BTS diététique Acides amines

1Franck Rencurel, 2020
Les acides aminés
et
structure des protéines
Franck Rencurel, PhD
BTS diététique

Franck Rencurel, 2020 2
Objectif pédagogique:
A la fin de ce chapitre vous devez être capable d’e nommer les 20 acides
aminés standards, les acides aminés essentiels et connaitre leurs
principaux rôles biologiques ainsi que leur code à trois lettre.
Décrire la structure générale d’un acide aminé et les différentes
catégories d’acides aminés.
Vous devez être capable d’expliquer ce qu’est un zwiterion, une
molécules amphotère et d’expliquer le principe d’ionisation d’un acide
aminé avec les conséquences sur sa solubilité.
Etre capable de décrire et calculer le PI d’un acide aminé.
Savoir décrire une liaison peptidique
Connaitre le principe de la dégradation d’Edman et les principales
méthodes d’étude des acides aminés.

Plan
 Introduction
 I-acides aminés
◦ Structure
◦ Propriétés acido-basiques
◦ Le PI
 II- Classification des Aa
 III- Propriétés physico-chimiques
 IV-Méthodes d’études
 V- les peptides

Généralités
Rôles biologiques importants, principal constituant de l’organisme (55% à
85% du poids sec d’un tissu)
Rôle structurale et mécanique (collagène, actine, myosine, cytosquelette..
Rôle métabolique:
Catalyseurs de réactions (Enzymes)
Transporteurs plasmatique (hémoglobine, albumine,, transférine..)
Transporteurs membranaires
Substrats métaboliques (acides aminés)
Médiateurs chimiques:
Hormones
immunoglobulines (anticorps)

I-Les acides aminés
 Les acides aminés sont les constituants fondamentaux
des protéines.
 Plus de 300 acides aminés ont été inventoriés mais
seulement 20 sont nécessaires à la synthèse de NOS
protéines.
 Les acides aminés et les protéines sont synthétisés par
tous les êtres vivants

Généralités
Source d’acides aminés :
Exogène : Apport alimentaire
Endogène : Catabolisme des protéines et
synthèse « de novo ».
On distingue deux catégories :
1. Les Ac. aminés dits « standards »: 20
différents servant à la synthèse des peptides
et protéines.
2. Les autres Ac.aminés dont certains sont
trouvés à l’état libre et circulants (l’Ornithine et la
Citrulline) ayant des rôles métaboliques

Acides aminés (AA)
Peptide
(formé de 2 à 50 AA)
Protéine
(constituée de plus de 50 AA
Holoprotéines
(Constituées uniquement
d’AA)
Hétéroprotéines
Apoprotéine:
La partie AA
Groupement prosthétique
-glucide (glycoprotéine)
Lipide (lipoprotéine)
-Pigment (chromoprotéine)
-Ion metallique (metalloprotéine)
2 à 10 AA = oligopeptide
11 à 50 AA =polypeptide

Différents acides aminés
8
• Les Ac. aminés naturels: 20 Ac.aminés qui sont incorporés
dans les protéines lors de la traduction (Aa standards) + Aa*.
• *A c. aminé rare mais entrant dans la composition de certaines
enzymes (ex: glutathion peroxydase..)
Alanine Glycine Proline
Arginine Histidine Sérine
Asparagine Isoleucine Thréonine
Acide aspartique Leucine Tryptophane
Cystéine Lysine Tyrosine
Acide glutamique Méthionine Valine
Glutamine Phénylalanine Sélénocystéine
Franck Rencurel, 2020

1g de protéine= 4 Kcal=17 KJ
Pas de »réserves » de protéines dans
l’organisme!!!,
L’apport doit provenir de l’alimentation même si les
protéines musculaires peuvent être utilisées (jeûne,
Sports d’endurance: Les Muscles contribuent à 5%
de l’apport énergétique total dans ces situations
extra-physiologiques )
Les protéines sont la seule source d’Azote de
l’organisme.
1g de protéine = 0.16g d’Azote

Parmi les 20 acides aminés présents dans l’organisme
8 sont considérés comme essentiels:
Leucine,
Isoleucine,
Valine,
Tryptophane,
Méthionine,
lysine,
Phénylalanine,
Thréonine
L’histidine est considérée comme essentiel chez
l’enfant (< 3ans).

