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# Structure et filiation des oses La filiation des oses décrit l'ensemble des réactions chimiques permettant de relier les oses entre eux, modifiant ainsi la longueur de leur chaîne carbonée, ce qui établit une relation "généalogique" entre les différentes familles d'oses [1](#page=1). ### 1.1 Modification de la chaîne carbonée des oses La filiation des oses permet deux types de modifications de la chaîne carbonée [1](#page=1): * **Allongement de la chaîne carbonée:** Passer d'un aldose à $n$ carbones à un aldose à $n+1$ carbones [1](#page=1). * **Raccourcissement de la chaîne carbonée:** Passer d'un aldose à $n$ carbones à un aldose à $n-1$ carbones [1](#page=1). Cette filiation aide à comprendre les relations entre les différents oses comme les trioses, tétroses, pentoses et hexoses [1](#page=1). ### 1.2 La synthèse de Kiliani-Fischer pour l'élongation des chaînes carbonées La synthèse de Kiliani-Fischer est une réaction clé pour allonger la chaîne carbonée des aldoses. Elle se déroule en plusieurs étapes [1](#page=1): 1. **Addition de cyanure d'hydrogène (HCN)** [1](#page=1). Le HCN s'additionne sur le groupe aldéhyde (−CHO) du sucre, qui est le premier carbone de la chaîne. Ce carbone devient alors asymétrique car il se retrouve lié à quatre groupes différents: le groupe hydroxyle (−OH) issu de la transformation du carbonyle, le groupe cyano (−CN) apporté par le HCN, l'hydrogène initial du groupe aldéhyde, et le reste de la chaîne carbonée du sucre [1](#page=1). Par exemple, si l'on part du D-érythrose (un aldose à 4 carbones), l'addition de HCN conduit à une nouvelle structure [1](#page=1). 2. **Hydrolyse du groupe cyano en acide carboxylique** [1](#page=1). L'ajout d'eau ($H_2O$) et d'un acide ($H^+$) transforme le groupe cyano (−CN) en groupe acide carboxylique (−COOH). L'azote (N) est libéré sous forme d'ammoniac ($NH_3$). Le résultat est la formation d'un acide aldonic [1](#page=1). 3. **Réduction du groupe acide carboxylique en aldéhyde** [1](#page=1). Une réduction chimique du groupe acide carboxylique (−COOH) transforme celui-ci en groupe aldéhyde (−CHO). Cette étape allonge la chaîne carbonée d'un atome [1](#page=1). Le résultat final est l'obtention d'un nouvel aldose avec une chaîne carbonée plus longue d'un carbone. Par exemple, la synthèse de Kiliani-Fischer appliquée à un aldose à 4 carbones conduit à un aldose à 5 carbones (un aldopentose) [1](#page=1). > **Tip:** Il est important de noter que l'étape d'addition du HCN peut conduire à deux stéréoisomères différents (épimères) car le nouveau carbone formé peut avoir le groupe cyano de chaque côté (à droite ou à gauche) [1](#page=1). ### 1.3 Application aux cétoses Le mécanisme d'élongation de chaîne par la synthèse de Kiliani-Fischer est également applicable aux cétoses, bien que l'élongation débute généralement à partir d'un cétotriose ou de la dihydroxyacétone [1](#page=1). --- # Cyclisation et représentation des oses La transformation des oses en solution aqueuse de formes linéaires en formes cycliques, notamment la formation d'hémiacétals et les projections de Haworth pour représenter ces cycles en 3D, incluant les conformations bateau et chaise. ### 2.1 Nombre d'isomères des oses Le nombre d'isomères pour les aldoses et les cétoses peut être calculé selon des formules spécifiques basées sur le nombre de carbones totaux et le nombre de carbones non asymétriques. * **Aldoses:** Le nombre d'isomères est de $2^{n-2}$, où $n$ est le nombre total de carbones et 2 représente le nombre de carbones non asymétriques [2](#page=2). * **Exemple:** Pour le glucose ($n=6$), le nombre d'isomères est $2^{6-2} = 2^4 = 16$, soit 8 isomères D et 8 isomères L [2](#page=2). * **Cétoses:** Le nombre d'isomères est de $2^{n-3}$, où $n$ est le nombre total de carbones et 3 représente le nombre de carbones non asymétriques [2](#page=2). * **Exemple:** Pour le fructose ($n=6$), le nombre d'isomères est $2^{6-3} = 2^3 = 8$, soit 4 isomères D et 4 isomères L [2](#page=2). ### 2.2 La cyclisation des oses En solution aqueuse ou dans les milieux biologiques, les oses comportant plus de quatre atomes de carbone existent majoritairement sous forme cyclique plutôt que linéaire. Cette transformation implique la formation d'un hémiacétal [2](#page=2). #### 2.2.1 Formation de l'hémiacétal La cyclisation se produit lorsqu'un groupe hydroxyle (−OH) d'un carbone de la même molécule attaque le carbone du groupement carbonyle (C1 pour les aldoses, C2 pour les cétoses) [2](#page=2). 1. **Attaque nucléophile:** Le groupe −OH d'un carbone (souvent C5 ou C4) attaque le carbone du carbonyle. La double liaison C=O se rompt, l'oxygène captant un proton pour former une nouvelle liaison C–O dans le cycle [2](#page=2). 2. **Formation du carbone anomérique:** Le carbone du groupement carbonyle, initialement sp2 hybridé, devient sp3 hybridé et est appelé carbone hémiacétalique. Il porte désormais un groupe hydroxyle et une liaison avec l'oxygène du cycle [2](#page=2). 3. **Cyclisation selon Tollens:** Ce processus de cyclisation est parfois appelé cyclisation selon Tollens [2](#page=2). #### 2.2.2 Types de cycles formés La nature du cycle dépend du carbone portant le groupe −OH qui réalise l'attaque : * **Cycle à six chaînons (pyranose):** Formé lorsque le groupe −OH du carbone 5 attaque le carbonyle. Il comprend 5 atomes de carbone et 1 atome d'oxygène. L'exemple typique est le D-glucopyranose [2](#page=2). * **Cycle à cinq chaînons (furanose):** Formé lorsque le groupe −OH du carbone 4 attaque le carbonyle. Il comprend 4 atomes de carbone et 1 atome d'oxygène. L'exemple typique est le D-fructofuranose [2](#page=2). ### 2.3 La projection de Haworth La projection de Haworth est une représentation schématique simplifiée en 3D des cycles des sucres [3](#page=3). #### 2.3.1 Description * L'anneau est représenté de manière quasi planaire. * L'oxygène du cycle est généralement placé en haut à droite (ou parfois en haut à gauche) [3](#page=3). * Les carbones sont numérotés dans le sens des aiguilles d'une montre, en partant du carbone anomérique (C1) [3](#page=3). #### 2.3.2 Règles de représentation Pour passer de la projection de Fischer (forme linéaire) à la projection de Haworth (forme cyclique) : * Les groupes hydroxyle (−OH) qui sont à droite dans la projection de Fischer sont représentés en bas du cycle dans la projection de Haworth [3](#page=3). * Les groupes hydroxyle (−OH) qui sont à gauche dans la projection de Fischer sont représentés en haut du cycle dans la projection de Haworth [3](#page=3). #### 2.3.3 Le carbone anomérique Le carbone C1 (dans les aldoses) devient le centre anomérique après la cyclisation. Il peut exister sous deux formes, définies par la position du groupe −OH anomérique [3](#page=3): * **Forme α (alpha):** Le groupe −OH du carbone anomérique est orienté vers le bas [3](#page=3). * **Forme β (bêta):** Le groupe −OH du carbone anomérique est orienté vers le haut [3](#page=3). ### 2.4 Conformation spatiale des oses Dans les solutions, les cycles des oses