMINES LIPOSOLUBLES
1 – Caroténoïdes et rétinoïdes
2 – Vitamine E
3 – Vitamine K
4 – Coenzyme Q


F – LES LIPOPROTEINES
I – STRUCTURE GENERALE
II – METHODES D’ANALYSE
III – DIFFERENTES CLASSES
IV – METABOLISME DES LIPOPROTEINES
1 – Devenir des chylomicrons
2 – Devenir des VLDL et production des LDL
3 – Devenir des HDL
4 – Captation des lipoprotéines au niveau des récepteurs dépendants
5 – Captation récepteur indépendante
6 – Pathologies des lipoprotéines

G – QCMs

4ème PARTIE : Vue d'ensemble du métabolisme page 111
LA CHAINE RESPIRATOIRE MITOCHONDRIALE

OXYDATION DES ACIDES GRAS


T.A.T. - PACES - Toulouse-Rangueil

BIOCHIMIE
Année 2010-2011

~~~~~

1ère PARTIE

~~~~~

- LES ACIDES AMINES
- LES PEPTIDES
- LES PROTEINES
- LES ENZYMES

Cours du Dr DE GRAEVE

SYNTHESE

rédigée par

Pauline PECQUEUR


A - LES ACIDES AMINES
I - PRESENTATION

1 - Présentation générale

 La formule générale des acides aminés est la suivante :

R-CαH-COOH
‫׀‬
NH2

 Tous les acides aminés possèdent une isomérie optique due au C α qui est un carbone
asymétrique C* à l’exception du glycocolle.

 Leur classification a été établie en prenant comme référence l’aldéhyde glycérique et en
respectant la convention de Fischer.

 Ils sont classés selon deux séries par filiation conventionnelle, une série L et une série D qui
correspondent souvent respectivement au notations S et R (expliquées avec les glucides), mais
cela n’est pas tout le temps vrai.

Attention !
La désignation d’un acide aminé nécessite la connaissance de son pouvoir rotatoire qui ne peut
en aucun cas être déterminé à partir des classifications précédentes qui sont des conventions
alors que le pouvoir rotatoire est une propriété physique.
Les acides aminés dextrogyres sont notés (+) et les acides aminés lévogyres sont notés (-).
On peut prendre l’exemple de deux sucres, le D-glucose est dextrogyre (+) alors que le D-
fructose est lévogyre (-).

La désignation de l’acide aminé comprend successivement : série, pouvoir rotatoire et nom de
l’acide aminé en question.
Exemple :
L (+) alanine : l’acide aminé est l’alanine, de la série L et de pouvoir rotatoire dextrogyre.

 Vous pouvez retenir que tous les acides aminés naturels appartiennent à la série L.

 Il existe 20 acides aminés « standard » qui se différencient par le radical R. Sur ces 20
acides aminés 8 sont dits indispensables car l’organisme est incapable de les synthétiser, ils
proviennent donc du milieu extérieur, notamment par l’alimentation.

Ces acides aminés sont récapitulés dans le tableau suivant qui reprend leurs principales
caractéristiques.


2 - Tableau récapitulatif

Apolaires ou hydrophobes Polaires
qui interviennent dans la Acides Basiques
disposition des molécules leurs groupes R chargés jouent un rôle
Neutres
d'eau dans l'entourage des clé dans la stabilisation des
protéines conformations protéiques spécifiques

Glycocolle (glycine) - Gly -
G
pas de carbone
asymétrique R=H
c'est le plus petit acide
aminé qui peut pénétrer
dans des zones
inaccessibles aux autres
acides aminés, sont
Monoacides
groupement carboxylique
monoaminés
est 100 fois plus acide que
simples
celui de l'acide acétique.

Alanine - Ala - A
Valine - Val - V
acide aminé indispensable
Leucine - Leu - L
Isoleucine - Ile - I

Sérine - Ser -S,
son groupement
alcool primaire est
un excellent
nucléophile au
cours des
réactions
Monoacides enzymatiques et
monoaminés participe à la
alcools régulation de
certaines
enzymes de
l'organisme

Thréonine - Thr -
T
ac. aminé
indispensable
Cystéine - Cys - C
2 cystéines forment une
cystine (pont disulfure), son
Monoacides groupement thiol est un
monoaminés excellent nucléophile au
soufrés cours des réactions
enzymatiques
Methionine - Met - M


Apolaires ou Polaires
hydrophobes qui Acides Basiques
interviennent dans la
disposition des leurs groupes R chargés jouent un
Neutres rôle clé dans la stabilisation des
molécules d'eau dans
l'entourage des conformations protéiques
protéines spécifiques
Acide
aspartique - Asp
Diacides
-D
monoamines
Acide
(1)
glutamique - Glu
-G

Acides Asparagine - Asn - N
aminés
amides Glutamine - Gln - Q

Lysine - Lys - K
Acides
ac. aminé
diaminés
indispensable
(2)
Arginine - Arg - R
Phenylalanine - Phe -
P
acide aminé
indispensable
Tryptophane - Trp - W Histidine - His - H
acide aminé possède un
indispensable groupement R
(pkR = 6,0)
fournissant un
pouvoir tampon,
significatif proche
Acides Thyrosine - Tyr - Y
du pH du sang
aminés ou
(7,4), ce qui lui
cycliques: parahydroxylphenylalanin
permet à pH 7,0
certains sont e peut donc être fabriqué
de fonctionner
aromatiques Proline - Pro - P par l'organisme à partir de
soit comme un
(cycles iminoacide, amine II, la phenylalanine est n'est
catalyseur
benzéniques) entraine des donc pas indispensable
basique soit
courbures au niveau comme un
des chaines d'acides catalyseur acide
aminés et donc de jouer
un rôle important
dans la catalyse
enzymatique


3 - Formules


II - PROPRIETES ELECTROLYTIQUES

Cette notion a été abordée d’un point de vue plus pratique en biologie moléculaire au premier
quadrimestre avec les chromatographies échangeuses d’ions.

Si on place un acide aminé en solution, en fonction du pH du milieu qui l’entoure, ses
groupements COOH et NH2 vont donner ou accepter des protons.

A un pH très acide, le milieu environnant est « chargé en protons », il va donc en donner à
l’acide aminé dont le groupement NH2 devient NH3+. Dans le cas d’un milieu très basique
comme la soude (OH-), c’est au tour de l’acide aminé de devenir donneur et de voir son
groupement COOH transformé en COO-.

Au point isoélectrique d’un acide aminé ou pI (qui correspond au pH isoélectrique ou pH i),
celui-ci se trouve sous forme totalement ionisé (groupement NH 2 et COO-) mais sans charge
nette ( (1+) + (1-) = 0 ). On parle de zwitterion pour décrire cet acide aminé dipolaire, il peut
alors agir à tour de rôle soit comme un acide (donneur de proton) soit comme une base
(accepteur de proton).

A partir de ces constatations, on comprend que :
- à un pH supérieur à pI, la charge nette est négative (comme dans de la soude)
- à un pH inférieur à pI, la charge nette est positive.


Le pKa d’un groupement mesure la tendance de celui-ci à donner un proton. On note pK 1 le
pKa du groupement COOH, pK 2 le pKa du groupement NH 3+ et pKR le pKa du groupement
radical dans le cas où ce dernier est ionisable.
Une solution tampon a la capacité d’enregistrer des excès de produit acide ou basique sans qu’il
y ait un changement de valeur notable du pH. C’est pourquoi les plateaux de la courbes de
dissociation de l’acide aminé sont décrit comme des régions de plus grand pouvoir tampon.

Les acides aminés sont donc décrits, suite à leur action sous forme de zwitterion, comme des
molécules amphotères ou ampholytes.

