Structures en biochimie

Structures en biochimie

a. L’atome de carbone asymétrique...2

b. Les principaux groupes d’atomes...4

c. Les acides nucléiques...11

a. L’atome C asymétrique

1. Définition

:

Exemples:

4) 5) 6) 1) 2) 3)

* *

* *

*

*

*

*

* *

*

*

* C*

H OH

CH3

C2H5

C C

Cl Cl

H H

Br

OH OH

O

HO

C C C C C C

OH O

OH OH OH OH H

H H H

H

H

H

Exercice

Marquez les atomes de carbone asymétriques d’une croix:

O OH

CH3CHOHCH2CHClCH2CHClCH3 HO O

N CH3

OH

2. Stéréoisomères Un atome C asymétrique peut présenter deux configurations différentes:

C C

A A

B B

E E

F F

Les liaisons en trait plein sont situées dans le plan du tableau, celles en pointillé vers l’arrière et celles en fuseau vers l’avant.

Les deux molécules représentées ne peuvent pas être amenées en coïncidence. Ce sont de vrais isomères.

Exercice:

Déterminer lesquelles des molécules suivantes sont des stéréoisomères et lesquelles sont identiques:

d b c

a

C C C C

H H

H H

F

F

F

F

Cl Cl

Cl

Br Br Br Cl

Br

3. Importance naturelle

Toutes les substances importantes de la biochimie possèdent des atomes de carbone asymétriques.Souvent ce n’est qu’un des deux stéréoisomères correspondant à un atome C asymétrique donné qui possède une activité biochimique.

b. Les principaux groupes d’atomes des substances biochimiques.

1. Le groupe phosphate

Composé de base: L’acide phosphorique.

+ - P O

O

O O H

H

H

Mode de liaison:

+ - P O

O

O O H

Remarque: la connexion de plusieurs groupes phosphate augmente l’énergie de la molécule:

+ -

+ -

+ -

P O

O

O O H

P O

O O H

P O

O O H

structure riche en énergie

2. Les groupes pyrannoses et furannoses.

Squelettes de base des glucides cycliques:

O O

le pyranne le furanne

Formules de base des glucides cycliques:

carbone 5 carbone 6

*

* *

*

*

* *

*

*

ou : CH2OH

HC HOHC

HOHC CHOH CHOH

O O

HC

HOHC CHOH

CHOH CH2OH

CH2

le pyrannose le furannose

Remarque:

Les atomes C marqués d’un astérisque (*) sont asymétriques. Chacun peut donc posséder deux

configurations différentes que nous shématisons en traçant le groupe OH soit vers le haut, soit vers le bas.

Un pyrannose possède donc en tout 25 = 32 isomères , un furannose 24 = 16 isomères.

Quelques représentants:

CH2OH CH2OH

O O

OH OH OH OH

OH

CH2OH O

OH

OH OH OH

CH2OH O

OH OH OH

OH O

OH OH CH2OH

D(β)- glucose D(α)- glucose D(α)- ribose D(α)- désoxyribose L(α)-désoxyribose D signifie: CH2OH vers le haut

L signifie: CH2OH vers le bas

α signifie:OH du dernier C vers le bas β signifie: OH du dernier C vers le haut

Modes de liaison:

En perdant un atome d’hydrogène, chaque groupe OH d’un glucide peut établir une liaison du type C-O...

Exemple:

CH2OH O

OH OH OH

CH2OH O

OH OH OH O

le maltose: D(α)glucose(1→4)D(α)glucose

Exercice:

1) Représenter une partie de la molécule de cellulose , poly (D(β)glucose (1→4)) 2) Représenter une partie de la molécule d’amylose , poly (D(α)glucose (1→4)) 3) Représenter le L(β)-glucose-6-phosphate

3. Les groupes purine et pyrimidine Squelettes de base:

N

N

N

N N

N H

la pyrimidine la purine

Bases pyrimidiques:

N

N

N

N NH2

O

O

O

CH3

N

N O

O

H H H

H H

C: cytosine T: thymine U: uracile Bases puriques:

N

N N

N H

NH2

N

N N

N H

NH2 O

H

G: guanine A: adénine

Mode de liaison:

N

Exemples:

1) Représenter la molécule d’A.T.P. = 5-triphosphato-1-adényl D(β)-ribose.