adoptent des conformations spatiales tridimensionnelles appelées "bateau" et "chaise" [3](#page=3). * Ces formes (chaise et bateau) sont en équilibre dynamique [3](#page=3). * La **forme chaise est la plus stable** [3](#page=3). * Les oses naturels se présentent préférentiellement sous leur forme chaise [3](#page=3). --- # Propriétés chimiques et réactions des oses Ce chapitre détaille les propriétés chimiques fondamentales des oses, axées sur les réactions induites par leurs fonctions carbonyle et alcool, ainsi que les dérivés qu'elles génèrent. ### 3.1 Propriétés générales des oses Les oses présentent des propriétés physiques et chimiques distinctes. Physiquement, ils sont très solubles dans l'eau en raison de leurs nombreux groupements hydroxyles et possèdent un pouvoir rotatoire spécifique en solution, utile pour leur identification et leur dosage. Leur structure est thermodégradable, conduisant à une caramélisation par chauffage. Chimiquement, leurs réactions découlent principalement de la présence de la fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) ou du groupement hémiacétalique, ainsi que des fonctions alcools [4](#page=4). ### 3.2 Réactions dues à la fonction carbonyle Ces réactions sont particulièrement importantes car elles définissent les oses comme des "sucres réducteurs" dans certains contextes. #### 3.2.1 Oxydation L'oxydation des oses peut être réalisée par des méthodes chimiques ou enzymatiques, menant à différents produits selon la force de l'oxydant. ##### 3.2.1.1 Oxydation enzymatique L'oxydation enzymatique, par exemple celle du glucose par la glucose oxydase (GOD), utilise de l'oxygène moléculaire pour oxyder spécifiquement le D-glucose en acide gluconique, produisant du peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) comme sous-produit. Cette réaction est biochimiquement significative et employée dans les tests de glycémie [4](#page=4). La réaction générale est : Glucose + O₂ → [glucose oxydase Acide gluconique + H₂O₂ [4](#page=4). Dans cette réaction, le groupement aldéhyde (–CHO) du carbone 1 (C1) du glucose est converti en une fonction acide carboxylique (–COOH) [4](#page=4). ##### 3.2.1.2 Oxydation chimique douce L'oxydation chimique douce d'un aldose transforme le groupement aldéhyde (–CHO) en fonction acide carboxylique (–COOH) sans affecter les autres groupements hydroxyles de la molécule. Les réactifs couramment utilisés incluent le dibrome (Br₂/H₂O) [4](#page=4) [5](#page=5). La réaction générale est : Aldéhyde → Acide d'aldose [4](#page=4). Exemple: Le D-glucose est oxydé en acide D-gluconique par cette méthode [4](#page=4). ##### 3.2.1.3 Oxydation chimique forte L'oxydation forte des aldoses, généralement réalisée avec des oxydants puissants comme l'acide nitrique (HNO₃) et souvent à chaud, affecte à la fois le carbone 1 (oxydation du –CHO en –COOH) et le carbone terminal (C6 pour un hexose, oxydation du –CH₂OH en –COOH). Le produit obtenu est un acide dicarboxylique, appelé acide aldarique [5](#page=5). La réaction générale pour un aldose est : HOCH₂–(CHOH)₄–CHO + HNO₃ → (chaleur) HOOC–(CHOH)₄–COOH + H₂O [5](#page=5). Chez les cétoses, l'oxydation forte par l'acide nitrique entraîne une coupure de la chaîne carbonée autour du groupement cétone, produisant des acides plus courts. Par exemple, le D-fructose peut être coupé en acide glycolique et acide tartrique [6](#page=6). ##### 3.2.1.4 Oxydation par les sels de métaux lourds Des réactifs comme la liqueur de Fehling ou la solution de Tollens utilisent des ions de métaux lourds (Cu²⁺ ou Ag⁺) en milieu alcalin pour oxyder les oses. Les aldoses sont dits "réducteurs" car ils réduisent ces ions métalliques tout en étant eux-mêmes oxydés [6](#page=6). Le principe est une réaction d'oxydo-réduction : Ose (réducteur) + Sel métallique (oxydant) → Acide + Métal réduit [6](#page=6). Les aldoses, possédant un groupement aldéhyde libre ou capable de se régénérer en milieu basique, réduisent ces réactifs. Les cétoses, en revanche, ne possèdent pas de groupement aldéhyde. Cependant, en milieu basique, certains cétoses (comme le fructose) peuvent s'isomériser en aldoses (glucose ou mannose), leur permettant ainsi de réduire indirectement ces réactifs [6](#page=6). #### 3.2.2 Réduction La réduction des oses transforme la fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) en une fonction alcool, produisant des polyols [7](#page=7). ##### 3.2.2.1 Réduction des aldoses La réduction du groupement aldéhyde (–CHO) d'un aldose par des agents réducteurs comme le borohydrure de sodium (NaBH₄) conduit à la formation d'un alcool primaire. Le carbone du groupe aldéhyde devient ainsi un alcool primaire (–CH₂OH), transformant l'aldose en un polyol [7](#page=7). ##### 3.2.2.2 Réduction des cétoses De même, la réduction du groupement cétone (–CO–) d'un cétose par des agents réducteurs comme le borohydrure forme un alcool secondaire (–CHOH–). Le cétose est alors transformé en un polyol [7](#page=7). #### 3.2.3 Condensation Les réactions de condensation impliquent la formation d'une liaison covalente entre une fonction hydroxyle (–OH) d'un ose et un autre groupement fonctionnel (–OH, –NH₂), avec élimination d'une molécule d'eau. Ces réactions sont fondamentales pour la formation de liaisons glycosidiques et hétérosides [8](#page=8). ##### 3.2.3.1 Condensation avec un autre ose (Holoside) Lorsque la fonction hydroxyle d'un ose réagit avec celle d'un autre ose, on forme un disaccharide, un oligosaccharide ou un polysaccharide. La liaison formée est une liaison O-glycosidique, impliquant le carbone anomérique [8](#page=8). Exemple: Glucose + Glucose → Maltose (liaison α-1,4-glycosidique) + H₂O. Le produit est un holoside car composé uniquement de sucres [8](#page=8). ##### 3.2.3.2 Condensation avec un alcool ou un phénol (O-hétéroside) Si le partenaire de condensation n'est pas un sucre mais un alcool (R–OH) ou un phénol, on obtient un O-hétéroside [8](#page=8). Exemple: Sucre + R–OH → O-hétéroside + H₂O [8](#page=8). ##### 3.2.3.3 Condensation avec une amine (N-hétéroside) La condensation peut également se produire avec un groupement amine (–NH₂), formant un N-hétéroside. Cette réaction est cruciale en biochimie, notamment dans la formation des nucléosides des acides nucléiques (ADN et ARN), qui sont des N-hétérosides constitués d'un sucre et d'une base azotée [8](#page=8). ### 3.3 Réactions dues aux fonctions alcools Les groupements hydroxyles des oses participent également à plusieurs réactions importantes. #### 3.3.1 Estérification L'estérification est la réaction d'un groupement hydroxyle avec un acide pour former un ester et de l'eau. Les oses peuvent être estérifiés par divers acides, tels que l'acide phosphorique, l'acide sulfurique ou des acides carboxyliques [9](#page=9). Exemple: La formation de glucose 6-phosphate est une estérification du –OH en C6 du glucose par l'acide phosphorique [9](#page=9). Réaction chimique: Glucose + H₃PO₄ → Glucose 6-phosphate + H₂O [9](#page=9). Cette réaction est une étape clé dans le métabolisme énergétique, notamment la glycolyse [9](#page=9). #### 3.3.2 Déshydratation en milieu acide En présence d'un acide fort et de chaleur, les oses subissent une déshydratation intramoléculaire, perdant des molécules d'eau. Cette réaction conduit à la cyclisation de la molécule et à la formation de produits aromatiques comme le furfural (à partir des pentoses) ou l'hydroxyméthylfurfural (HMF) (à partir des hexoses) [10](#page=10). La réaction générale est : Ose → (acide fort + chaleur) Furfural / HMF + H₂O [10](#page=10). Exemples : * Ribose (pentose) → Furfural + 3 H₂O [10](#page=10). * Glucose (hexose) → Hydroxyméthylfurfural + 3 H₂O [10](#page=10). --- # Structure et classification des osides Un oside est une molécule glucidique complexe dont l'hydrolyse libère soit des oses identiques ou différents, soit des oses et une molécule non glucidique. Ils se divisent en holosides et hétérosides, selon leur composition [11](#page=11). ### 4.1 Les holosides Les holosides sont formés exclusivement d'oses unis par une liaison osidique [11](#page=11). #### 4.1.1 La liaison osidique La liaison osidique est une liaison covalente formée entre le carbone anomérique (C1) d'un ose et un groupement hydroxyle (–OH) d'un autre ose. Sa nature dépend de [11](#page=11): 1. La nature des oses liés (ex: glucose + galactose) [11](#page=11). 2. La forme cyclique de chaque ose: pyranose (cycle à 6 atomes) ou furanose (cycle à 5 atomes) [11](#page=11). 3. La configuration anomérique: $\alpha$ (si le –OH anomérique est en bas du plan) ou $\beta$ (si le –OH anomérique est en haut du plan) [11](#page=11). #### 4.1.2 Classification des holosides Les holosides sont classés en oligosides (2 à 10 oses) et polyosides (>10 oses) [11](#page=11). * **Oligosides**: Ils comprennent les diholosides, qui sont des disaccharides formés par la liaison de deux oses [11](#page=11). * **Diholosides réducteurs**: Ils se forment lorsque le carbone anomérique d'un ose se lie à un groupement –OH d'un autre ose, mais que le carbone anomérique du second ose reste libre. Ce dernier peut encore réduire les sels métalliques. Ces diholosides peuvent exister sous forme $\alpha$ ou $\beta$ car un carbone anomérique reste libre [11](#page=11). * **Diholosides non réducteurs**: Ils se forment lorsque les carbones anomériques des deux oses sont engagés dans la liaison osidique, n'en laissant aucun de libre [11](#page=11). #### 4.1.3 Nomenclature des osides La nomenclature d'un oside indique si la fonction hémiacétalique est libre ou engagée [12](#page=12). * Le suffixe **-ose** indique que l'ose a sa fonction hémiacétalique libre, c'est un sucre réducteur [12](#page=12). * Le suffixe **-osyl** désigne le premier ose d'un diholoside dont la fonction hémiacétalique est engagée dans la liaison [12](#page=12). * Le suffixe **-oside** indique que la fonction hémiacétalique du dernier ose est engagée, le sucre peut être non réducteur [12](#page=12). **Exemples de nomenclature :** * **Lactose**: Diholoside réducteur composé de D-galactose et D-glucose, liés par une liaison $\beta$(1→4) [12](#page=12). * Nom chimique: D-galactopyranosyl ($\beta \to$4)D-glucopyranose. Le lactose est réducteur car le glucose a son carbone anomérique libre [12](#page=12). * **Saccharose**: Diholoside non réducteur composé de glucose et fructose, liés par une liaison $\alpha$(1→$\beta$2) [12](#page=12). * Nom chimique: D-glucopyranosyl ($\alpha \to\beta$)D-fructofuranoside. Les deux carbones anomériques (C1 du glucose et C2 du fructose) sont engagés, rendant le saccharose non réducteur. C'est le sucre de table [12](#page=12) [13](#page=13). * **Maltose**: Diholoside réducteur composé de deux molécules de D-glucose, liées par une liaison $\alpha$(1→4) [13](#page=13). * Nom chimique: D-glucopyranosyl ($\alpha \to$4)D-glucopyranose. Le second glucose garde son C1 libre, il est donc réducteur. C'est un produit de la digestion de l'amidon ou du glycogène [13](#page=13). > **Tip:** La notation (1→4) est une forme simplifiée de la liaison osidique où les numéros indiquent les carbones impliqués. $\alpha \to 4$ spécifie la configuration anomérique du premier ose engagé [13](#page=13) [15](#page=15). #### 4.1.4 Les polysides (polysaccharides) Les polysides sont de grands glucides complexes formés par la condensation de nombreuses molécules d'oses. Ils jouent des rôles de réserve énergétique (amidon, glycogène), structurel (cellulose, chitine) ou spécifique (acide hyaluronique, héparine) [14](#page=14). Les polysides se distinguent par : 1. Le type d'oses constitutifs (identiques ou différents) [14](#page=14). 2. Le type de liaison osidique ($\alpha$ ou $\beta$, et les positions des carbones: 1→4, 1→6, etc.) [14](#page=14). 3. La structure de la chaîne (linéaire ou ramifiée) [14](#page=14). **Grandes familles de polysides :** * **Homopolysides**: Formés d'un seul type d'ose [14](#page=14). | Exemple | Oses constitutifs | Type de liaison | Structure | Rôle | | :--------- | :---------------- | :------------------------ | :------------------------ | :----------------------------- | | Amidon | Glucose | $\alpha$(1→4) et $\alpha$(1→6) | Ramifiée et linéaire | Réserve énergétique végétale | | Glycogène | Glucose | $\alpha$(1→4) et $\alpha$(1→6) | Fortement ramifiée | Réserve énergétique animale | | Cellulose | Glucose | $\beta$(1→4) | Linéaire | Rôle structural (paroi végétale)| ### 4.2 Les hétérosides Un hétéroside est une molécule composée de deux parties: une partie glucidique (ose ou oside) et une partie non glucidique appelée aglycone. Ces deux parties sont unies par une liaison osidique. L'hydroxyle du carbone anomérique du sucre se lie à un atome de la partie aglycone [15](#page=15). Selon l'atome de l'aglycone participant à la liaison, on distingue plusieurs types d'hétérosides [15](#page=15): * **O-hétérosides**: Liaison de l'ose à un atome d'oxygène (O) de l'aglycone. Exemples: liaisons ose–sérine/thréonine dans les glycoprotéines [15](#page=15). * **N-hétérosides**: Liaison de l'ose à un atome d'azote (N) de l'aglycone. Exemples: nucléosides (adénosine: ribose + adénine) dans l'ADN et l'ARN [15](#page=15). * **C-hétérosides**: Liaison de l'ose à un atome de carbone (C) de l'aglycone. Exemples: certains pigments végétaux [15](#page=15). * **S-hétérosides**: Liaison de l'ose à un atome de soufre (S) de l'aglycone. Exemples: composés soufrés des plantes alliacées [15](#page=15). #### 4.2.1 L'aglycone L'aglycone est la partie non glucidique associée au sucre. Elle peut être de différents types [15](#page=15): * **Lipide**: Forme des **glycolipides**, présents dans les membranes cellulaires [15](#page=15). * **Protéine**: Forme des **glycoprotéines**, **protéoglycanes**, etc., jouant des rôles variés (structure, reconnaissance, enzymes) [15](#page=15). * **Peptides + polysaccharides**: Forme des **peptidoglycanes**, constituant la paroi bactérienne [15](#page=15). * **Fixation non enzymatique de glucose sur une protéine**: Forme des **protéines glyquées**, agissant comme marqueurs biologiques (ex: HbA1c) [15](#page=15). #### 4.2.2 Exemples d'hétérosides | Type d'hétéroside | Liaison | Exemple typique | Où trouve-t-on ? | | :---------------- | :----------------------- | :-------------------------------------------- | :------------------------------------------------------------ | | Ose + Protéine | Glycoprotéine | Récepteurs membranaires, hormones | Cellules | | Ose + Lipide | Glycolipide | Membrane cellulaire (ex: globules rouges) | Membrane cellulaire | | Ose + Base azotée | Nucléoside | Adénosine (base + ribose) | ADN, ARN | Dans les cellules, les hétérosides sont impliqués dans l'identification cellulaire (glycolipides), la communication (glycoprotéines) et le stockage/transmission de l'information génétique (nucléosides) [16](#page=16). --- # Lipides : définition, classification et propriétés Ce chapitre introduit les lipides, en détaillant leur nature hydrophobe, leur composition générale, leur classification en lipides simples et complexes, ainsi que leurs propriétés physico-chimiques fondamentales. ### 5.1 Définition des lipides Les lipides sont des composés organiques majoritairement constitués de carbone (C), d'hydrogène (H) et d'oxygène (O). Leur caractéristique essentielle est leur nature hydrophobe, ce qui signifie qu'ils n'interagissent pas avec les molécules d'eau. Ils sont également insolubles dans l'eau, qui est une molécule polaire, mais se dissolvent bien dans des solvants non polaires tels que le chloroforme, l'éther ou le benzène [17](#page=17). La structure générale de la majorité des lipides comprend deux parties principales : 1. Des acides gras: de longues chaînes d'atomes de carbone terminées par un groupe acide (-COOH) [17](#page=17). 2. Un alcool: souvent le glycérol, qui possède un ou plusieurs groupes hydroxyle (-OH) [17](#page=17). La liaison entre un acide gras et un alcool forme un ester, qui est la base chimique de nombreux lipides comme les graisses et les huiles [17](#page=17). Certains composés, bien que dépourvus d'acides gras, sont classés parmi les lipides en raison de leur caractère hydrophobe. Cela inclut les stéroïdes (cholestérol, hormones stéroïdes) et les vitamines liposolubles (vitamines E, D, K, A) [17](#page=17). Les rôles principaux des lipides incluent l'isolement et la protection des organes. Ils constituent une réserve de graisse dans le tissu adipeux, agissant comme une barrière isolante thermique pour maintenir la température corporelle et comme un amortisseur mécanique protégeant les organes vitaux des chocs [17](#page=17). ### 5.2 Classification des lipides Les lipides sont classés en deux grandes catégories selon leur composition chimique: les lipides simples et les lipides complexes [19](#page=19). #### 5.2.1 Lipides simples (ou homolipides) Ces lipides sont composés uniquement de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Ils résultent de la réaction d'estérification entre des acides gras et un alcool. La formule générale de leur formation est [19](#page=19) [29](#page=29): $$ \text{Acide gras} + \text{Alcool} \rightarrow \text{Lipide simple} + \text{H}_2\text{O} $$ Les principales classes de lipides simples sont déterminées par le type d'alcool utilisé : ##### 5.2.1.1 Glycérides L'alcool impliqué est le glycérol (propane-1,2,3-triol). Chaque molécule de glycérol peut se lier à un, deux ou trois acides gras pour former des mono-, di-, ou triglycérides [19](#page=19) [29](#page=29). | Type de glycéride | Composition | Exemple | Rôle | | :---------------- | :--------------------------- | :----------------------------------- | :------------------------------------------------------- | | Monoglycéride | 1 acide gras + 1 glycérol | Intermédiaire dans la digestion | | | Diglycéride | 2 acides gras + 1 glycérol | Rare | | | Triglycéride | 3 acides gras + 1 glycérol | Graisses, huiles | Réserve d'énergie, isolation thermique, protection | [29](#page=29). Les graisses animales et les huiles végétales sont principalement des triglycérides [29](#page=29). ##### 5.2.1.2 Cérides (ou cires) L'alcool est un alcool à longue chaîne, généralement composé de 16 à 30 atomes de carbone. Ces lipides forment les cires, que l'on retrouve sur la peau, les feuilles ou les plumes [19](#page=19) [29](#page=29). Exemples : * Cire d'abeille: protège les rayons de la ruche [29](#page=29). * Sébium (cire cutanée): protège la peau et les poils contre la déshydratation [29](#page=29). * Cires végétales: limitent l'évaporation sur les feuilles [29](#page=29). Le rôle principal des cérides est la protection et l'imperméabilisation contre l'eau et les agents extérieurs [19](#page=19) [29](#page=29). La réaction de formation d'un céride implique un acide gras et un alcool gras, produisant un ester cireux et de l'eau : $$ \text{CH}_3–(\text{CH}_2)_{14}–\text{C}(=\text{O})–\text{OH} + \text{HO}–\text{CH}_2–(\text{CH}_2)_{14}–\text{CH}_3 \rightarrow \text{CH}_3–(\text{CH}_2)_{14}–\text{C}(=\text{O})–\text{O}–\text{CH}_2–(\text{CH}_2)_{14}–\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} $$ Un exemple concret est la combinaison de l'acide palmitique (16 carbones) et de l'alcool cétylique (16 carbones) pour former le palmitate de cétyle, une cire naturelle [37](#page=37). Propriétés physico-chimiques des cérides : * **Solides à température ambiante**: leurs longues chaînes carbonées s'empilent efficacement, leur conférant un point de fusion élevé [37](#page=37). * **Très insolubles dans l'eau**: elles possèdent peu de groupes polaires, ce qui rend leur interaction avec l'eau minimale [37](#page=37). ##### 5.2.1.3 Stérides L'alcool constituant les stérides est un stérol, dont le cholestérol est le plus connu. L'union d'un acide gras avec le cholestérol forme un stéride (ou ester de cholestérol) [29](#page=29). Rôles : * Forme de stockage et de transport du cholestérol dans l'organisme [29](#page=29). * Présents dans les membranes cellulaires et les hormones stéroïdiennes [29](#page=29). #### 5.2.2 Lipides complexes Ces lipides contiennent, en plus de C, H, et O, des éléments tels que le phosphore (P) ou l'azote (N). Ils sont souvent des constituants essentiels des membranes cellulaires [19](#page=19). ##### 5.2.2.1 Glycérophospholipides Ils sont constitués de glycérol, de deux acides gras, et d'un groupe phosphate. Le groupe phosphate peut être lié à un composé azoté. Leur rôle principal est la structure des membranes cellulaires [19](#page=19). ##### 5.2.2.2 Sphingolipides Ces lipides sont formés d'une base appelée sphingosine, d'un acide gras, et parfois d'un groupement phosphate. Ils sont particulièrement présents dans le système nerveux, notamment dans la gaine de myéline [19](#page=19). ##### 5.2.2.3 Glycolipides Les glycolipides sont formés de la combinaison d'un lipide et d'un glucide (sucre). Ils sont situés à la surface des membranes cellulaires et jouent un rôle clé dans la reconnaissance et la communication entre les cellules [19](#page=19). ### 5.3 Propriétés physico-chimiques des lipides Les lipides peuvent présenter différentes caractéristiques de solubilité : * **Hydrophobes**: totalement insolubles dans l'eau (exemples: triglycérides, cires) [19](#page=19). * **Amphiphiles**: possèdent