I- Les acides aminés
Définition, Structure

Définition
 Les acides aminées sont des molécules qui possèdent deux
fonctions:
◦ Une fonction acide carboxylique COOH;
◦ Une fonction amine primaire NH2;
COOH
│
R ─ α CH ─ NH2
 Ces deux fonctions sont portés par un même atome de
carbone (noté α)
 Les Ac aminés différent par la nature de la chaîne latérale
R.
 Nomenclature des carbones d’une chaine
 C – C – C – C – C – COOH
 ε δ γ β α

1-Structure d’un acide aminé
 Les Acides aminés ont un motif structural commun
Amine
primaire

Rappels de chimie
Le potentiel d’hydrogène noté pH est lié à la concentration
en ion H+ d’une solution
Le pH = - Log [H+] de la solution.
Un acide est une espèce chimique capable de libérer 1 ou
plusieurs ions H+ dans un milieu.
Ex: l’acide chlorhydrique HCl en solution libère et Cl-
Une base est une espèce chimique capable de capter 1
ou plusieurs H+ dans un milieu.
Exemple la soude NaOH en solution va libérer des ions
Na+ et OH-, les OH- vont capter un H+ pour former H2O

2-Propriétés ioniques (ou Propriétés acido
basiques des acides aminés)
 Les acides aminés possèdent deux groupements ionisables à
pH neutre,
 1 fonction acide -COOH et
 1 fonction basique -NH2.
 Ils peuvent agir comme des acides et comme des bases.
 On dit d’une molécule qu’elle est amphotère lorsqu’elle
possède ces deux propriétés Acide et base
Amphotère
Base =Capte des H+
Acide =cède des H+
COOH
NH2

Ionisation des AA :
Les AA possèdent au moins 2 groupements ionisables: le
groupement COOH et le groupement NH2 primaire
ils existent sous différentes formes ionisées selon le pH.
• A pH neutre ils sont sous forme d’ion dipolaire ou mixte:
Zwitterion
• pH acide:
•pH alcalin:

Ionisation, effet du pH
 La forme dipolaire peut,
◦ En milieu acide, accepter un proton (H+) sur le
groupement (COO-);
◦ En milieu alcalin perdre un proton (H+) du groupement
(NH3+).
 En allant du pH très acide à pH très alcalin, l’évolution
des charges peut être schématiser comme suit:

18
(1) (2)
On peut écrire les constantes de chaque équilibre:
Pour (1) K1= [Zwiterion] [H+]
[cation]
Pour (2) K2= [Anion] [H+]
[Zwitterion]
Dans l’équilibre (1) lorsque [zwiterion] s’équilibre avec [cation] (càd la ½
dissociation) On a:
[Zwitterion] =[cation] => [zwitterion] =1
[cation]
On a donc K1=[H+] ou pK1=pH de la ½ dissociation entre zwitterion et
cation Même chose pour l’équilibre 2.
Le pH pour lequel les charges s’équilibre est le pH isoélectrique ou
isoionique

3-Point isoélectrique (PI)
 Tous les acides aminés possèdent un point isoélectrique
ou PI,
 Le PI est le pH du milieu pour lequel l’Acide aminé en
solution a une charge nette nulle (somme des charges
intramoléculaires est nulle).
 L’Acide aminé apparait à ce pH comme étant neutre (alors
qu’il a au moins deux charges intra moléculaires réalisant
un zwittérion).
Charge négative
Charge positive

Point isoélectrique (PI)
La zone isoélectrique est la zone de pH pour laquelle la
charge nette de l’acide aminé est nulle.
L’intervalle séparant le pK1 et le pK2 est important chez la
plupart des Acides Aminés.
La zone de pH pour laquelle l’acide aminé sera sous
forme dipolaire sera large.
pK1 pK2
Zone « isoélectrique »

Le point isoélectrique est donc le pH auquel la concentration de cation
est égale à la concentration de l’anion.
C’est le pH pour lequel la charge s’équilibre, on l’appelle pHi
La charge électrique moyenne de l’acide aminé est nulle à ce pH
Placé dans un champ électrique, l’acide aminé ne migrera vers aucun
des pôles.
Le point isoélectrique est situé au milieu de la zone isoélectrique
Le pHi correspond donc à la moyenne arythmétique des PK
encadrant la forme isoionique neutre.
Exemple de la glycine:
pK1=2,34
pK2= 9,6
pHi= pK1+pK2 = 2,34+9.6 = 5.97
2 2
Voir Vidéo sur le PI

Point isoélectrique (pHi)
 PI= PKa (groupement carboxyl) + PKb (groupement amine)
2
22
Une courbe de titration, peut être tracée et interprétée en fonction
de la variation du pH pour les acides aminés