III - PROPRIETES CHIMIQUES
Les réactions étant décrites dans le cours, nous nous concentrerons sur les points importants à
remarquer :
 La réaction à la ninhydrine n’a lieu que si le groupement α-aminé est libre, si on est en
présence d’un groupement imine comme pour la proline, le produit ne sera plus pourpre
mais jaune.
 La réaction à la ninhydrine et la réaction d’Edman au phénylisothiocyanate nécessite
toutes deux une élévation de la température.
 Les réactions qui laissent le groupement R de l’acide aminé intact sont la réaction à la
fluorescamine, celle au chlorure de dansyle et la réaction d’Edman ce qui peut être
intéressant pour déterminer la nature de l’acide aminé initial.


B - LES PEPTIDES
I - PRESENTATION

L’union de 2 à 100 acides aminés forme un peptide. Leur union est réalisée par covalence, par
une liaison amide substituée aussi appelée liaison peptique qui est réalisée par condensation
grâce à l’élimination d’une molécule d’H 2O entre le groupe α-carboxylique du premier acide
aminé et la fonction α-aminée du deuxième.

R1 H R2

H3N+ CH C OH + H N CH COO -

O
H2O

R1 H R2

H3N+ CH C N CH COO -

O
Liaison peptidique
O

Les atomes C Cα sont coplanaires
Cα N

H

La représentation de Ramachandran donne les valeurs autorisées des angles Ψ (angle provenant
de la rotation autour de la liaison C α-C) et Ф (angle provenant de la rotation autour de la liaison
N-Cα). C’est le glycocolle qui peut prendre le plus de conformations du fait du faible
encombrement stérique de son radical R.

Dans un peptide ou une protéine les acides aminés sont le plus souvent appelés résidus.

II - PROPRIETES CHIMIQUES

Attention aux hydrolyses !
On peut réaliser une hydrolyse acide en présence d’un acide fort (comme HCl 6N), les acides
aminés Trp sont détruits, les acides aminés Ser et Thr le sont partiellement et les acides aminés
Asn et Gln sont respectivement hydrolysés en Asp et Glu.
Il est important de bien retenir ces modifications pour certains QCM.
Après hydrolyse acide, l’absence de Trp, de Ser et de Thr ne signifie pas qu’il n’y en avait pas
avant.
Il est également possible de réaliser une hydrolyse basique avec une base forte, cette hydrolyse
est moins efficace mais ne modifie pas les acides aminés.


III - A RETENIR
A retenir sur les peptides donnés en exemple.

 Le glutathion : si on retient le nom entier : γ-glutamyl-cystéinyl-glycocolle, on peut se
souvenir qu’il possède :

une fausse liaison peptidique en γ et non en α et un groupement soufré réactif (oxydo-
réduction)

 Les enképhalines : elles possèdent toutes 4 acides aminés en commun à leur extrémité C-
terminale et affectent la perception de la douleur.

 La gramicidine : c’est un peptide cyclique avec 2 acides aminés D et un acide aminé
généralement absent des protéines, l’ornithine (Orn).

 L’aspartam : possède un acide aminé cyclique ou aromatique.

Polypeptides particuliers


C - LES PROTEINES
I - PRESENTATION

 Elles comportent un nombre d’acides aminés supérieur à 100 soit un poids moléculaire
supérieur à 10 000.

 Elles présentent une formule développée en dents de scie due aux angles précédemment
déterminés dans les peptides.

1 – Structure primaire

 C’est une structure covalente, c’est l’ordre d’enchaînement des acides aminés. Elle va
déterminer la structure secondo-tertiaire de la protéine.
Elle contient :
- des liaisons peptidiques,
- des ponts dissulfures (entre 2 Cys) qui servent à la réticulation,
- des liaisons hydrogènes inter- ou intra-chaînes qui servent à la stabilisation.

 Les ponts dissulfures peuvent être rompus par des agents :
- oxydants comme l’acide performique
- réducteurs comme le β-mercaptoéthanol.
Les autres liaisons sont rompues par l’urée, la guanidine et le SDS.
Une fois les liaisons entre les chaînes rompues, celles-ci peuvent être séparées pas :
- électrophorèse
- chromatographie.

 Pour la détermination de la composition en acides aminés on retrouve les deux hydrolyses
acide et basique qui fonctionnent de la même façon que pour les peptides.

 Il vous faut connaître les méthodes permettant de déterminer les acides aminés N et C
terminaux des polypeptides.

Ne vous faites pas avoir par les polypeptides cycliques !

2 – Structure secondaire

 La structure secondaire est liée à la disposition de l’épine dorsale de la protéine (repliement de
l’enchaînement des acides aminés).
 La chaîne peut se trouver sous forme :
- d’hélice α (enroulement en spirale régulière) voir en super hélice (enroulement de l’hélice
elle-même)
- de feuillets plissés β
- de coudes β (simple ou croisé) : séquence de 4 acides aminés hydrophiles.
Elle est particulièrement stabilisée par liaisons simples.


3 – Structure tertiaire
Elle correspond au repliement des chaînes latérales des acides aminés dans l’espace et est très
influencée par la présence de proline. C’est la structure spatiale complète d’une protéine.
Les maladies à prion :
 Elles sont d’origine à la fois infectieuse et génétique.
 L’agent infectieux est de nature protéique.
 Les prions semblent être constitués principalement d’une protéine nommée PrP sc (forme
scrapie), forme altérée d’une protéine normale PrPc exprimée dans presque tous les types
cellulaire et plus particulièrement dans les neurones.
 Il y a transmission de proche en proche de l’altération protéique. Au contact avec une protéine
PrPsc, une protéine PrPc va voir son taux en feuillets β augmenter pour passer de moins de 10%
à environ 40% de la protéine sous cette forme.

4 – Structure quaternaire
 La protéine est alors constituée de plusieurs sous unités identiques ou non, réunies par des
liaisons :
- non covalentes en général pour les protéines globulaires
- covalentes en général pour les protéines fibrillaires.
 Les contacts entre sous-unités doivent être mobiles et sont souvent réalisés au niveau de
régions hydrophobes.
 Les chaînes latérales des acides aminés réalisent des mouvements très rapides.
 La fixation d’un ligand minéral est parfois indispensable à l’activité biologique de la protéine
en entraînant par sa fixation sur celle-ci un changement de sa conformation. On distingue les
ions constitutifs et les ions régulateurs.
Exemple de la calmoduline :
La calmoduline est composée de 4 domaines ou boucles de calcium (mais d’une seule chaîne,
pas de structure quaternaire) qui vont pouvoir fixer 4 ions Ca 2+ par un mécanisme de fixation
coopératif, c’est à dire que la fixation d’un ion Ca 2+ sur le premier domaine va faciliter la
fixation d’un 2ème ion par modification de la boucle suivante.
Le complexe calmoduline-calcium présente alors une conformation lui permettant de se fixer à
l’aide de liaisons hydrophobes sur d’autres protéines et d’en modifier l’activité (notamment
régulation de la contraction des muscles lisses par la fixation sur la myosine kinase).
 La liaison d’un ligand organique peut quand à elle être indispensable à l’action de certaines
enzymes, le ligand prend alors l’appellation de coenzyme.
L’allostérie :
Elle concerne les protéines comportant plusieurs sous-unités (protomères) mais en petit nombre
(4 à 6 sous-unités).
La modification de la première sous-unité va impliquer celle de la deuxième et ainsi de suite.
Cette modification est réalisée par la fixation d’un effecteur allostérique sur un site de la sous-
unité. Il y a alors modification de la conformation des sous-unités mais également modification
de leur disposition dans l’espace les unes par rapport aux autres.
 La protéine passe d’un état relâché actif à un état tendu inactif et inversement par transition
allostérique.


II - PROPRIETES
 La réaction à la ninhydrine n’a lieu que pour des peptides dont la taille est inférieure ou
égale à 5 acides aminés.

 La réaction du Biuret n’a lieu que pour des peptides dont la taille est supérieure ou égale à 4
acides aminés.

 Ne pas oublier que le SDS (sodium dodécyl sulfate) dissocie les chaînes et uniformise leur
charge négativement.