une partie hydrophile (affinité pour l'eau) et une partie hydrophobe (repulsion de l'eau). Cette propriété est typique des phospholipides et des glycolipides [19](#page=19). > **Tip :** La distinction entre lipides simples et complexes repose sur la présence d'atomes autres que C, H, et O, comme P ou N, ce qui est crucial pour leur fonction dans les membranes biologiques. > **Example :** Les triglycérides, formes de stockage d'énergie, sont de parfaits exemples de lipides simples hydrophobes. En revanche, les phospholipides, composants majeurs des membranes, sont amphiphiles, leur permettant de former des bicouches lipidiques en milieu aqueux. --- # Acides gras : structure, nomenclature et propriétés Les acides gras sont des molécules amphipathiques composées d'une chaîne carbonée hydrophobe et d'une tête carboxylique hydrophile, dont la structure, la nomenclature et les propriétés physico-chimiques varient en fonction de la longueur de la chaîne et de la présence ou non de doubles liaisons. ### 6.1 Définition et structure générale des acides gras Un acide gras est un acide monocarboxylique dont la structure se compose de deux parties distinctes : * Une fonction acide carboxylique (–COOH), qui est polaire et donc hydrophile (soluble dans l'eau) [20](#page=20). * Un radical R, qui est une chaîne carbonée (hydrocarbonée), non polaire et donc hydrophobe (insoluble dans l'eau) [20](#page=20). La formule générale d'un acide gras est donc R–COOH, où R représente la chaîne carbonée [20](#page=20). #### 6.1.1 Caractéristiques générales des chaînes carbonées Les chaînes carbonées des acides gras présentent plusieurs caractéristiques communes : * **Chaîne linéaire**: Les carbones sont généralement reliés les uns aux autres sans ramification [20](#page=20). * **Nombre pair de carbones**: Les acides gras sont synthétisés à partir d'unités de deux carbones (acétyl-CoA), ce qui conduit à un nombre pair d'atomes de carbone dans la chaîne [20](#page=20). * **Longueur de chaîne**: Les acides gras naturels comportent typiquement entre 14 et 24 atomes de carbone [20](#page=20). * **Degré d'insaturation**: La chaîne peut être totalement saturée (sans double liaison) ou insaturée (avec une ou plusieurs doubles liaisons). Jusqu'à 6 doubles liaisons peuvent être présentes [20](#page=20). * **Formes possibles**: Ils peuvent être linéaires, ramifiés ou cycliques [20](#page=20). * **Non hydrolysables**: Contrairement aux lipides complexes, les acides gras ne peuvent pas être hydrolysés en sous-unités plus petites [20](#page=20). #### 6.1.2 Ionisation du groupement carboxyle Dans l'eau, à un pH physiologique d'environ 7,4, le groupement carboxyle (–COOH) peut perdre son proton (H⁺) pour former un ion carboxylate (–COO⁻). Cette ionisation rend cette partie de la molécule chargée négativement et donc hydrosoluble, tandis que la chaîne hydrocarbonée reste hydrophobe et insoluble. La réaction est la suivante [20](#page=20): $R–COOH \leftrightarrow R–COO^{-} + H^{+}$ [20](#page=20). ### 6.2 Nomenclature des acides gras La nomenclature des acides gras repose sur leur structure, notamment la présence ou l'absence de doubles liaisons et le nombre de carbones. #### 6.2.1 Acides gras saturés Les acides gras saturés ne possèdent aucune double liaison carbone-carbone dans leur chaîne carbonée. Leur chaîne est entièrement saturée en hydrogène [21](#page=21) [22](#page=22). ##### 6.2.1.1 Formule générale et exemples La formule générale des acides gras saturés est $C_nH_{2n}O_2$ ou $CH_3–(CH_2)_n–COOH$. Ils ont généralement un nombre pair de carbones [21](#page=21). * **Acide palmitique** : * Nom d'usage: Acide palmitique [22](#page=22). * Nom systématique: Acide n-hexadécanoïque [22](#page=22). * Symbole: C16:0 [22](#page=22). * Formule brute: $C_{16}H_{32}O_2$ [22](#page=22). * Formule développée: $CH_3–(CH_2)_{14}–COOH$ [22](#page=22). * Interprétation du symbole C16:0: 16 carbones, 0 double liaison [22](#page=22). * **Acide stéarique** : * Nom d'usage: Acide stéarique [22](#page=22). * Nom systématique: Acide n-octadécanoïque [22](#page=22). * Symbole: C18:0 [22](#page=22). * Formule brute: $C_{18}H_{36}O_2$ [22](#page=22). * Formule développée: $CH_3–(CH_2)_{16}–COOH$ [22](#page=22). * Interprétation du symbole C18:0: 18 carbones, 0 double liaison [22](#page=22). Le préfixe "n-" devant le nom systématique indique une chaîne linéaire et non ramifiée [22](#page=22). ##### 6.2.1.2 Acides gras saturés représentatifs | Acide gras | Notation | Nombre de carbones | Source principale | | :------------- | :------- | :----------------- | :----------------------------------------------------- | | Acide palmitique | C16:0 | 16 | Graisses animales, huile de palme | [21](#page=21). | Acide stéarique | C18:0 | 18 | Graisses animales, chocolat | [21](#page=21). | Acide butyrique | C4:0 | 4 | Beurre, métabolisme bactérien | [21](#page=21). | Acide lignocérique | C24:0 | 24 | Lipides du tissu nerveux | [21](#page=21). #### 6.2.2 Acides gras insaturés Les acides gras insaturés possèdent au moins une double liaison carbone-carbone dans leur chaîne carbonée [22](#page=22). ##### 6.2.2.1 Formule générale et caractéristiques La formule générale des acides gras insaturés est $C_nH_{2n-2x}O_2$, où $x$ représente le nombre de doubles liaisons. La longueur de chaîne se situe généralement entre 16 et 20 carbones. La première double liaison se trouve fréquemment entre les carbones 9 et 10. Les doubles liaisons sont généralement séparées par au moins un groupement méthylène (–CH₂–) [22](#page=22). ##### 6.2.2.2 Classification selon le nombre de doubles liaisons * **Acides gras mono-insaturés (AGMI)**: Ils ne possèdent qu'une seule double liaison, souvent située en position C9-C10 [23](#page=23). * **Acide oléique** : * Notation: C18:1Δ9 (ou ω9) [23](#page=23). * Formule développée: $CH_3-(CH_2)_7-CH=CH-(CH_2)_7-COOH$ [23](#page=23). * Ces acides gras sont souvent liquides à température ambiante et présents dans les huiles végétales [23](#page=23). * **Acides gras poly-insaturés (AGPI)**: Ils comportent plusieurs doubles liaisons, toujours séparées par un ou plusieurs groupements méthylènes (–CH₂–). Ils sont essentiels et doivent être apportés par l'alimentation [23](#page=23). | Acide gras | Symbole | Localisation des doubles liaisons | Famille | | :------------------ | :------- | :-------------------------------- | :------ | | Acide linoléique | C18:2Δ9,12 | Δ9, Δ12 | ω6 | | Acide α-linolénique | C18:3Δ9,12,15 | Δ9, Δ12, Δ15 | ω3 | Ces acides gras jouent des rôles importants dans le développement, la synthèse de molécules chimiques et le fonctionnement cardiovasculaire [23](#page=23). ##### 6.2.2.3 Systèmes de numérotation des doubles liaisons Il existe deux systèmes pour indiquer la position des doubles liaisons : * **Notation Δ (Delta)**: Cette notation indique la position de la double liaison par rapport au groupe carboxyle (COOH), qui est le carbone 1. Par exemple, C18:1Δ9 signifie que la double liaison se situe entre le carbone 9 et le carbone 10 [23](#page=23). * **Notation ω (Oméga)**: Cette notation