Courbe de titration d’un acide aminé
monoaminé et monocarboxylique

24
Constantes caractéristiques des différents Aa

Certains acides aminés ont un radical ionisable. Il s’agit des acides
aminés Dicarboxyliques (GLU, ASP) et dibasiques (LYS, ARG,HYS).
on attribue à ce radical (Acide ou basique) une constante de dissociation
notée KR et un pKR (= -Log KR).
Lorsque l’acide aminé est sous sa forme la plus protonée (porteur d’H+),
trois fonctions sont susceptibles de libérer un proton (H+).
L’ordre de libération dépend des différents pK: du plus faible (plus
acide) au plus élevé (moins acide).
pK1= 1,88
pKr=3,65
pK2= 9,68
pHi= ½ (pK1+pKr )= ½ (1.88+3.65)=2,77
Ex: Acide aspartique
pK1 pKr pK2
Milieu acide
pH faible
Milieu basique
pH élevé

En résumé
 Le point isoélectrique (pHi) est le pH où un Acide aminé
se trouve dans sa forme neutre .
 A ce pH, l’Acide aminé existe presque exclusivement
sous la forme dipolaire.
 A un pH supérieur au point isoélectrique, les acides
aminés forment des anions;
 au dessous de ce pH critique, ils fixent des protons et
existent à l’état de cations.
 Le pHi pour les acides aminés neutres va de pH 4,8 à
6,3.
 Pour les acides aminés basiques, le pHi sétend de 7,8 à
10,8
 Pour les acides aminés acides, le pHi va de 2,7 à 3,2.

II-Classification des acides aminés

Classification des acides aminés naturels
selon la structure de la chaine laterale R
28
• Neutre: une chaine latérale:
• Aliphatique
• Hydroxylée (OH)
• Souffrée
• À noyau aromatique
• Cyclique
• Acide: une chaine latérale carboxylée
•Basique: Une chaine latérale basique

Les acides aminés aliphatiques
Le radical R est uniquement constitué de carbones et d’hydrogènes
La glycine (ou glycocolle) est un peu à part car son radical R est
uniquement un hydrogène
La glycine (GLY ou G) entre dans la
composition des protéines
Mais intervient aussi dans les
processus biotransformation des
xenobiotiques (conjugaison) et dans la
synthèse des acides biliaires
(acide glycocholique)
COOH
H2N

Les acides aminés aliphatiques
L’alanine (ALA ou A), est très répandu
dans les protéines R= « -CH3 »
La Valine (VAL ou V), La Leucine (LEU ou L) et l’isoleucine (ILE ou I) sont
des acides aminés essentiels
Ces 4 AA ont une chaine latérale qui est non ionisable, ils sont hydrophobes
Isomères
COOH
H2N
COOH
H2N
COOH
H2N
COOH
H2N

Les acides aminés Hydroxylés (alcool)
La Thréonine (THR ou T) est un AA
essentiel
Le groupement OH rend ces AA
hydrophiles (ionisable)
Ces groupement –OH peuvent former
des liaisons ester avec l’acide
phosphorique.
Phosphoprotéines (signal intracellulaire
pour les récepteurs hormonaux)
(SER ou S)
COOH
H2N
COOH
H2N

La phosphosérine entre aussi dans la composition
de certains phospholipides

Les acides aminés soufrés
La fonction Thiol de la cystéine (CYS ou C) rend l’AA hydrophile.
AA Important dans la structure tertiaire des protéines en formant des
ponts disulfures (suite du cours)
Important pour certaines enzymes (liaison du substrat dans le site
catalytique). La Cystéine est un précurseur de la taurine entrant dans
la synthèse du Taurocholate (Ac Biliaire).
La Cystéine est précurseur du CoA-SH
COOH
H2N

Une protéine est une chaine d’acides
aminés.
Les ponts disulfures permettent un
repliement de cette chaine
Les ponts disulfures

Les acides aminés soufrés
Hydrophobe
La méthionine (MET ou M) est un acide aminé essentiel.
C’est l’acide aminés qui permet de démarrer la synthèse
protéique..
COOH
H2N

Les Di-acides
L’acide aspartique (ASP ou D) et
l’acide glutamique (GLU ou E) sont très
abondants.
Ils sont très hydrophiles en raison d’une
fonction carboxylique supplémentaire en bout
de chaine.
Ces acides aminés se retrouvent libres
dans l’organisme. C’est-à-dire circulant et
non incorporés dans des protéines
Ils interviennent dans le métabolisme de l’urée,
dans les transaminations (foie).
L’acide glutamique est un précurseur du
GABA (acide g aminobutyrique).
COOH
NH2
COOH
NH2

La Transamination permet le transfert d’un groupement NH2
d’une molécule vers une autre. C’est catalysé par une transaminase