III – EXEMPLES DE PROTEINES

1 – L’insuline

 2 chaînes peptidiques
 3 ponts dissulfures (2 inter-chaîne et 1 intra-chaîne)
 PM = 5700
 Préproinsuline → proinsuline (par clivage de la séquence signal) → insuline (par clivage du
peptide C
 Le dosage du peptide C permet l’évaluation de la production résiduelle d’insuline chez les
patients.

2 – Chromoprotéines

 Elles font parties des hétéroprotéines (partie non polypeptidique = groupement prosthétique
+ partie protéique = apoprotéine) colorées.
 Le groupement prosthétique de ces protéines est la porphyrine, présente notamment dans
l’hémoglobine et la myoglobine au niveau du hème sous forme de ferroprotoporphyrine
(porphyrine + fer ferreux Fe2+).
La methémoglobine est une hémoglobine non fonctionnelle car elle comporte un ion ferrique
Fe3+.

 Myoglobine :
- Globulaire
- 5ème liaison dative pour la fixation de l’histidine
- 6ème liaison dative pour la fixation de l’O2

 Hémoglobine :
- Composée de 4 chaînes (structure quaternaire)
- Protéine allostérique
- Affinité pour l’O2 dépendante du pH contrairement à la myoglobine
- Le 2-3 DPG va se fixer dans la cavité centrale de l’hémoglobine et entraîner la libération
d’O2.


 Remarques :
La myoglobine a une plus forte affinité pour l’O 2 que l’hémoglobine de manière à ce que les
muscles puissent recevoir de l’O2, l’hémoglobine ne sert que de transporteur.

De la même manière, le fœtus est dépendant de sa mère pour l’apport d’O 2, pour cela
l’hémoglobine fœtale a une plus forte affinité pour l’O 2 que l’hémoglobine maternelle de
manière à pouvoir permettre le passage de l’une à l’autre.

L’acidose diminue l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 qu’elle va alors relarguer par effet Bohr.


D - LES ENZYMES
I – STRUCTURE

De la même façon que les protéines, elles sont scindées en 2 groupes :
 les enzymes holoprotéiques constituées uniquement par des protéines
 les enzymes hétéroprotéiques :
partie protéique = apoenzyme
+
partie non protéique = coenzyme

1 – Enzymes holoprotéiques
Le site actif catalyse la réaction, il est composé :
 du site de fixation (qui assure la reconnaissance du substrat enzymatique)
 du site catalytique

2 – Enzymes hétéroprotéiques
 L’apoenzyme protéique correspond au site de fixation, il est responsable de la spécificité au
substrat.

 Le coenzyme non protéique correspond au site catalytique, il est responsable de la catalyse.

II – MECANISME D’ACTION DES ENZYMES
Enzyme (E) + Substrat (S) ↔ Complexe Enzyme-Substrat (ES) → E + Produit (P)

 Les enzymes ne sont pas modifiées lors de la réaction enzymatique.
 Elles agissent même en petite quantité.
 Elles ne modifient pas l’équation de la réaction.
 Elles abaissent l’énergie d’activation.
 Elles agissent à température et pH optimum.

III – CINETIQUE ENZYMATIQUE
Attention aux définitions qui tombent régulièrement !

 Ne pas confondre :
- L’activité moléculaire d’une enzyme qui est le nombre de molécules de substrat
transformées par unité de temps par une mole d’enzyme dans des conditions optimales et
- L’activité spécifique qui est le nombre d’unités d’enzyme contenu par mg de protéine


Attention également aux unités

 Une unité d’enzyme est la quantité qui transforme une μmole de substrat par unité de temps
dans les conditions optimales.

 En excès de substrat, la vitesse de réaction est proportionnelle à la quantité d’enzyme dans le
milieu.

 La constante de Michaelis (KM) correspond à la concentration de substrat pour laquelle la
vitesse de réaction est égale à la moitié de la vitesse maximale :
KM = Vmax/2
Plus l’affinité de l’enzyme pour le substrat est grande plus la constante de Michaelis est faible.

 Pour calculer la vitesse d’une réaction à partir d’une équation de Michaelis-Menten on utilise
la relation suivante :
V = Vmax x [S] / ( KM + [S] )

 La méthode des inverses permet une détermination plus précise de la valeur du KM à partir de
la représentation de Lineweaver.
On utilise alors la relation inverse :
1/V = ( KM + [S] ) / Vmax x [S]

 Les enzymes peuvent agir sur plusieurs substrats simultanément :
 soit par la formation d’un complexe ternaire :
 avec un ordre de fixation indifférent :
l’enzyme commence par fixer l’un ou l’autre des substrats puis fixe le second
pour former le complexe ternaire et donner par la suite les produits et
l’enzyme intacte.
 avec un ordre de fixation des substrats bien défini :
l’enzyme doit toujours fixer le même substrat en premier de manière à
pouvoir fixer le second par la suite, on obtient le complexe ternaire puis les
produits et l’enzyme inchangée.
 soit par la formation d’un complexe binaire :
l’enzyme va fixer le premier substrat et donner le premier produit, elle ressort de la
réaction légèrement « modifiée » ce qui lui permet de fixer le deuxième substrat pour
donner le deuxième produit et retrouver sa structure initiale.


IV – EFFECTEURS ENZYMATIQUES
Ils modifient la réaction enzymatique en l’activant ou en l’inhibant.

1 – Les inhibiteurs
 irréversibles : se fixent irréversiblement à l’enzyme et en bloquent le fonctionnement.
 réversibles :
- inhibiteurs compétitifs dont la structure est proche de celle du substrat :
Ils se fixent au niveau du site actif, quand on augmente la concentration en substrat
l’enzyme a moins de chance de rencontrer l’inhibiteur et tout se passe comme si celui-ci
était absent.
Vmax inchangée et KM augmenté.

- inhibiteurs non compétitifs qui ne ressemblent pas au substrat :
Ils ne vont pas empêcher la fixation du substrat mais vont empêcher la réaction, ainsi, à
un instant donné ils donnent l’impression qu’il y a moins d’enzymes car toutes les
enzymes qui ont fixé l’inhibiteur ne sont pas actives.
KM inchangé et Vmax diminuée.

2 – Les activateurs
Ils favorisent la réaction.

3 – Les effecteurs allostériques
 Ils peuvent être inhibiteurs ou activateurs.
 Au niveau d’une chaîne métabolique, ils vont agir sur une enzyme régulatrice ou allostérique,
en général la première de la chaîne métabolique. L’effecteur métabolique est le dernier produit
de cette chaîne, il a une structure éloignée du substrat de l’enzyme et n’agit donc pas par
inhibition compétitive.
- Effet coopératif
- Cinétique sigmoïde de la réaction
 Le substrat allostérique permet la transition allostérique (passage de l’état tendu inactif à l’état
relâché actif ou état catalytique et inversement).


V – ENZYMES ET METABOLISME CELLULAIRE
 Une enzyme peut être nommée par :
 Son numéro d’ordre : le plus précis.
Enzyme désignée par EC puis classe, sous-classe, sous-sous-classe et numéro d’ordre de la
sous-sous-classe.
On distingue plusieurs classes.
 EC1 : oxydoréductases.
 EC2 : transférases.
 EC3 : hydrolases.
 EC4 : lyases.
 EC5 : isomérases.
 EC6 : ligases.
 son nom systématique : issu du donneur, de l’accepteur et du type de réaction.
 son nom recommandé : consacré à l’usage.
 Modification covalente des enzymes :
Certaines enzymes sont dites interconvertibles car leur activité catalytique peut être modulée
de façon réversible par la fixation d’un groupement phosphate ou d’un nucléotide.
 Elles possèdent 2 états d’activité :
- efficacité catalytique élevée
- efficacité catalytique faible.
Selon l’enzyme la forme phosphorylée ou non est plus active.


VI – LES PROTEINES KINASES

1 - Protéines kinases dépendantes de l’AMPc

 Elles sont formées de 4 sous-unités (2 catalytiques et 2 régulatrices).
 La fixation de l’AMPc sur les sous-unités régulatrices permet le détachement des sous-unités
catalytiques dont le site actif était masqué. La protéine kinase est alors active.