2) Représenter l’acide guanylique = 5-phosphato- 1-guanyl-D(β)-ribose.

4. Le groupe acide aminé Squelette de base:

C R

H C

O

O H

N

H H

Possibilités pour R:

alanine Ala

sérine Ser

thréonine Thr

méthionine Met

valine Val

leucine Leu glycine Gly H

CH3

CH2OH

CH CH3

HO

CH3SCH2CH2

CH CH3

CH3

CHCH2 CH3

CH3

phénylalanine Phe CH2

asparagine AspNH2 HOOC CH2 CH2

C O

H2N

CH2

tryptophane Try histidine His lysine Lys arginine Arg glutamine GluNH2 C

O

H2N

CH2 CH2

C HN

H2N

CH2 CH2 CH2

H2N CH2 CH2 CH2 CH2

N NH

CH2

NH

CH2

Modes de liaison

C R

H C

O

N H

Cas spécial:

proline Pro N

H C

O OH

Mode de liaison:

C O

Exercices 1)Ecrire la formule du dipeptide Phe Asp ( le bout NH2 reste toujours à gauche) 2) Ecrire la formule du tripeptide glutathion intervenant dans toutes les cellules:

GluNH2CysGly

3) Le champignon mortel ammanite phalloïde contient la protéine ammanitine:

AlaPhePheProProPhePhe ProProVal

Sachant que dans le sens des aiguilles d’une montre, il vient d’abord le groupe NH, puis le groupe CO d’un AA, on demande d’écrire la formule en bâtonnets de ce poison.

c. Les acides nucléiques

1. Le pont hydrogène

Les atomes O attirent plus fortement les électrons des liaisons qu’ils forment que l’atome H. Il s’ensuit que des liaisons OH et NH sont polarisées:

-

δ

δ

δ

δ

δ δ

δ

- +

- +

δ

O H

H N

C O

N C

Entre deux molécules ou deux parties d’une molécule, des associations électrostatiques (attraction de charges) sont donc possibles entre les δ+ (souvent H !) et δ- de molécules différentes.:

ATTRACTION ^-

+

δ

molécule 1

molécule 2

δ

H

2. La structure de l’ARN

L’ARN est la molécule apportant 1) L’information pour la synthèse des protéines à partir du noyau cellulaire sur les ribosomes

2) Les acides aminés nécessaires à la synthèse des protéines à partir du cytoplasme sur les ribosomes

Sa structure est la suivante:

B2 B3

B1

P P P

R

R R .

. .

R est le D(β)ribose, P un groupe phosphate, B1, B2,... des bases puriques ou pyrimidiques (C,G,A,U).

L’information réside dans la séquence des bases.

La liaison R - B se fait en position 1 du R

La liaison R - P - R se fait en position 5 du premier R et 4 du deuxième.

Exercice:

Représenter en détail une portion ARN comportant la séquence: CCGAUU

3. La structure de l’ADN

L’ADN est le constituant principal des chromosomes du noyau cellulaire. Il porte l’information pour la synthèse des protéines. Les protéines sont les « machines » de la cellule. L’ADN ne participe pas à la synthèse des protéines qui est régie par l’ARN.

L’ADN est formé de deux chaînons du type de l’ARN avec la seule différence que le sucre de base est le désoxyribose et les bases puriques et pyrimidiques sont C,G,A,T.

Les deux chaînons sont associés par ponts hydrogène entre les bases: T - A et C - G

Exercice

1) )Représenter les ponts H entre T et A ( deux ponts), puis entre C et G (trois ponts) 2) Représenter une portion ADN comportant sur un chaînon la séquence AACG