Les acides aminés Amides
Présence d’une fonction amide crée un comportement Hydrophile.
L’Asparagine (ASN ou N) et la Glutamine (GLN ou Q) jouent un rôle
important dans le métabolisme azoté.
COOH
NH2
COOH
NH2
Fonction
amide

Rappel sur les différentes fonctions rencontrées en biochimie

Les acides aminés basiques
(ARG ou R)
(LYS ou K)
(HIS ou H)
A A indispensable. Entre dans la
composition du collagène
Indispensable chez l’enfant.
Important dans la synthèse de créatine
(Cf muscle)
COOH
NH2
COOH
NH2
COOH
NH2
Les fonctions entourées en rouge confèrent le caractère
basique à l’acide aminé

Les acides aminés aromatiques
Phénylalanine ( PHE ou F) et Tyrosine (TYR ou Y) entrent dans
la voie de synthèse des catécholamines (adrénaline et noradrénaline).
La Tyrosine participe aussi à la synthèse d’hormone thyroïdienne.
La phénylalanine est un AA essentiel.
Le Tryptophane (TRP ou W) est un AA essentiel et
entre dans la composition de la sérotonine et de la vitamine B3 (acide
nicotinique ou Vita PP
Pellagra preventive).

VitB6
VitB3
VitB6
90%
2%
8%

Autres AA
 La Sélénocystéine (SEC ou U) : Acide aminé avec du sélénium à
la place du souffre; entre dans la constitution de certaines
enzymes (glutathion peroxydase).
La Proline (PRO ou P) est aussi appelé un acide
« iminé » Sa chaine latérale forme un « cycle »
avec la fonction amine du carbone a
COOH
H2N

Résumé Nomenclature des acides aminés leur code.
Nom Code à
3 lettres
Code à
1 lettre
Nom Code à
3 lettres
Code à
1 lettre
Alanine Ala A Leucine Leu L
Arginine Arg R Lysine Lys K
Asparagine Asn N Méthionine Met M
Acide aspartique Asp D Phénylalanine Phe F
Acide glutamique Glu E Proline Pro P
Cystéine Cys C Sérine Ser S
Glutamine Gln Q Thréonine Thr T
Glycine Gly G Tryptophane Trp W
Histidine His H Tyrosine Tyr Y
Isoleucine Ile I Valine Val V
Sélenocystéine Sec U
Retenir les noms, les noms des AA essentiels (next slide) et leur code
à 3 lettres

Les acides aminés essentiels (indispensables)
 Acide aminé essentiels: la valine, la
leucine, l’isoleucine, la phénylalanine,
le tryptophane, la lysine, la
méthionine et la thréonine
 Acides aminés parfois essentiels,
dans certaines conditions (grossesse,
croissance) l’histidine et l’arginine
deviennent essentiels.
45
Méthionine Met M
Leucine Leu L
Valine Val V
Lysine Lys K
Isoleucine Ile I
Phénylalanine Phe F
Tryptophane Trp W
Histidine His H
Thréonine Thr T
Arginine Arg R
Pour retenir: « Mets-le dans la valise, il fait trop d’histoires
d’Argent »
Met-Leu-Val-Lys-Ile-Phe-Trp-His-Thr- Arg

Aa entrant dans des voies métaboliques
46
Ces Aa ne sont pas incorporés dans des protéines, mais entrent dans des
voies métaboliques (cycle de l’urée par exemple)

Ornithine et citrulline relient le cycle de Krebs (source
d’ATP) au cycle de l’urée

L-Citrulline
Précurseur d’arginine (source d’énergie pour l’intestin)
Augmente la production de NO (vasodilatation, meilleure
perfusion des muscles squelettiques)
La Citrulline
Principale source pastèque (Citrullus lanatus)
et melon

Acides aminés ramifiés ou BCAA
(Branched Chain Amino Acids)
Leucine/isoleucine/valine
Une Alimentation équilibrée apporte 50 à 150mg /kg
poids corporel
Recommandations:
(12mg/14mg/16mg/kg/j pour Leu, Iso,Val)
Très utilisés en complémentation de
l’alimentation du sportif

Acides aminés ramifiés (BCAA)
Reduction
Fatigue
Reduction
Fatigue
centrale
Protéines
musculaires
Immunosuppression
post exercice
Épargne
glycogène
Compétition
avec
Le tryptophan
cérébral
Précurseur de
sérotonine
Leucine
Activerait
la synthèse
Protéines
musculaires
Substrats cellules
immunitaires
Diminuerait la fragilité
Post exercice
Adapté de « nutrition et bioénergétique du sportif », Nathalie Boisseau, ed Masson
.?