2 – Protéines kinases C

Le récepteur membranaire activé :
- Se lie à une protéine G trimérique spécifique (Gq)
- Active la phospholipase Cβ qui clive le PIP2 → IP3 (mimé par des ionophores) et
diacylglycérol (DAG) (mimé par des esters de phorbol).

Remarque :
Les protéines kinases sont reprises plus en détail dans le cours du Professeur SALVAYRE sur la
communication cellulaire.


E - QCMs

QCM 1 : A propos des acides aminés.
A. Tous les acides aminés naturels sont de la série D.
B. La proline entraine une grande flexibilité structurale des protéines dans lesquelles elle se trouve.
C. Le groupement carboxylique de l'acide acétique est 100 plus acide que celui de la glycine.
D. Les acides aminés apolaires interviennent sur la disposition des molécules d'eau dans l'entourage
des protéines.
E. Le groupement alcool primaire de la sérine et le groupement thiol de la méthionine constituent
d'excellents nucléophiles.

QCM 2 : Lors des cinétiques enzymatiques, les inhibiteurs compétitifs
A. ressemblent aux substrats.
B. augmentent le Km.
C. diminuent le Km.
D. voient leur action diminuée si la concentration de substrats augmente.
E. diminuent le Vmax.

QCM 3 : A propos de quelques protéines
A. La calmoduline est une protéine de bas poids moléculaire (PM) composée de 5 domaines qui
vont pouvoir fixer 4 Ca++.
B. La fixation du Ca++ à la calmoduline est un phénomène de type coopératif.
C. L'insuline a un PM d'environ 5700.
D. Le dosage du peptide C permet d'évaluer la sécrétion d'insuline chez les patients.
E. Lors d'une transition allostérique, la protéine passe d'un état R inactif à un état T actif.

QCM 4 :Au sujet de l'hémoglobine :
A. C'est une protéine allostérique.
B. Elle a une affinité qui dépend du pH contrairement à la myoglobine.
C. Le 2-3 DPG entraine une libération d'oxygène.
D. L'hémoglobine a une meilleur affinité pour l'oxygène que la myoglobine.
E. L'hémoglobine maternelle a une affinité plus importante pour l'oxygène que l'hémoglobine
foetale.

QCM 5 : A propos du mécanisme d'action des enzymes.
A. Elles agissent en petites quantités.
B. Elles sont fortement modifiées au cours de la réaction.
C. Elles abaissent l'énergie d'activation.
D. Elles ne modifient pas la vitesse initiale de la réaction.
E. Elles ne modifient pas le pH de la solution réactionnelle.

QCM 6 : A propos de la cinétique enzymatique de type michaelienne, quelle(s) (e)st l(es)
équation(s) permettant de calculer la vitesse en fonction de la concentration en substrat :
A. V= (Vmax*S) / (Km+[S])
B. V= (Vmax*(Km+[S])) / (Km+[S])
C. 1/V= (1/Vmax) + (Vmax/(Km+[S]))
D. 1/V= (Km+[S]) / (Vmax*[S])
E. 1/V= (Km/(Vmax*[S])) / (1/Vmax)


QCM 7 : A propos des constantes de Michaëlis d'une enzyme pour 4 substrats notés de A à D,
quelle est celui pour laquelle l'affinité est la plus grande.
A. 3.10-3
B. 4.10-3
C. 7,9.10-2
D. 2,2.10-4
E. La constante de Michaëlis n'a rien à voir avec l'affinité de l'enzyme pour le substrat.

Correction:

QCM 1 : D
A. Tous les acides aminés naturels sont de la série L.
B. C'est la glycine : étant donné qu'elle représente le plus petit acide aminé, elle prendra pas
beaucoup de places dans l'espace et permettra ainsi à la protéine de se replier dans l'espace.
C. C'est l'inverse : Le groupement carboxylique de la glycine est 100 plus acide que celui de l'acide
acétique.
E. Groupement thiol de la CYSTEINE.

QCM 2 : ABD
E. Le Vmax est inchangé.

QCM 3 : BCD
A. La calmoduline a un haut PM d'environ 17000 et est constituée de 4 domaines de fixation!
E. Etat R (relaché) est actif alors que l'état T ( tendu) est inactif. ATTENTION!!

QCM 4 : ABC
A. Vrai : C'est pourquoi la courbe de l'affinité de l'oxygène pour l'hémoglobine a la forme d'une
sigmoïde (courbe en forme de S). Pour rappel, si le procédé est non coopératif, la courbe aura la
forme d'une hyperbole.
D. C'est le contraire! La myoglobine a une meilleur affinité pour l'oxygène.
E. L'hémoglobine foetale a une meilleure affinité.

QCM 5 : ACE
B. Enzymes NON modifiées.
D. Elles augmentent la vitesse initiale.

QCM 6 : ADE
Les formules ADE récapitulent celles qui permettent de calculer la vitesse en fonction de la
concentration en substrat.
E. faux.
QCM 7 : D
Le Km est inversement proportionnel à l'affinité de l'enzyme pour le substrat.


T.A.T. - PACES - Toulouse-Rangueil

BIOCHIMIE
Année 2010-2011

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2ème PARTIE

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LES GLUCIDES

Cours du Dr MAUPAS-SCHWALM

SYNTHESE et QCM
rédigés par

- Marie VISCARDI pour les oses

- Célia MUNOZ pour les osides


LES GLUCIDES

On les appelle : Sucre, glucide ou hydrate de carbone : Cn(H2O)n

On peut les classer : Oses (glucides simples) : monosaccharides
Osides (glucides complexes)
Holosides (composés seulement d’oses)
Hétérosides (composés d’oses ou de dérivés d’oses + groupement non
sucré « aglycone »).

A - LES OSES : LES MONOSACCHARIDES

I - DEFINITION

Ce sont les glucides les plus simples (avec 3 carbones ou plus).

Ils ont :
 1 fonction carbonyle
 des fonctions alcool (2 minimum)
~ si la fonction est un aldéhyde → Aldose
~ si la fonction est une cétone → Cétose

II - CLASSEMENT

1 - A partir de la fonction carbonyle

 Aldoses dérivent de la glycéraldehyde
CHO est toujours n°1
 Cétoses dérivent de la dihydroxyacétone
C=O est toujours n°2 et ils ont CH2OH-C=O en commun

2 - A partir du nombre de carbones

Aldoses Cétoses
3C → trioses → aldotrioses → cétotrioses
4C → tétroses → aldotétroses → cétotétroses
5C → pentoses
6C → hexoses…


III – NOTION DE SERIE ET DE FILIATION

1 - Série = Convention

La convention de série se décide à partir du OH de l’alcool secondaire de plus haut indice de
numérotation.
→ OH de l’avant dernier C

CHO CHO CHO
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
H – C – OH OH – C – H H – C – OH
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
CH2OH CH2OH OH – C– H
‫׀‬
( D-Glycéraldéhyde ) ( L-Glycéraldéhyde ) CH2OH

( L-Thréose)

CHO CHO
‫׀‬ ‫׀‬
OH – C – H H – C – OH
‫׀‬ ‫׀‬
OH – C– H OH – C – H
‫׀‬ ‫׀‬
CH2OH H – C – OH
‫׀‬
( L-Erythrose ) CH2OH

( D-Xylose )

► Lorsque le OH est à droite → série D
► Lorsque le OH est à gauche → série L

Remarque :
Les sucres naturels sont presque tous de série D.


2 - Filiation des aldoses de la série D

Le C se rajoute entre le C n°1 et le n°2.

