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5-Propriétés chimiques des AA : Les propriétés sont nombreuses par suite de la présence au sein de la molécule d’un Carboxyl, d’une fonction amine sur le Cα et d’une chaine latérale plus ou complexe. 5-1 Propriétés dues à la fonction carboxylique Formation de sels : c.à.d. réaction avec les bases (ils s’obtiennent au PH > PHi) avec les bases fortes on obtient des tampons (glycine +NaOH). Formation d’esters : Réagit avec les alcools
pour former des esters (milieu acide)
Le produit obtenu est volatil
Séparation par CPG
L’hydrazine réagit avec les esters pour former des hydrazides qui sont convertit en azides (Ensemble peptide) Réduction du carboxyl : On procède la réduction de COOH en alcool primaire (Méthode de Fromageot) La réduction s’effectue par NaBH4 , LiBH4 ou Li AlH4
COOH
CH2OH
Cette méthode est utile, elle est employée pour l’identification AACT d’un peptide .les amino alcools primaires sont isolés par hydrolyse et identifiés par chromatographie de partage. Formation d’amides : a)
Formation de liaison peptidique α COOH d’un AA et la fonction α NH2 portée par le Cα d’un autre AA Réaction intéressante et fondamentale biosynthèse des peptides et des protéines b) Liaison avec NH3 (Amoniac) c) Elle correspond à la formation des amides d’AA dicarboxyliques (Glu, Asp) qui donnent ainsi les formes atoxiques GLN (animaux) ASN (végétaux). Décarboxylation Elle peut être effectuée par méthode chimique (Cao, Bao) diphénylamine ou physique (chaleur) et spécialement dans l’organisme par méthode enzymatique (décarboxylases), une faible partie d’AA subit la décarboxylation enzymatique dans les tissus animaux naissance aux amines primaires, ces derniers possèdent des fonctions biologiques particulières. CO2 His Histamine (vasodilatateur puissant libéré dans certains tissus au cours de l’hypersensibilité allergique ou inflammatoire. CO2 TRP Tryptamine : précurseur des hormones végétales auxines. CO2 Lys Cadavérine : responsable de l’odeur des cadavres. Condensation carboxyl AA avec l’ATP il forme l’aminoacyl adénylate réaction importante de la synthèse protéique.
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5.2 : Propriétés dues à la fonction amine : Désamination avec HNO2 (acide nitreux) : diazotation : Méthode de VANSLYKE. R-CH-COOH +HNO2
R-CHOH-COOH + N2 + H2O Acide alcool
NH2 Cette méthode permet le dosage volumétrique des AA (volume N2 dégagé proportionnel à la quantité AA). Donc on peut quantifier l’azote dans l’AA et la protéine αNH2 (5min). ε NH2 (1/2 Heure). N. Alkylation et N arylation : La substitution d’un atome d’hydrogène de la fonction amine par un radical aliphatique (Alkyl) ou aromatique (aryl) conduit à une fonction amine secondaire (Rôle important sur le plan biologique) COOH
NH2
CH2
CH3-NH-(CH2)4-CH NH-CH3
COOH
Sarcosine ou Nméthyl gly
ε N méthyl Lysine.
N Arylation : a)
Action du 1 fluoro 2-4 dinitrobenzène (D.N.F.B) Cette réaction est importante c’est la réaction de Fréderik SANGER (Prix nobel /1958) La fonction amine réagit avec le réactif 1 fluoro 2-4 dinitrobenzéne produisant ainsi un composé coloré (Jaune) facile à doser par spectrophotométries à 360 nm. Cette réaction permet d’identifier l’AA NT dans le peptide ou la protéine. NO2
2ON-
F
H R H+-N-CH-COOH
NO2 R O2N
NH-CH-COOH +HF
Dérivé N 2.4 dinitrophényl AA DNP.AA (couleur jaune) Identifié par chromatographie et dosé par spectrophotométrie. Remarque : Destruction du DNP-AA en présence lumière, les étapes de la réaction doivent se faire dans l’obscurité Dans le cas de la lysine le DNFB réagit soit avec NH2 porté par le Cα ou celui de la chaine latéral (ε NH2)
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Suite cours acides aminés 2012-2013 AML Réaction avec le chlorure de l’acide 1-diméthyl
b)
aminonaphtaléne-5-sulfonique. Le réactif est appelé plus simplement chlorure de dansyl. CH3
CH3
CH3
N
CH3 N
HR
milieu acide
+HN-CH-COOH Hcl SO2-Cl
SO2 R NH-CH-COOH Dansyl AA fluorescent DNS-AA.