Les seuls effets sur l’organisme réellement montrés
actuellement d’une supplémentation en BCAA
Concerne l’immunité!
Un enrichissement en BCAA de la ration stimulerait
l’immunité et réduirait les risque d’immunosuppression
observés chez les athlètes d’endurance(marathon, trail,
cyclisme)
Les effets sur la synthèse des protéines musculaires
sont encore controversés

III-Propriétés
physico chimiques
des acides aminés

Propriétés physico chimiques des acides aminés
 1) Propriétés physiques
◦ A- Solubilité
◦ B- Stéréochimie des acides α aminés (Notation D, L)
◦ C- Pouvoir rotatoire des Acides aminés
◦ D- Propriétés spectrales

A- Solubilité
 Les Acides aminés sont solubles dans l’eau.
 Les plus solubles sont les plus petit (glycine) ou ceux qui
portent des radicaux ionisables comme NH2, COOH ou OH
(sérine),
 Les acides aminés à long chaine carbonée sont peu solubles
dans l’eau.
 Faiblement solubles dans l’alcool.
 En présence de deux phases liquides (éthanol/eau), les
acides aminés se répartissent dans les deux phases avec
des coefficients de partage spécifique selon leur chaine
latérale « R » : cette propriété est utilisée pour les classer .

B- Stéréochimie des acides aminés
 Les acides aminés comprennent tous, 1 ou 2
carbones asymétriques: ce sont des molécules
chirales, à l’exception de la glycine.
 L’atome de carbone asymétriques appelé centre
de la chiralité est lié à quatre substituant
différents.
 Il existe 2 stéréo-isomères de configuration
différentes
◦ D-acide aminé et L-acide aminé
 Ils sont appelées “énantiomères” (non
superposables; images l’un de l’autre dans un
miroir)

Notation D, L
 En règle générale les acides aminés présents dans les
protéines naturelles appartiennent à la série L.
 Certains antibiotiques peptidiques naturels sont de
conformation D

Notation D, L
 Cas d'acides aminés ayant un deuxième centre
chiral.
 2n structures isomériques (n = nombre de centres
chiraux)
 Cela correspondent à 2 paires d’énantiomères
 Des isomères qui diffèrent par un seul des centres
asymétriques sont des diastéroisomères
(Voir vidéo chiralité des Acides aminés)

Enantiomères: Images dans un miroir et non superposables
Diastéréoisomères: Non superposables et pas images dans un miroir

Notation D, L
 Le carbone 3 (β) de la Thréonine et de l‘Isoleucine est aussi
un centre chiral
 Leur énantiomère (L) existe sous deux formes épimères.
 On affecte le préfixe "allo" à l'épimère que l'on ne trouve pas
dans les protéines :

C-Pouvoir rotatoire des Acides aminés
 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.
◦ Si la rotation s’effectue dans le sens des aiguilles d’une
montre, on dit que la molécule est dextrogyre (+)
◦ Si la rotation s’effectue dans le sens inverse des aiguilles
d’une montre, on dit que la molécule est lévogyre (-)

D- Propriétés spectrales Coloration et
absorption de la lumière
Les solutions d’Aa sont incolores, mais sont visibles en
UV: λ < 230 nm
Les Acides aminés aromatiques (TRP et TYR) absorbent
vers 280 nm
Propriété utilisée pour repérer la présence de protéines
dans une solution (d’ADN par exemple).

Propriétés physico chimiques des acides aminés
utilisées en analytique
 2) Propriétés chimiques :
◦ A- Propriétés de la fonction carboxylique
 Estérification par un alcool
 Formation d’amide (liaison peptidique)
 Réaction de décarboxylation
◦ B- Propriétés générales liées au groupe NH2
 Formation d’imine « base de Schiff » : réaction avec un
aldéhyde
 N-Acylation
 Action du 1-fluoro 2,4- dinitrobenzéne
 Action du phénylisothiocyanate
 Dansylation
 Désamination, transamination
 Réaction avec la ninhydrine : désamination oxydative
◦ C- Propriétés des chaines latérales.