1CHO
│
2C─
│
3CH2OH
(D.Glycéraldéhyde)

CHO CHO
│ │
─C C─
│ │
C─ C─
│ │
CH2OH CH2OH
(D.Thréose) (D.Erythrose)

CHO CHO CHO CHO
│ │ │ │
─C C─ ─C C─
│ │ │ │
─C ─C C─ C─
│ │ │ │
C─ C─ C─ C─
│ │ │ │
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
(D.Xylose) (D.Ribose)

CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO
│ │ │ │ │ │ │ │
─C C─ ─C C─ ─C C─ ─C C─
│ │ │ │ │ │ │ │
─C ─C C─ C─ ─C ─C C─ C─
│ │ │ │ │ │ │ │
─C ─C ─C ─C C─ C─ C─ C─
│ │ │ │ │ │ │ │
C─ C─ C─ C─ C─ C─ C─ C─
│ │ │ │ │ │ │ │
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
(D.Galactose) (D.Mannose)(D.Glucose)


3 - Filiation des cétoses

Le C se rajoute entre le C n°2 et le n°3.

1 CH2OH
│
2C=O
│
3CH2OH
(Dihydroxyacétone)

CH2OH CH2OH
│ │
C=O C=O
│ │
C─ ─C
│ │
CH2OH CH2OH
(Série D) (Série L)

On obtient alors 8 cétohexoses.

Exemples :
Pentose Hexose
CH2OH CH2OH
│ │
C=O C=O
│ │
C─ ─C
│ │
C─ C─
│ │
CH2OH C─
(D.Ribulose) │
CH2OH
(D.Fructose)


IV - ISOMERIE ET POUVOIR ROTATOIRE

 Si on a un C* → pouvoir rotatoire

Attention :
Il n’y a aucun rapport entre la notion de série qui est une convention (donc décidée)
et le pouvoir rotatoire qui est une propriété physique.
Série = convention → D ou L
Pouvoir rotatoire = propriété physique → + ou –

Exemple :
D-glucose → dextrogyre (+)
D-fructose → lévogyre (-)

 Ecrire l’énantiomère d’un sucre de la série D :

CHO CHO CHO
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
C– – C C–
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
– C C– – C
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
C– – C C–
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
C– – C – C
‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬
CH2OH CH2OH CH2OH
Plan de symétrie
D-glucose L-glucose L-idose

Attention :
Lorsque vous faites le symétrique, il faut inverser tous les substituants et non pas seulement le OH
de l’avant dernier C, car dans ce cas on obtient un autre composé (ici de l’idose).


V - STRUCTURE DE TOLLENS

Anomérie α et β

Tollens explique qu’en milieu les aldohexoses se cyclisent et donc n’ont pas toutes les propriétés de
la fonction carbonyle.

H O+ H H O-H pont oxydique
// / /
C- <O CH2OH C* —— O CH2OH
/ / ———→ / /
C C C C
/ /
C – C H C —— C H

1 - La cyclisation

Lors de la cyclisation on obtient 2 isomères appelés anomères α et β
- α : OH ( du C n°1, du carboxyle ) du même côté que le OH de la série.
- β : OH ( du C n°1, du carboxyle ) du côté opposé du OH de la série.

H O-H OH H
/ /
C1 ———- C ——-—
‫׀‬ ‫׀‬
C2– C–
‫׀‬ ‫׀‬
–C3 O –C O
‫׀‬ ‫׀‬
C4– C– ← pont oxydique
‫׀‬ ‫׀‬
C5 ——-— C
‫׀‬ ‫׀‬
CH2OH CH2OH
(α-D-glucopyranose) (β-D-glucopyranose)

→ α-D-glucopyranose et β-D-glucopyranose sont des anomères.


2 - Les formes de cycle

On a 2 formes de cycles :
Pyrane ( cyclisation 1 → 5 )
Furane ( cyclisation 1 → 4 )

H O-H OH H
/ /
C1 ———- C ———--
‫׀‬ ‫׀‬
C2– C–
‫׀‬ ‫׀‬
–C3 O –C O
‫׀‬ ‫׀‬
C4– C ———--
‫׀‬ ‫׀‬
C5 ———- C–
‫׀‬ ‫׀‬
CH2OH CH2OH
(α-D-glucopyranose) (β-D-glucofuranose)

 Pour les aldohexoses la forme pyrane est la plus stable et donc la forme furane est la moins stable.

 Pour les cétohexoses c’est l’inverse, la forme furane est la plus stable et la forme pyrane est la
moins stable.

CH2OH CH2OH
‫ ׀‬O-H ‫׀‬
C H-O – C
‫׀‬ ‫׀‬
–C O – C
‫׀‬ ‫׀‬
C C–
‫׀‬ ‫׀‬
C C– O
‫׀‬ ‫׀‬
CH2OH CH2
(α-D-fructofuranose) (β-D-fructopyranose)


VI – STRUCTURE DE HAWORTH
H OH

C
│ CH2OH
C─ OH O
│
HO─C O
│ HO OH OH
C─OH
C OH
│ (α-D-glycopyranose)
│ Haworth
CH2OH
(α-D-glycopyranose)
Tollens

H OH

C
│ forme pyranose
C─ O
│ CH2OH
O ─C
│ OH
C─
│
C
│
CH2OH
(β-L-idopyranose)

Règles :
 Lorsque le substituant se trouve à droite chez Tollens alors il sera en bas dans la représentation de
Haworth.
 De même lorsque le substituant est à gauche chez Tollens alors il sera en haut chez Haworth.
 Pour le CH2OH il va du côté opposé à la cyclisation, il est alors à droite (→bas) ou bien à gauche
(→haut)
 Pour les angles :
- α : quand le OH (C n°1) est du même côté que le OH de la série
- β : quand le OH (C n°1) est du côté opposé que le OH de la série
pour les placer :
- si c’est une série D alors α est en bas et β en haut
- si c’est une série L alors α est en haut et β en bas.


Technique pour aller plus vite :
● Imaginez que vous faite basculer la structure de Tollens de 90° vers la droite. Tout les
substituants qui se trouvent alors en bas sont en bas dans la structure d'Haworth et idem pour
ce qui sont en hauts.
● Pour le dernier carbone, il se positionne toujours du côté opposé au cycle (encombrement
stérique). Si la cyclisation se fait à gauche, le dernier carbone ira donc à droite dans la
structure de Tollens et sera donc en bas dans la structure d'Haworth. Si au contraire la
cyclisation est à droite, le dernier carbone ira à gauche et sera donc en haut dans la structure
d'Haworth.
Une fois cette méthode (expliquée parfois en TD) comprise, vous pouvez oublier les règles
précédentes qui souvent embrouillent beaucoup !

CH2OH
│ forme furanose
─C HO2HC O
│ OH
─C
│ O CH2OH
C─
│
C
│ β-D
CH2OH
(β-D-fructofuranose)
CH2OH

OH

α-D

OH

C O
│
C─
O │ OH
─C
│ C
C
│ CH2OH
C─
│
CH2OH
(α-D-galactofuranose)


Le cycle pyrane a 6 sommets, donc il n’est pas plan.
Dans l’eau on a un équilibre entre les formes chaises, la forme la + stable est celle qui contient le +
grand nombre de substituants en position équatoriale.

La mutarotation est la variation du pouvoir rotatoire en fonction du temps.
Autrement dit, il y a une modification de forme de l’ose dans l’eau.


VII – PROPRIETES DES OSES
 Réaction des oses sous forme linéaire

 Oxydation de la fonction aldéhyde : propriétés réductrices des oses
Aldoses Acides aldoniques

H - C=O OH-C=O

CH2OH CH2OH

 Réduction de la liqueur de Fehling (aldose ET cétose)

 I2 (ou Br2) en milieu alcalin (NaOH) (seulement pour les aldoses)

 Oxydation enzymatique du glucose (seulement) par la Glucose oxydase

 Oxydation pour les cétones
Réduisent la liqueur de Fehling
On obtient une α-dicétone
Pas de réaction avec I2

 Oxydation par l’acide périodique (HIO4)
Coupe entre les deux C pour :

—C— C— —C—C— —C—C—H
OH OH OH O OH O
αdiol α-cétol α-aldol

si ces fonctions sont libres (non engagées dans une réaction), alors on a oxydation.

oxydation oxydation
Alcool Carbonyle Acide ou CO2
Si un C subit une coupure → 1 degré d’oxydation
Si un C subit une coupure → 2 degré d’oxydation


VIII - LES DERIVES DES OSES

1 – Hexosamines

CH2OH
O
Glucosamine
(GlcN)

NH2

Toujours en n°2

CH2OH
O
Glucosamine-N-acétylée
(GlcNAc)

NH-CO-CH3

2 – Acide N-acétylmuramique

Mur-N-Ac

Liaison étheroxyde
CH2OH
O
CH3
│
H—C O
│ NH-CO-CH3
COOH

Acide lactique + GlcNAc

→ constitue la paroi des bactéries


3 – Acide neuraminique et acides sialiques

Acide N-acétylneuraminique (NANA) = le + fréquent des acides sialiques.