Le DNS-AA obtenus après généralement hydrolyse du dansyl -peptide est fortement fluorescent en lumière U.V ce qui facilite son identification par chromatographie. La sensibilité de cette méthode (environ 100fois plus sensible que la méthode de SANGER) plus utilisée c) Technique d’Edman (1956) (phenyl isothiocyanate) Elle permet, dans un peptide de connaitre le AA NT puis connaître de proche en proche les AA en les détachant l’un après l’autre : c’est une méthode récurrente. Le réactif utilisé PITC (phényl isothiocyanate): réactif d’Edman H R N= C=S + N H – CH –COOH Reactif d’Edman
H R N –C-H N-CH-COOH phenyl thiohydantoique
H+
O
Clivage en milieu acide
S
S
C
C
N
NH
C
CH R
N Phénylthiohydantoine PTH -AA
NH
H HOOC
CH
Isolé par chromatographie et dosé par spectrophotométrie 3
R
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Remarque : Il existe maintenant des appareils de type séquentiel permettant l’automatisation ainsi que des micro détermination des séquences. d)
Réaction avec les aldéhydes aromatiques : Imine Ar- CH=N-CH-R +H2O
Ar-CHO +H2N-CH-R COOH
COOH Base de schiff
Les bases de schiff obtenues à partir Ar CHO permettent une réaction de transamination (grande importance biologique) Ex :Phosphate de pyridoxal (PCP-CHO) coenzyme de transaminase.
PLP-CHO+H2N-CH-R
PLP-CH2-NH2+O=C-R
COOH
Ala
COOH
Transamination
CH3-CH-COOH
Transamination A.C pyruvique
NH2
ASP
CH3-C-COOH
Acide oxaloacétique OAA CH2-CO-COOH COOH
O
Glu
A .α Céto glutarique. HOOC –(CH2)2-C-COOH O
Désamination par les enzymes : Les enzymes sont des désaminases la réaction est appelée désamination oxydative. H2N-CH-COOH R
+1/2 O2
NH3 +CO -COOH R Acide α cétonique 4
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5.3 Propriétés dues à la présence simultanée en α des fonctions COOH et NH2 : a) décarboxylation et désamination simultanée : (réaction avec la ninhydrine) O
O OH
OH + H2N – CH -COOH
OH
RCHO (dosage ) +
R
H
O
NH3
O
Première molécule de Ninhydrine
+
+
Hydrindantine (Nin. réduite)
CO2 (Gazométrie)
O OH +NH3 OH une 2éme molécule de ninhydrine O
3H2O
O
+
O
N=
O
O
Pourpre de Ruhemann ( analyse spectophotometrique) (Bleu violacé pour les AA) Jaune pour OH et OH Pro) Ninhydrine révélateur des AA (visualisé) Tous les AA donnent une coloration violette à 570 nm.Par contre la Pro et OHPro donnent une coloration jaune selon un mécanisme particulier car c’est un iminoacide ( 440nm. ) 5
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Réaction colorées d’AA. AA
NOM
Réactif Couleur
ARG
Réaction de SAKAGUCHI
α Naphtol + hypochlorite de sodium
CYS
Réaction au Nitroprussiate Réaction de Pauly Réaction d’Ehrlich
Nitroprussiate deNa dans NH4OH dilué
Rouge
HIS, TYR TRP PRO et OH PRO
Isatine
A.Sulfadiazoté en solution alcaline HCL 12 N ou fumant diméthyaminolbenzoaldehyde+acétone Isatine+ butanol+acide acétique
Rouge Rouge-Brune Bleu Bleu intense Bleu clair pour OHPRO
b) Formation de chélates : Les acides α amines donnent avec les ions cuivriques des sels complexes, les chélates de cuivre, dans lesquels les propriétés des fonctions acide et surtout basique sont masquées Coordinence
COO R-CH
Cu NH2
: Coloration bleue intense (570 nm) et l’ion Cu2+
H2N Ionique
CH-R
OOC
C’est un moyen de dosage indirect d’AA, et ceci en dosant le cuivre, car ces chélates sont solubles en milieu alcalin (Sauf MET, TRP, PHE). Les chélates sont utilisés en synthèse pour effectuer des réactions chimiques au niveau de la chaine latérale R. C) Lactamisation : en milieu acide, l’acide glutamique subit à chaud une déshydration engageant la deuxième fonction COOH le lactame obtenue est l’acide pyroglutamique. L’acide pyroglutamique existe à l’état naturel à l’extrémité de certains peptides hormonaux.
H2C HOOC
CH2 CH-COOH
HNH A. Glutamique
-H2O
H2C
CH2
O=C
CH-COOH N H 6
Pyroglutamique
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5-4 -Propriétés dues à la présence de groupes fonctionnels supplémentaire (dans la chaine R) a)
Carboxyl supplémentaire : le second carboxyl dans ASP et Glu confère une deuxième acidité abaissant le PHi. Dans la nature, le carboxyl supplémentaire est le plus souvent amidifié (ASN, GLN). En principe ce COOH n’est pas engagé dans une liaison peptidique. b) NH2 supplémentaire : (la fonction amine supplémentaire confère la basicité à certaines molécules protéiques : tels que protamines, histones -NH2 peut aussi participer à la formation de sels. c)
Fonction thiol : certains oxydants comme O2, I2, Ferricyanure conduisent à un pont disulfure
cystine.
Certains enzymes pour fonctionner exigent des groupements thiols libres. ICH2 COOH (Iodoacétate) inhibe l’activité enzymatique par blocage des groupements thiols.
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