A- Propriétés de la fonction carboxylique
 Estérification par un alcool : en présence d’un acide fort
◦ Réaction utilisée pour séparer les acides aminés en phase
gazeuse (et même en phase liquide) en produisant des
dérivés esters.
Acide fort donnant des H+
Estérification

 Formation d’amide (liaison peptidique): synthèse
peptidique (lier le carboxyle d'un aminoacide avec l'amine du
suivant).
La liaison peptidique est complexe à faire chimiquement.
Cette liaison permet d’attacher ensemble les AA lors de la synthèse
de peptides ou de protéines

 Réaction de décarboxylation : synthèse d’amine
(ex :histamine)
 Par voie chimique ou enzymatique
66
Exemples de décarboxylation:
- Sérine: donne éthanolamine (précurseur de la choline entrant
dans la composition de l’acétylcholine neurotransmetteur)
- Histidine donne l’histamine
- Acide glutamique : donne 4-aminobutanoique ou "GABA"
(neurotransmetteur).

Histidine donne l’histamine
Exemple de décarboxylation

B- Propriétés liées au groupe NH2
Les amines biologiques ont en commun leur grande
basicité due au doublet électronique de l’azote
NR
H
H
R-NH2

NR
H
H
H
+
+
Cl
-
HCl
NR
H
H
H
Cl
+ -
Formation de sels

Si l’acide aminé réagit avec l’acide chlorhydrique cela
donnera un chlorhydrate d’acide aminé
Si l’acide aminé réagit avec l’acide sulfurique cela
donnera un sulfate d’acide aminés.
La fonction NH2 réagit avec beaucoup de molécules
notamment avec le FDNB (dinitrofluorobenzène)
Utilisé par Sanger pour décrypter la composition d’une
protéine (voir suite du cours)
La méthode de Sanger est utilisée pour connaitre la
séquence en acides aminés d’un peptide ou d’une protéine.

Prix Nobel de chimie en 1958
Séquençage des protéines
Et 1980 !
Séquençage de l’ADN
1918-2013
Université de Cambridge UK)

 Action du 1-fluoro 2,4- dinitrobenzéne
 Le FDNB réagit facilement avec les fonctions aminés pour
former un dérivé N-2,4- dinitrophénylé.
 Ce composé jaune est facile à identifier par chromatographie
et doser par spectrophotométrie à 360 nm.
 Cette réaction a permis à Frederik SANGER d'établir en 1953
la première structure primaire d'une protéine : l'insuline.
 Réaction de Sanger

La réaction avec le FDNB ne se fera qu’avec les amines
libres.
Cette méthode permet donc d’identifier les acides aminés
terminaux de la chaine protéique puisque leur fonction
Amine NH2 n’est engagée dans aucune liaison.
HOOC CH NH OC CH NH OC CH NH2
R1 R2 R3
Dans cet exemple, l’acide aminé 3, ayant une fonction NH2
libre peut réagir avec le DNFB et donner un DNFB-
aminoacide qui pourra être identifié par chromatographie
Séquençage de SANGER
AA1 AA2 AA3
DNFBP

 Carbamylation ou réaction D’EDMAN
 La réaction avec l‘Acide aminé 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).

Réaction d’Edman.
Le phenylisothiocyanate réagit avec l’acide aminé en milieu faiblement
acide.
L’acide phenylisothiohydantoïque se cyclise en milieu acide faible
pour donner le phenylthiohydantoïne amino acide (PTHaa)et de l’eau.
Si l’acide aminé est incorporé dans une chaine, il se détache lors de la
cyclisation Et donne un PTHaa identifiable (absorbance aux UV et
Identifiable par chromatographie)
PTHaa
AA identifiable

Séquençage d’EDMAN
 Mise en évidence de N-terminal
◦ Méthode d’Edman
H2N COOH
PITC
PITC
PITC
PITC
PITC
PITC
phenylisothiocyanate PITC

H2N COOHH2N
PITC
PITC
PITC
PITC
PITC
PITC

H2N COOHH2N
PITC
PITC
PITC
PITC
PITC

H2N COOHH2N
PITC
PITC
PITC
PITC
PITC
H2N

H2N COOHH2N
PITC
PITC
PITC
PITC
H2N

H2N
H2N COOHH2N
PITC
PITC
PITC
PITC
H2N
DETECTEUR
MÉTHODE RÉCURRENTE
PERMET LE SÉQUENÇAGE

Séquençage enzymatique
◦ Aminopeptidase
H2N COOH
AMINOPEPTIDASE
DETECTEUR

◦ Aminopeptidase
H2N COOH
AMINOPEPTIDASE
DETECTEUR
H2N

◦ Aminopeptidase
H2N COOH
AMINOPEPTIDASE
DETECTEUR
H2N H2N

◦ Aminopeptidase
H2N COOH
AMINOPEPTIDASE
DETECTEUR
H2N H2N H2N
METHODE RECURENTE
LENTE AVEC CERTAINS AA

 Dansylation
 L’action du chlorure de dansyle (1-diméthyl-amino-
naphtalène-5-sulfonyle) donne un DNS aminoacide stable et
fluorescent et donc identifiable par chromatographie