L’acide neuraminique = acide pyruvique + D-mannosamine

COOH CHO COOH
│ │ │
C=O + H2N— C C=O
│ │ │
CH3 HO —C CH2
Acide pyruvique │ │
C— C—OH
│ │
C— H2N—C
│ │
CH2OH HO—C
D-mannosamine │
C—
│
C—
│
CH2OH

H3C
CO O
HN C— OH
C—
CH2OH
H COOH

H

Acide Neuraminique Acide-N-Acetylneuraminique (NANA)

4 – Acides Uroniques

COOH
O O OH
COOH
OH

Ac.α-D-glucuronique Ac.α-L-iduronique
GlcUA IdUA


5 – Fucose

6-désoxy-β-L-galactopyranose

H OH

C
│
—C O
│ CH3
O C— OH
│
C—
│ (Fuc)
C
│
CH3

6 – Acide L-ascorbique (Vitamine C)

6C, γ-lactone, ène-diol
estérification interne acide/alcool

O
║ HOH2C OH
C
│ C O
α C—OH
║ =O
β C—OH O
│
γ C =====
│ HO OH
OH—C
│ Acide ascorbique
CH2OH

Avitaminose C (déficit en Vit C) Scorbut

La vitamine C maintient le Fe à l’état ferreux.
La vitamine C est un anti-oxydant.


7 – Inositol

OH OH

OH

OH OH

OH
Plan de symétrie

Pas de fonction réductrice
9 isomères possibles
Myoinositol ou mésoinositol dans les lipides
2ème messager hormonal


B- LES OSIDES : LES HOLOSIDES
Les osides sont des glucides complexes.

Les holosides sont des osides composés uniquement d’oses.

I - GENERALITES

1 - Deux types de liaison :
- 1 → 4 avec ose réducteur
- 1 → 1 sans ose réducteur

2 - Détermination de leur structure

2.1 - Nature des oses
 L’hydrolyse acide : elle coupe la liaison glycosidique
 La chromatographie : elle sépare et identifie

2.2 - Mode de liaison
 Si diholoside non réducteur :
La liaison se fait par fonction réductrice.

 Si diholoside réducteur :
Il faut savoir d’abord quel est l’ose réducteur et ensuite savoir s’il établit une liaison avec la
fonction réductrice de l’autre ose.
On démarre par l’oxydation ( I2 ) puis l’hydrolyse puis la chromatographie pour identifier l’ose
réducteur. Celui-ci sera sous forme d’acide après oxydation.
Pour savoir s‘il est lié avec la fonction réductrice de l’autre ose on suit différentes étapes.
 La perméthylation avec ICH3 qui se fixe sur tous les OH libres
 L’hydrolyse qui révèle les OH potentiels de la liaison glycosidique
- le OH (1) de l’ose non réducteur
- les OH possibles de l’ose réducteur (4 ou 5…)
 La dernière étape consiste à savoir si la liaison se fait avec 4 ou 5.
Pour cela, on réalise une réduction au NaBH4 et une ouverture au HIO4.

2.3 - Nature α ou β de la liaison glycosidique
On utilise des enzymes qui hydrolysent spécifiquement une liaison α ou β d’un sucre.
Ex : β-D-glucosidase ou α -D-glucosidase


II - LES DIHOLOSIDES

1 - Le saccharose
Non réducteur
α-D-glucopyranosyl-(1→ 2)-β-D-fructofuranoside
Peut-être coupé par :
- α-D-glucosidase
- saccharase = β-D-fructosidase

2 - Le lactose
Réducteur
β-D-galactopyranosyl-(1→ 4)-α-(β)-D-glucopyranose
Peut-être coupé par la lactase = β -D-galactosidase

Dans l’intestin, après l’action de la lactase, on retrouve du glucose et du galactose. Le galactose
est ensuite dégradé en glucose sous l’action de différents enzymes.
S’il existe une déficience de la 1ère enzyme de cette chaîne alors le sujet est atteint d’une
galactosémie congénitale du nourrisson.
On retrouve alors du galactose dans les urines ou le sang entraînant vomissements, diarrhée,….
MORT!

3 - Le maltose
Réducteur
α-D-glucopyranosyl-(1→ 4)-α ou β-D-glucopyranose
Peut-être coupé par la maltase = α-D-glucosidase


III - LES POLYHOLOSIDES

1 - L’amidon
Réserve glucidique végétale
Amidon = amylose + amylopectine
Les pourcentages relatifs de ces deux constituants varient en fonction des espèces.

1.1 - Amylose
 Linéaire
 Unités de glucose α unies 1→ 4
 Présence de spires de 6 unités de glucose
 Les différentes chaînes sont associées par des liaisons hydrogènes

1.2 - Amylopectine
 Ramifiée
 Unités de glucose α unies 1→ 4 avec tous les 30 glucose des ramifications 1→6

Grains d’amidon = structure arborescente de l’amylopectine où les interstices sont comblés par
des hélices d’amylose.
L’amidon attire l’eau.
Il est donné lors des chocs hémorragiques et fait ainsi revenir le sang dans le secteur vasculaire.

maltase
maltose glucose

amylase maltase
amidon maltotriose glucose

α dextrinases + maltase
α dextrines glucose

2 - Le glycogène
Réserve glucidique animale.
Structure identique à l’amylopectine avec des ramifications plus fréquentes, tous les 10
glucoses.
Lors de la glycogénolyse, des enzymes coupent le glycogène pour libérer des glucoses et ainsi
elles maintiennent stable la glycémie. Lorsque ces enzymes sont absentes on parle de
glycogénoses.


3 - La cellulose
Elle constitue la paroi cellulaire des végétaux.
Structure linéaire d’unités de glucose β (1→ 4)

Un glucose sur deux tourne de 180o pour permettre la formation de liaisons hydrogènes. Celles-
ci rigidifient les chaînes et les associent entre elles. On a alors formation de fibres qui jouent un
rôle crucial dans la digestion. Elles favorisent le transit intestinal.

4 - Les dextranes
Ils sont synthétisés par les bactéries et les levures.
Chaînes de glucose α (1→ 6).
Les gels de dextran sont utilisés dans les chromatographies.


C - LES OSIDES : LES HETEROSIDES
Les osides sont des glucides complexes.

Les hétérosides sont des osides composés d’oses ou de dérivés d’oses et d’un groupement non sucré
"aglycone".

I - GENERALITES

partie glucidique + partie non glucidique
glycanne aglycanne

protéine lipide

protéoglycannes glycoprotéines glycolipides
glycoconjugués

Remarque 1
On regroupe les glycoprotéines et les glycolipides en glycoconjugués parce que ces composés
ont la même structure et les mêmes rôles biologiques.

Remarque 2
On ne peut pas regrouper les protéoglycannes et les glycoprotéines parce qu’ils ont des
structures et des rôles biologiques différents.