indique la position de la double liaison par rapport au méthyle terminal (CH₃), appelé carbone ω. Par exemple, C18:1ω9 signifie que la double liaison se trouve sur le 9ème carbone compté à partir du CH₃ terminal [23](#page=23). #### 6.2.3 Configurations cis et trans des doubles liaisons La double liaison C=C dans les acides gras insaturés confère une certaine rigidité à la chaîne et limite la rotation autour de cette liaison. Deux configurations sont possibles [24](#page=24): * **Configuration Cis**: Les deux atomes d'hydrogène sont du même côté de la double liaison. Cela entraîne un coudage ou un pli de la chaîne carbonée, empêchant un empaquetage serré des molécules. Les acides gras cis sont donc généralement liquides à température ambiante [24](#page=24). * **Configuration Trans**: Les deux atomes d'hydrogène sont de part et d'autre de la double liaison. La chaîne reste plus linéaire, ressemblant ainsi à un acide gras saturé. Les acides gras trans sont donc généralement solides à température ambiante [24](#page=24). ### 6.3 Propriétés physico-chimiques des acides gras Les propriétés physiques des acides gras dépendent principalement de la longueur de leur chaîne carbonée et de leur degré d'insaturation [26](#page=26). #### 6.3.1 Solubilité dans l'eau La solubilité des acides gras dans l'eau est limitée en raison de leur caractère amphipathique [26](#page=26). * La tête carboxylique (–COOH) est hydrophile et aime l'eau. * La chaîne carbonée (–CH₂–) est hydrophobe et repousse l'eau. Plus la chaîne hydrocarbonée est longue, plus la partie hydrophobe domine, et moins l'acide gras est soluble dans l'eau [26](#page=26). * Les chaînes courtes (C4, C6) sont solubles dans l'eau [26](#page=26). * Les chaînes longues (> C10) sont pratiquement insolubles dans l'eau [26](#page=26). La présence de doubles liaisons augmente légèrement la solubilité car elle empêche les molécules de se serrer [26](#page=26). #### 6.3.2 Densité Les acides gras ont une densité légèrement inférieure à celle de l'eau, généralement entre 0,8 et 0,95 g/cm³. C'est pourquoi les huiles flottent à la surface de l'eau [26](#page=26). | Liquide | Masse volumique (g/ml) | | :--------------- | :-------------------- | | Huile d’olive | 0,92 | | Térébenthine | 0,86 | | Essence | 0,69 | #### 6.3.3 Point de fusion Le point de fusion est la température à laquelle un corps solide passe à l'état liquide. Deux facteurs influencent le point de fusion des acides gras [27](#page=27): * **Longueur de la chaîne carbonée**: Une chaîne carbonée plus longue permet des interactions intermoléculaires plus fortes, nécessitant plus de chaleur pour séparer les molécules. Par conséquent, le point de fusion augmente avec la longueur de la chaîne [27](#page=27). * Chaîne courte (moins de 10 C): Liquide à température ambiante [27](#page=27). * Chaîne longue (plus de 10 C): Solide à température ambiante [27](#page=27). Les graisses solides comme le beurre contiennent des acides gras longs et saturés, tandis que les huiles liquides contiennent des acides gras courts ou insaturés [27](#page=27). * **Degré d'insaturation (présence de doubles liaisons)**: Chaque double liaison crée un "pli" dans la chaîne, ce qui empêche les molécules de s'emboîter efficacement. Les interactions intermoléculaires sont donc plus faibles, ce qui abaisse le point de fusion. Plus il y a de doubles liaisons, plus le point de fusion est bas et plus la substance est liquide [27](#page=27). #### 6.3.4 Propriétés chimiques Les réactions chimiques des acides gras sont principalement dues à deux éléments : la fonction acide carboxylique (–COOH) et les doubles liaisons (C=C) présentes dans les acides gras insaturés. ##### 6.3.4.1 Réactions dues à la fonction acide (–COOH) * **Formation de sels alcalins (savons)**: La réaction d'un acide gras avec une base forte (comme NaOH ou KOH) forme un sel d'acide gras, appelé savon, et de l'eau [27](#page=27). $R–COOH + NaOH \rightarrow R–COO^{-}Na^{+} + H_2O$ [27](#page=27). Le sel (savon) est amphipathique: la partie $R–COO^{-}$ est hydrophobe, tandis que le cation $Na^{+}$ est hydrophile, ce qui confère aux savons leurs propriétés détergentes [27](#page=27). * **Estérification**: La réaction d'un acide gras avec un alcool forme un ester et de l'eau. Cette réaction est fondamentale dans la formation des lipides complexes. Par exemple, les triglycérides (graisses neutres) se forment lorsque trois acides gras se lient à une molécule de glycérol (un alcool) [28](#page=28). $R–COOH + R'–OH \rightarrow R–COO–R' + H_2O$ [28](#page=28). ##### 6.3.4.2 Réactions dues à la présence de doubles liaisons (C=C) Ces réactions ne concernent que les acides gras insaturés. * **Hydrogénation**: L'hydrogénation consiste à ajouter de l'hydrogène ($H_2$) sur les doubles liaisons. Ce processus supprime les doubles liaisons, transformant un acide gras insaturé en acide gras saturé [28](#page=28). $CH_2=CH–CH=CH–CH + H_2 \rightarrow CH_3–CH_2–CH_2–CH_2–CH_2$ [28](#page=28). Un exemple pratique est l'hydrogénation d'huiles végétales (liquides, insaturées) pour produire de la margarine (solide, saturée) [28](#page=28). * **Oxydation**: L'oxydation des acides gras insaturés (par exemple, avec du permanganate de potassium, $KMnO_4$) conduit à la rupture des doubles liaisons. On obtient alors des acides carboxyliques. Chaque double liaison donne naissance à un acide simple et un diacide (portant deux fonctions –COOH) [28](#page=28). $R–CH=CH–R'–COOH + KMnO_4 \rightarrow R–COOH + HOOC–R'–COOH$ [28](#page=28). Cette réaction explique le rancissement des graisses lorsqu'elles s'oxydent à l'air [28](#page=28). --- # Triglycérides et stérides Les triglycérides et les stérides sont deux classes importantes de lipides, jouant des rôles cruciaux dans le stockage d'énergie, la structure cellulaire et diverses fonctions physiologiques [30](#page=30) [31](#page=31) [32](#page=32) [33](#page=33). ### 7.1 Les glycérides (ou acylglycérols) #### 7.1.1 Définition et formation Les glycérides sont des esters formés par la réaction entre le glycérol et un ou plusieurs acides gras. Le glycérol est un triol possédant trois groupes hydroxyles (-OH). Les carbones du glycérol sont nommés $\alpha$ (premier carbone), $\beta$ (carbone central) et $\alpha'$ (dernier carbone) [30](#page=30). La réaction générale d'estérification est la suivante : G y é + d gras→G y é d +H S d g y é #### 7.1.2 Types de glycérides Selon le nombre d'acides gras estérifiés au glycérol, on distingue plusieurs types de glycérides : | Type de glycéride | Nombre d'acides gras | Exemple | Remarque | | :---------------- | :------------------- | :------ | :------- | | Monoglycéride | 1 | | Intermédiaire digestif, amphipathique | | Diglycéride | 2 | | Intermédiaire métabolique, amphipathique | | Triglycéride | 3 | | Graisses et huiles, très hydrophobe | On distingue également les glycérides simples (ou homogènes), où tous les acides gras sont identiques (R₁ = R₂ = R₃), des glycérides mixtes (ou hétérogènes), où les acides gras sont différents (R₁ ≠ R₂ ≠ R₃). L'acide tripalmitique est un exemple de