 La réaction avec la ninhydrine (++ connue et utilisée) donne
un produit
◦ violet pour les amines primaires
◦ Jaune pour les amines secondaires
Amine primaire
Couleur violet
Couleur orange
Amine secondaire

La Ninhydrine est utilisée par la police scientifique

Propriétés de la chaine latérale
 Groupement thiols
◦ Oxydation des SH : formation de ponts disulfures .
◦ La cystéine peut être oxydée en cystine.
 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
◦ O-Glycosylation
 Fonctions amide
◦ N-Glycosylation

Réactions de la chaine latérale
90
Phosphorylation de la tyrosineFormation de pont disulfure

IV-Méthodes d’étude des Acides aminés

Méthodes d’étude des Acides aminés
 Méthodes basées sur la solubilité
◦ Chromotagraphie sur Papier
◦ Chromotagraphie sur Couche Mince
◦ Chromatographie en phase gazeuse
 Méthodes basées sur la charge
◦ Electrophorèse
◦ Chromatographie échangeuse d’ion
 HPLC

Chromatographie sur papier

 Partage entre «phase hydrophile» et « phase
hydrophobe ».
 Migration par capillarité: Les Aa hydrophobes migrent le
plus loin
 Coloration par la ninhydrine pour voir la migration
 L'identification des différents Aa du mélange se fait par
comparaison avec des témoins, en calculant le Rf
(rapport au front) de chaque soluté, ou le Rt (rapport
à un témoin).

Chromatographie sur couche mince (CCM)
Methode

 Phase stationnaire: eau dans la couche
 Phase mobile: solvant
 Pour caractériser les composés = rapport:
◦ distance parcourue par le soluté / distance parcourue par le
solvant.
 Si soluté soluble dans la phase stationnaire = RF faible
 Si soluté soluble dans la phase mobile = Rf proche de 1.
Chromatographie sur couche mince

Chromatographie en phase gazeuse
Séparation des mélanges gazeux par suite d'équilibres entre une phase
gazeuse mobile et une phase stationnaire.
Un mélange d’AA à analyser est injecté et est vaporisé dans l’injecteur.
Le gaz vecteur l’entraîne dans la colonne de séparation
thermostatée.
Les composés se répartissent différemment dans les 2 phases, se
déplacent à des vitesses différentes puis sortent à des temps différents.
A leur sortie, ils sont détectés et des pics apparaissent sur l’enregistreur.

Electrophorèse
99
pH=6 Franck Rencurel, 2020
 À un pH donné, les AA chargés
électriquement peuvent exister en solution
comme cations (+) ou anions (-).
 Un dépôt de l’AA est placé au milieu du
papier absorbant (humecté par une
solution tampon).
 Le papier est connecté à deux électrodes
(- et +).
 Lorsque le courant électrique est établi,
 Les cations se déplacent vers la cathode (-
) et les anions se déplacent vers l’anode
(+).
 La vitesse de chaque espèce migrante
dépend du pH de la solution tampon et
du point isoélectrique de l’acide aminé.
 Coloration (ninhydrine)

Chromatographie liquide sur colonne
 Séparation des mélanges par suite
d'équilibres entre une phase mobile et
une phase stationnaire généralement
solide.
 Principe
 La phase stationnaire, placée dans une
colonne, est parcourue par la phase
mobile.
 L’équilibre d'un mélange (qui se
partage entre les deux phases en un
endroit donné) est constamment
déplacé par l'apport de liquide.
 Pour chaque constituant, le partage est
différent, s’il est plus soluble, il
s'enrichira dans la phase mobile et s’il
est moins soluble, il s'enrichira dans la
phase stationnaire.
 Donc séparation plus ou moins complète
des constituants, qui, en sortiront de la
colonne séparément.