Protéoglycannes
 Glucides +++ / protéines +
 Chaînes linéaires, longues, répétitives
 Unités glucidiques unies par des liaisons glycosidiques α ou β

Glycoprotéines
 Protéines +++ / glucides +
 Chaînes ramifiées, courtes, très grande variété de glycannes
 Unités glucidiques unies par des liaisons glycosidiques α ou β


II - LES PROTEOGLYCANNES

1 - Les protéoglycannes des bactéries
Ils sont appelés muréines.
Ils participent à la paroi des bactéries (rigidité de la paroi).
Ils sont un enchaînement linéaire et répétitif d’unités glucidiques unies par des liaisons
glycosidiques.
Les sucres fréquemment retrouvés sont : Glc, GlcN, GlcNAc, Gal, GalN, GalNAc.

1 UNITÉ SOUVENT RETROUVÉE :
MurNA GlcNAc
cacac ac

Ils présentent plusieurs intérêts :
 L’enzyme lysozyme (défense anti-bactérienne non spécifique) coupe l’unité entre les deux
sucres et détruit la paroi bactérienne.
 Certains antibiotiques, en inactivant les enzymes nécessaires à la construction de la paroi,
entraînent alors la mort de la bactérie.
 Les glycannes qu'ils contiennent sont responsables de la spécificité antigénique.

2 - Les protéoglycannes humains

2.1 - Structure

Fixés
GAG (partie glucidique) sur une protéine
glycoaminoglycannes

Les GAG sont des unités diosidiques constituées de :
 Hex NAc (Glc ou Gal)
 UA acide uronique (Glc ou Id)

Les sucres des GAG sont riches en groupements négatifs :
 -COO-
 -HSO3-

En fonction des sucres constitutifs, des liaisons et du nombre de charges négatives, on
dénombre 7 types de GAG :
 - Acide Hyaluronique
 - Chondroitines Sulfates
 - Kératane Sulfate I
 - Kératane Sulfate II
 - Héparine
 - Héparane Sulfate
 - Dermatane Sulfate


La liaison avec la protéine peut se faire selon 3 modes différents :
 Liaison O-glycosidique

protéine
- CH - CH2 - O - (HexNAc - UA)n

sérine GAG

 Liaison O-glycosidique

protéine
- CH - CH2 - O - Xyl - Gal - Gal - (HexNAc - UA)n

sérine xylose GAG

 Liaison N-glycosidique

protéine
- CH - CH2 - CO - NH - (HexNAc - UA)n

asparagine GAG
Remarque :
- 1 GAG → 1 seul type de liaison
- sur 1 protéine → souvent le même type de GAG
- si 1 GAG est lié sur une sérine, toutes les sérines de la protéines ne sont pas liées

2.2 - Exceptions structurales
 L’acide hyaluronique est un GAG seul, il n'est pas lié à une protéine.
 L’acide hyaluronique ne possède pas de groupement sulfate.
 Le kératane sulfate ne possède pas d’acide uronique.

2.3 - Rôle
Les protéoglycannes s’agrègent par l’intermédiaire de protéines de liaison à un acide
hyaluronique pour former des AGRÉGATS.
 Les charges négatives des GAG attirent Na+ et H2O permettant aux organes de résister aux
forces de compression et d’étirement.
 Les sites anioniques captent Ca et Phosphore pour former la structure minérale de l’os :
HYDROXYAPATITE.
 Cas particulier de l’héparine : ses charges négatives fixent des facteurs de coagulation.
Elle a un rôle majeur d’anticoagulant.

2.4 - Synthèse
 Partie protéique dans le réticulum endoplasmique
 Partie glucidique dans l’appareil de Golgi grâce aux glycosyltransférases

2.5 - Dégradation
 Par des enzymes
 Si ce mécanisme est déficient ou absent cela peut entraîner des maladies de surcharge
MUCCOPOLYSACCHARIDOSES


III - LES GLYCOCONJUGUES et LES GLYCOPROTEINES

1 - Généralités
Les glycoprotéines (GP) humaines sont : des enzymes, des protéines de membrane, des
protéines de transport, des protéines plasmatiques (sauf albumine), etc.
Les changements de structure des GP de surface = métastases dans les cancers
Certaines GP sont des mucines ou agents protecteurs des parois de nos systèmes respiratoire,
digestif,…

2 - Structure
La glycophorine sert d’exemple
membrane cellulaire

COOH

P
EXTERIEUR INTERIEUR

Glycannes O fixés
Glycannes N fixés
Pas d’acide uronique dans les glycoprotéines.
Souvent le dernier sucre est un NANA.
Il est précédé d’un GalNAc ou d’un Gal (encore avant).
La liaison avec la protéine peut se faire selon 3 modes différents :
 1er mode
protéine

sérine – O – GalNAc  O-glycosylprotéine


 2ème mode
protéine

asparagine – NH – GlcNAc  N-glycosylprotéine


Remarque :
Toutes les N-glycosylprotéines commencent par les 5 mêmes sucres :
Man
NH - GlcNAc - GlcNAc - Man
Man


 3ème mode
GP ancrées par le glycophosphatidylinositol (GPI)
On est dans le cas de protéines glycosylées ou les sucres sont fixés par des enzymes.
Il ne faut pas les confondre avec les protéines glyquées fixées chimiquement.
Remarque :
L’hémoglobine glyquée permet l’exploration de la glycémie pendant les 6 à 8 semaines
précédentes à la prise de sang.

3 - Synthèse

3.1 - Les O-glycosylprotéines
 Partie protéique dans le réticulum endoplasmique
 Partie glucidique dans l’appareil de Golgi grâce à des glycosyltransférases

3.2 - Les N-glycosyltransférases
 Partie protéique dans le réticulum endoplasmique (RE)
 Partie glucidique :
- synthèse de DOLICHOL : oligosaccharide à 14 sucres dans le RE
- remaniement, transfert sur Asn de la protéine dans le RE
- remaniement final dans l’appareil de Golgi grâce à des glycosyltransférases

4 - Rôle

4.1 - Protection des muqueuses
Exemple : Les mucines du tube digestif protégent de l’action des protéases.

4.2 - Durée de vie des GP
 La structure périphérique du glycanne joue un rôle important dans la durée de vie de la
GP.

Gal NANA

 Si une action d’une N-acetylneuraminidase coupe le NANA, la glycoprotéine est captée
par le foie et détruite.
4.3 - Destinée des GP

P Glc NAc
Man  
  


: action N-acetylglucosaminidase

 Si elle fonctionne, le Man P exposé est reconnu par le récepteur qui guide la GP vers le
lysosome pour être dégradée.
 Si une maladie atteint cette enzyme, le Man P n’est pas exposé et la GP sera secrétée dans
le sang.


4.4 - Diagnostic biologique
Dosage de la transférrine désialysée :
 sujet normal : % important de molécules de transférrine riches en NANA (6 à 8 antennes
de NANA)
 sujet alcoolique : % important de molécules pauvres en NANA (0 à 2)


C – QCM
I – QCM SUR LES OSES
QCM 1 : A propos des oses
A. L’oxydation de la fonction alcool primaire du glucose conduit à l’acide glucuronique.
B. Le glucose donne de l’acide glucarique par oxydation douce de la fonction aldéhyde.
C. Les oses sont solubles dans l’eau.
D. C’est le processus d’oxydation qui est responsable du phénomène de mutarotation des oses.
E. Tous les oses présentent en solution le phénomène de mutarotation.

QCM 2 : A propos des glucides
A. Les oses sont des glucides simples.
B. Les osides sont des glucides complexes.
C. Les holosides peuvent contenir une partie aglycone.
D. Les hétérosides ne peuvent pas contenir des lipides dans leur structure.
E. Les glucides se divisent en oses et en osides.

A. Les sucres naturels sont presque tous de la série L.
B. Le ribose est un pentose.
C. La notion de série se définit à partir de la position de l’alcool secondaire de plus bas indice de
numérotation.
D. Il existe 16 stéréoisomères optiques possibles pour les aldohexoses.
E. Tous les oses recolorent le réactif de Schiff.

QCM 4 : Concernant les oses
A. Tous les oses de la série D sont dextrogyres.
B. Les aldoses de la série D dérivent tous du (+) glyceraldéhyde.
C. Les aldohexoses sont réducteurs.
D. Les aldoses se présentent sous la forme furanose principalement.
E. Le carbone 1 d’un ose ne peut jamais s’unir à un autre ose par une liaison ester.