glycérides simples, tandis que l'acide palmito-oléostéarique est un exemple de glycérides mixtes [30](#page=30). #### 7.1.3 Propriétés physiques * **Solubilité**: Les monoglycérides et les diglycérides sont amphipathiques, possédant une partie hydrophile (glycérol) et une partie hydrophobe (acides gras). Les triglycérides sont totalement hydrophobes; ils sont insolubles dans l'eau mais solubles dans les solvants organiques comme l'éther ou le chloroforme [31](#page=31). * **Point de fusion**: Il dépend du type d'acides gras. Les acides gras saturés conduisent à des solides à température ambiante (graisses), tandis que les acides gras insaturés conduisent à des liquides à température ambiante (huiles) [31](#page=31). #### 7.1.4 Réactions chimiques a) **Hydrolyse acide ou enzymatique** : T g y é d +3H →G y é +3 d gras C'est une réaction naturelle observée lors de la digestion par les lipases [31](#page=31). b) **Hydrolyse alcaline (saponification)** : T g y é d +3N H→G y é +3S Cette réaction est utilisée industriellement pour la fabrication de savons [31](#page=31). #### 7.1.5 Rôles des triglycérides Les triglycérides (TG) sont les principaux lipides de stockage d'énergie dans l'organisme [31](#page=31). 1. **Rôle énergétique** : * Un gramme de triglycéride fournit environ 9 kilocalories (kcal), soit le double de l'énergie fournie par les glucides ou les protéines (environ 4 kcal/g) [31](#page=31). * Le corps stocke les TG dans le tissu adipeux [31](#page=31). * En cas de jeûne ou d'effort, les TG sont dégradés pour libérer des acides gras, qui sont oxydés pour produire de l'ATP, et du glycérol, qui peut être utilisé dans la néoglucogenèse [31](#page=31). * Le stockage des TG dans les adipocytes est une forme de stockage économique, car il n'est pas associé à de l'eau, contrairement au glycogène [31](#page=31). 2. **Rôle structurel et de protection** : * Le tissu adipeux sous-cutané agit comme isolant thermique, protégeant l'organisme contre le froid [31](#page=31). * Le tissu adipeux protège également les organes internes tels que le cœur et les reins [31](#page=31). 3. **Rôle physiopathologique** : * Un excès de triglycérides peut contribuer à l'obésité, au diabète et aux maladies cardiovasculaires [32](#page=32). * Le tissu adipeux produit également des facteurs inflammatoires, comme les cytokines [32](#page=32). #### 7.1.6 Digestion et hydrolyse des triglycérides Les triglycérides alimentaires ne sont pas absorbés directement car ils sont trop volumineux et hydrophobes. Ils doivent être hydrolysés en molécules plus simples: un monoglycéride et deux acides gras. Cette hydrolyse est réalisée par la lipase pancréatique dans l'intestin grêle [32](#page=32): T g y é d → M g y é d + G ##### 7.1.6.1 Hydrolyse dans les cellules (lipolyse) Lorsque le corps a besoin d'énergie, les triglycérides stockés dans les adipocytes sont dégradés par des réactions enzymatiques successives : 1. **ATGL (Adipose Triglyceride Lipase)** : Catalyse la première hydrolyse, libérant un acide gras et un diglycéride (DG). TG → Diglycéride (DG) + 1 AG 2. **HSL (Hormone Sensitive Lipase)** : Catalyse la seconde hydrolyse, libérant un autre acide gras et un monoglycéride (MG). DG → Monoglycéride (MG) + 1 AG 3. **MGL (Monoglycerol Lipase)** : Catalyse la troisième hydrolyse, libérant le dernier acide gras et le glycérol. MG → Glycérol + 1 AG Le résultat final de la lipolyse est la libération de trois acides gras et de glycérol [32](#page=32). ### 7.2 Les stérides (esters de cholestérol) #### 7.2.1 Définition Les stérides sont des lipides simples formés par l'estérification d'un stéroïde (tel que le cholestérol) avec un acide gras [32](#page=32). La réaction générale est : R–COOH + Ch é –OH →R–COO–Ch é + H₂ #### 7.2.2 Famille des stérènes / stéroïdes Les stérides appartiennent à la grande famille des stéroïdes, caractérisée par une structure chimique commune: le noyau stérane (ou noyau cyclopentanopérhydrophenanthrène) [33](#page=33). * **Structure du noyau stérane**: Il est constitué de quatre cycles accolés: trois cycles hexagonaux (A, B, C) et un cycle pentagonal (D). Cette structure rigide est à l'origine du mot "stéroïde" (du grec *stereos* signifiant solide) [33](#page=33). * **Présence**: Les stéroïdes sont présents chez les eucaryotes (animaux, plantes, champignons) mais absents chez les procaryotes (bactéries) [33](#page=33). ##### 7.2.2.1 Le cholestérol Le cholestérol est le stéroïde le plus important d'origine endogène chez l'homme [33](#page=33). * **Structure**: Sa formule est C₂₇H₄₆. Il possède une fonction alcool (-OH), ce qui en fait un stérol. Sa masse molaire est d'environ 386,65 g/mol [33](#page=33). * **Rôles du cholestérol** : 1. **Constituant majeur des membranes cellulaires**: Le cholestérol stabilise la fluidité et la perméabilité de la membrane cellulaire [33](#page=33). 2. **Précurseur de diverses molécules**: Il est le précurseur des acides biliaires, de la vitamine D, et des hormones stéroïdiennes [33](#page=33). * **Stérides (esters de cholestérol)**: Ces composés, formés de cholestérol estérifié avec un acide gras, sont moins hydratés et donc stockés dans des gouttelettes lipidiques [33](#page=33). --- # Dérivés du cholestérol et hormones stéroïdiennes Cette section détaille les molécules dérivées du cholestérol, incluant les acides biliaires et la vitamine D, ainsi que les principales hormones stéroïdiennes, leur origine et leurs fonctions biologiques [34](#page=34) [35](#page=35) [36](#page=36). ### 8.1 Dérivés du cholestérol #### 8.1.1 Acides biliaires Les acides biliaires sont synthétisés dans le foie à partir du cholestérol et stockés dans la vésicule biliaire. Leur fonction principale est d'émulsifier les graisses dans l'intestin, facilitant ainsi leur digestion. Il existe deux types d'acides biliaires [34](#page=34): * **Primaires:** Synthétisés directement par le foie, ils incluent l'acide cholique et l'acide chénodésoxycholique [34](#page=34). * **Secondaires:** Transformés par la flore intestinale à partir des acides biliaires primaires, ils incluent l'acide désoxycholique et l'acide lithocholique [34](#page=34). #### 8.1.2 Vitamine D La vitamine D est synthétisée dans la peau à partir du 7-déhydrocholestérol, un dérivé du cholestérol, sous l'action des rayons ultraviolets (UV). La réaction peut être schématisée comme suit [34](#page=34): $$ \text{7-déhydrocholestérol} + \text{UV} \rightarrow \text{Vitamine D}_3 \text{ (cholécalciférol)} $$ [34](#page=34). Son rôle essentiel est la minéralisation osseuse, car elle favorise l'absorption du calcium et du phosphore [34](#page=34). ### 8.2 Hormones stéroïdiennes Une hormone est définie comme une molécule chimique produite par une glande et libérée dans le sang pour agir à distance sur d'autres organes, tel un messager chimique. Les hormones stéroïdiennes sont une classe spécifique d'hormones [35](#page=35). #### 8.2.1 Définition et origine Le terme "stéroïdienne" dérive de "stéroïde", une molécule caractérisée par sa structure dérivée du cholestérol et contenant le noyau stérane, composé de quatre