La chromatographie d'échange d'ions
 Sur colonne échangeuse
d’anion
 Solution d’AA (à séparer) à un
pH alcalin. (AA chargés
négativement)
 Solution versée en haut d’une
colonne rempli d’une résine
chargé positivement.
 + l’Aa est chargé négativement,
+ il est retenu par cette résine,
et + il migre lentement.
 Elution en diminuant le pH.
 Les AA se « décrochent »
lorsque le pH atteint leur pHi.
 Analyse de l’éluat contenant les
AA séparés selon leur pHi « Les
plus basiques» sortent en
premier

La chromatographie d'échange d'ions

HPLC: High Performance liquid chromatography
 chromatographie liquide « haute performance » C.L.H.P.
 Principe
 Le mélange d’AA à analyser est poussé par un liquide (phase mobile)
dans une colonne remplie de "grains" de très petite taille (phase
stationnaire).
 La phase mobile est poussée par une pression élevée (grâce à des
pompes à haute pression).
 Diminution du temps nécessaire de séparation des composants du
mélange.
 Meilleure séparation des composants.
 Les pics obtenus sont plus étroits , bien séparés (meilleurs résolution)

V-LES PEPTIDES

Plan
 Définition de la liaison peptidique
 Caractéristiques de la liaison peptidique
 Nomenclature des peptides
 Mode de représentation d’une séquence
peptidique
 Propriétés physiques des peptides
 Propriétés chimiques
 Propriétés biologiques
 Quelques exemples de peptides

Définition de la liaison peptidique, généralités:
 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.
 Cette liaison, s’appelle liaison peptidique, permettant la
formation d’un dipeptide, etc…
 Un peptide: molécule comprenant au moins deux résidus d‘AA

Les liaisons peptidiques permettent d’attacher les acides aminés, dans un
ordre très précis. Cet ordre est déterminés lors de la traduction d’un ARN
messager (voir cours correspondant)
L’ordre d’assemblage des acides aminés dans un peptide c’est-à-dire sa
séquence, détermine sa structure et aussi sa fonction.
Toutes les fonctions –COOH et –NH2 (portées par le carbone a) sont
impliquées dans les liaisons peptidiques sauf celles des extrémités.
On détermine l’AA N-terminal celui dont l’extrémité NH2 est libre
L’AA C-terminal celui dont l’extrémité –COOH libre.
Les autres AA aminés du peptide sont des RESIDUS.
De façon à respecter l’ordre d’assemblage des AA, les peptides (et
protéines) sont toujours écrits de gauche à droite, avec pour point de
départ l’AA N-Terminal.

La dénomination du peptide suit différentes méthodes:
On complète le nom des acides aminés avec le suffixe
« -yl » (sauf le dernier)
On peut utiliser le code à trois lettres ou à une lettre (début
du cours)
Exemple: glutamyl-phénylalanyl-alanine
Ou GLU-PHE-ALA
Ou GFA
Ou NH2-GLU-PHE-ALA-COOH
Nomenclature

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.
 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).
 Deux ou plusieurs chaînes polypeptidique peuvent être
reliées par des ponts disulfure.

Caractéristiques de la liaison peptidique
o La liaison peptidique est une liaison qui a les caractéristiques
d’une double liaison partielle, ce qui a trois conséquences
(stable, rigide et plane) .
1. La distance entre les atomes de C et de N sont plus
petites que dans une liaison simple, mais plus grande que
dans une vrai double liaison.
2. La libre rotation autour de la liaison C-N est donc
impossible (importance pour la conformation des
protéines).
3. Les atomes qui participent à cette liaison (les 6 atomes au
niveau du Cα, C, O, N, H et Cα) se trouvent dans un
même plan avec une disposition trans.

Trans
CIS
1. Les atomes qui participent à la liaison peptidique (les 6
atomes au niveau du Cα, C, O, N, H et Cα) se trouvent
dans un même plan avec une disposition trans.
Voir vidéo liaison peptidique

Caractéristiques de la liaison peptidique
Liaison peptidique dans un plan

Mode de représentation d’une séquence peptidique:
 La chaîne qui comprend les liaisons amides 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.
Liaison amide

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

Propriétés chimiques des peptides :
 Les peptides présentent les réactions chimiques des
radicaux portés par les chaines latérales des résidus
d’acides aminés (les fonctions alcool peuvent être
estérifiée par un phosphate ou un sulfate)
 Si le peptide contient un résidu de cystéine il peut
former une liaison S-S : Pont disulfure.
 Le plus petit peptide donne la même réaction que les
acides aminés qui le compose 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

Vidéo réaction du Biuret

Propriétés biologiques
 La pluspart 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 (enzyme)
 Hydrolyse enzymatique des peptides se fait par les
peptidases (Système digestif).
 Les rôles sont nombreux, mais on peut citer :
◦ Les peptides hormonaux
◦ Les peptides de structure
◦ Les peptides antibiotiques
 Beaucoup d’antibiotiques utilisés en thérapeutique
sont des peptides synthétisés en laboratoire.

Glucagon: 29 AA. Hormone pancréatique:
Chaine monocaténaire (1 brin).
Peptides

Peptides
119
Insuline

Fin du cours ici !
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