QCM 5 : Concernant l’anomérie des oses
A. Deux oses anomères sont énantiomères.
B. L’anomérie est la conséquence de la structure cyclique des oses.
C. En tenant compte de l’anomérie, il existerait 32 aldohexoses et 16 cétohexoses différents.
D. Par exemple, le mannose peut se cycliser sous deux formes anomères : pyranose et furanose.
E. L’anomérie permet de multiplier par deux le nombre d’isomères d’un ose.

QCM 6 : La forme cyclique d’un ose peut être démontrée par :
A. L’existence de 2 formes anomères pour un même ose.
B. La formation d’un ½ acétal par action d’un alcool en présence d’un acide.
C. La présence du pouvoir réducteur.
D. L’absence de coloration du réactif de Schiff.
E. L’oxydation par l’iode.


A. Les aldoses comme les cétoses réduisent la liqueur de Fehling.
B. L’oxydation d’une dihydroxyacétone par l’acide périodique donne un CO2 et deux acides
formiques.
C. Une liaison glycosidique est hydrolysable en milieu alcalin.
D. La glucose oxydase oxyde le glucose en acide gluconique.
E. Les aldoses peuvent réagir avec I2 en milieu acide pour donner des acides aldoniques.

QCM 8 : Dans une solution d’α-D-glucopyranose, on fait agir de l’iode.
Quels sont les produits obtenus ?

COOH CH2OH CHO COOH
CH2OH
O
—O

CH2OH CH2OH COOH COOH

A B C D E

QCM 9 : A partir de quel(s) composé(s) suivant(s) et par réduction peut-on obtenir ce
polyalcool.

CH2OH

H OH
HO H
H OH
H OH

CH2OH
A. Glucose
B. Galactose
C. Ribose
D. Fructose
E. Acide glucuronique

A. A l’équilibre, en solution, il y aura autant de forme α que de forme β pour un ose déterminé.
B. Après le phénomène de mutarotation, la majorité des oses sont sous forme ouverte.
C. Tous les oses présentent en solution le phénomène de mutarotation.
D. Le α-D-glucopyranose est thermodynamiquement plus stable que le β-D-glucopyranose.
E. Le phénomène de mutarotation s’exprime sous la forme d’une variation de pouvoir rotatoire


A. Le glucose peut présenter dans l’espace 8 stétéoisomères au maximum.
B. Le mannose peut présenter dans l’espace 4 stéréoisomères au maximum.
C. Le ribose peut présenter dans l’espace 8 stéréoisomères au maximum.
D. Le glucose peut présenter dans l’espace 16 stéréoisomères au maximum.
E. Le fructose peut présenter dans l’espace 4 stéréoisomères au maximum.

QCM 12 : A propos de l’oxydation des oses
A. Cette oxydation peut s’effectuer par l’action des halogènes.
B. Cette oxydation peut s’effectuer par l’action de l’acide périodique.
C. Cette oxydation peut s’effectuer grâce à la liqueur de Fehling.
D. Cette oxydation peut s’effectuer grâce au réactif de Schiff.
E. Les acides uroniques sont des composés obtenus par l’oxydation des oses en présence d’acide
nitrique concentré.

QCM 13 : Parmi les sucres suivants le(s)quel(s) est(sont) capable(s) de donner une réaction
positive avec la liqueur de Fehling ?
A. Glucose
B. Fructose
C. Saccharose
D. Lactose
E. Désoxyribose

QCM 14 : A propos de ces molécules

CH2OH
—O CH2OH O
CH2OH

OH

CH2OH

A. Ces 2 molécules correspondent à la forme linéaire et cyclique du même ose.
B. La forme cyclique est un α-D-fructofuranose.
C. La forme cyclique est un α-L-fructofuranose.
D. Seule la forme cyclique possède un pouvoir réducteur.
E. La forme linéaire est du L-fructose.

QCM 15 : A propos des acides neuraminiques
A. Il s’agit d’un aldose à 9 atomes de carbone.
B. L’acide neuraminique peut être considéré comme la condensation d’un acide pyruvique et d’un
D-mannosamine.
C. Peut être retrouvé dans des glycolipides et des glycoprotéines.
D. Sous sa forme cyclique le pont s’établit entre C2 et C6.
E. L’acide N-acetylneuraminique est le plus courant des acides sialiques.


QCM 16 : La vitamine C
A. C’est une γ-lactone.
B. L’acide D-ascorbique est aussi appelé vitamine C. Sa carence provoque le scorbut.
C. Dans l’organisme on la trouve sous 2 formes : l’acide ascorbique et l’acide déhydroascorbique.
D. Elle maintient le fer à l’état ferreux grâce à ses propriétés réductrices.
E. L’acide ascorbique possède une fonction acide.

QCM 17 : A propos des glucides
A. Presque tous les glucides ont la formule brute suivante: Cn(H2O)n.
B. Les glucides ou hydrates de carbone sont constitués d'une chaine carbonée associée à des
molécules d'eau.
C. Les glucides simples peuvent être l'assemblage de sucres identiques liés entre eux par une liaison
simple.
D. Les protéoglycanes et les glycoprotéines sont des hétérosides constitués d'une partie glucidique
et d'une partie protéique.
E. Les glucides les plus simples ont au moins deux carbones.

QCM 18 : Les glucides
A. La fonction carboxyle de la glyceraldéhyde est sur le carbone n°1.
B. La glyceraldéhyde dérive du glycérol.
C. La dihydroxyacétone présente deux fonctions alcool et une fonction cétone portée par le carbone
n°1.
D. Un cétotétrose est un sucre à quatre carbones et portant une fonction cétone sur le carbone n°2.
E. Quand un sucre est dit de la série D, cela signifie que l'alcool secondaire du carbone de plus haut
indice est à droite sur la représentation de Fischer.

QCM 19 : Filiation des oses
A. La D-glyceraldéhyde et la L-glyceraldéhyde sont des anomères.
B. Mannose et glucose ne diffèrent que par la configuration de leur carbone n°2 respectifs.
C. Un aldopentose possède trois carbones asymétriques.
D. La filiation du L-glyceraldéhyde donne 16 aldohexoses stéréoisomères optiques.
E. La filiation suivante est possible:


QCM 20 : A propos des glucides :
A. On les appelle aussi les hydrates de carbone.
B. Ils ont un rôle important de réserve énergétique autant chez les animaux que les végétaux.
C. La cellulose est la réserve énergétique végétale.
D. Les glucides complexes, osides, sont constitués de sucres ainsi que d'un groupement non sucré,
aglycone.
E. Les oses contiennent une fonction alcool et des fonctions carbonyles.


II – CORRIGE DES QCM SUR LES OSES

QCM REPONSES VRAIES
1 ACE
2 ABE
3 BD
4 BC
5 BCE
6 AD
7 AD
8 AD
9 ADE
10 CE
11 CD
12 ABC
13 ABDE
14 BE
15 BCDE
16 ACD
17 AD
18 BDE
19 BC
20 AB

QCM 1 : ACE
B. HNO3 et non oxydation.
D. Pas l’oxydation. C'est le fait que certains oses s'ouvrent et se recyclisent soit en alpha soit en β.

QCM 2 : ABE
C. Les hétérosides.
D. Contre-exemple : les glycolipides sont des hétérosides.

QCM 3 : BD
A. Série D.
C. OH de l’alcool secondaire de plus haut indice.
E. Par exemple sous la forme cyclique ils ne le recolorent pas.

QCM 4 : BC
D. Pyranose.
E. Si les cétoses.

QCM 5 : BCE
D. Pyranose et furanose ne sont pas des anomères, c'est alpha et béta !

QCM 6 : AD
B. Formation de deux ½ acétals.
C. Le pouvoir réducteur des oses a été vu avec la forme linéaire.
E. L'iode oxyde l'ose sous forme linéaire


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