cycles accolés et rigides. Par conséquent, une hormone stéroïdienne est une hormone fabriquée à partir du cholestérol et possédant une structure stéroïde. La transformation du cholestérol en différentes hormones dépend de l'enzyme présente dans la cellule [35](#page=35). #### 8.2.2 Catégories et production des hormones stéroïdiennes Les principales familles d'hormones stéroïdiennes, leur lieu de production et des exemples sont présentés dans le tableau suivant : | Famille | Lieu de production | Exemples | | :-------------------- | :---------------------- | :----------- | | Glucocorticoïdes | Glande corticosurrénale | Cortisol | | Minéralocorticoïdes | Glande corticosurrénale | Aldostérone | | Androgènes | Testicules | Testostérone | | Œstrogènes | Ovaires | Estradiol | | Progestatifs | Corps jaune (ovaire) | Progestérone | #### 8.2.3 Rôles des principales hormones stéroïdiennes ##### 8.2.3.1 Cortisol * **Famille:** Glucocorticoïde [35](#page=35). * **Production:** Corticosurrénale (partie externe des glandes surrénales) [35](#page=35). * **Rôles :** * Régulation du métabolisme du glucose: augmentation de la glycémie pour mobiliser l'énergie [35](#page=35). * Effet anti-inflammatoire: réduction des inflammations [35](#page=35). * Effet immunomodulateur: régulation de l'activité du système immunitaire [35](#page=35). > **Example:** En situation de stress, le cortisol augmente pour aider le corps à mobiliser de l'énergie [35](#page=35). ##### 8.2.3.2 Aldostérone * **Famille:** Minéralocorticoïde [36](#page=36). * **Production:** Corticosurrénale [36](#page=36). * **Rôles :** * Contrôle de la quantité de sodium (Na⁺) et de potassium (K⁺) dans le sang [36](#page=36). * Régulation de la pression artérielle [36](#page=36). > **Tip:** Une augmentation de l'aldostérone entraîne une rétention accrue de sel et d'eau par les reins, ce qui élève la tension artérielle [36](#page=36). ##### 8.2.3.3 Testostérone * **Famille:** Androgène (hormones mâles) [36](#page=36). * **Production:** Testicules [36](#page=36). * **Rôles :** * Stimulation de la spermatogenèse (formation du sperme) [36](#page=36). * Favorisation de la croissance musculaire et osseuse (effet anabolique) [36](#page=36). * Responsable des caractères sexuels secondaires masculins (voix grave, pilosité, etc.) [36](#page=36). > **Tip:** La testostérone est la principale hormone masculine [36](#page=36). ##### 8.2.3.4 Estradiol * **Famille:** Œstrogènes (hormones féminines) [36](#page=36). * **Production:** Ovaires [36](#page=36). * **Rôles :** * Développement des caractères sexuels secondaires féminins [36](#page=36). * Stimulation de l'épaississement de l'endomètre (muqueuse utérine) pour accueillir un embryon [36](#page=36). * Détermination des caractères sexuels externes et internes féminins (voix, seins, répartition des graisses, etc.) [36](#page=36). > **Tip:** L'estradiol est l'hormone féminine dominante durant la phase folliculaire du cycle menstruel [36](#page=36). ##### 8.2.3.5 Progestérone * **Famille:** Progestatifs [36](#page=36). * **Production:** Corps jaune de l'ovaire (après l'ovulation) [36](#page=36). * **Rôles :** * Préparation de l'utérus à la nidation (implantation de l'embryon) [36](#page=36). * Maintien de la grossesse en bloquant l'ovulation [36](#page=36). > **Tip:** En l'absence de progestérone, l'endomètre se détache, ce qui entraîne la menstruation [36](#page=36). --- # Lipides complexes : glycérophospholipides et sphingolipides Les lipides complexes sont des composants essentiels des membranes biologiques, caractérisés par la présence d'acides gras et d'autres groupes chimiques tels que le phosphate ou les sucres, et se divisent principalement en glycérophospholipides et sphingolipides [38](#page=38). ### 9.1 Les glycérophospholipides #### 9.1.1 Structure et composition Les glycérophospholipides constituent la catégorie la plus importante de lipides complexes chez l'homme et sont les principaux formateurs de la bicouche lipidique des membranes cellulaires. Leur structure de base est l'acide phosphatidique, qui se compose de [38](#page=38): 1. **Glycérol:** Un squelette à trois carbones (C1, C2, C3) [38](#page=38). 2. **Deux acides gras:** Un acide gras, souvent saturé, fixé sur C1, et un acide gras, souvent insaturé, fixé sur C2 [38](#page=38). 3. **Acide phosphorique:** Fixé sur C3 [38](#page=38). La structure peut être schématisée comme suit : C1 —O —CO —R1 (acide gras saturé) C2 —O —CO —R2 (acide gras insaturé) C3 —O —P O₃²⁻ (groupement phosphate) [38](#page=38). #### 9.1.2 Formation et amphiphilie L'ajout d'un alcool (HO–X) à l'acide phosphatidique, qui se fixe sur le groupe phosphate, donne naissance à un glycérophospholipide. Ces molécules sont **amphiphiles**, possédant [40](#page=40): * Une **tête polaire hydrophile**: composée du glycérophosphate et de l'alcool, elle interagit avec l'eau [40](#page=40) [43](#page=43). * Une **queue apolaire hydrophobe**: constituée des deux chaînes d'acides gras, elle se repousse de l'eau [40](#page=40) [43](#page=43). > **Tip :** L'amphiphilie est la propriété clé qui permet aux glycérophospholipides de s'auto-assembler en bicouche lipidique dans un environnement aqueux, formant la structure fondamentale des membranes cellulaires. #### 9.1.3 Organisation en bicouche lipidique Dans un milieu aqueux, les glycérophospholipides s'organisent spontanément : 1. Les têtes hydrophiles s'orientent vers l'extérieur et l'intérieur de la cellule, en contact avec l'eau [44](#page=44). 2. Les queues hydrophobes se regroupent au centre de la membrane, à l'abri de l'eau, créant une zone hydrophobe [44](#page=44). Cette organisation forme la **bicouche lipidique**, une structure essentielle aux membranes biologiques [44](#page=44). #### 9.1.4 Diversité des glycérophospholipides La nature du groupement alcool fixé sur le phosphate détermine les propriétés et le nom du glycérophospholipide [40](#page=40): * **Phosphatidylcholine (lécithine):** Contient la choline. Joue un rôle dans les membranes et le transport des lipides [40](#page=40). * **Phosphatidyléthanolamine (céphaline):** Contient l'éthanolamine. Présente dans les membranes et le cerveau [40](#page=40). * **Phosphatidylsérine:** Contient la sérine (un acide aminé). Impliquée dans la signalisation cellulaire, notamment l'apoptose [40](#page=40). * **Phosphatidylinositol:** Contient l'inositol (un sucre cyclique). Important dans la transmission du signal cellulaire [40](#page=40). * **Phosphatidylglycérol:** Contient du glycérol. Trouvé dans les membranes mitochondriales [40](#page=40). * **Cardiolipine:** Composée de deux acides phosphatidiques liés par du glycérol. Spécifique de la membrane interne des mitochondries [40](#page=40). ### 9.2 Les sphingolipides #### 9.2.1 Définition et structure de base Les sphingolipides sont des lipides complexes qui ne contiennent pas de glycérol dans leur structure de base. Leur squelette est dérivé de la **sphingosine**, un amino-dialcool à 18 carbones. La sphingosine possède [44](#page=44): * Une fonction amine (–NH₂) qui peut se lier à un acide gras [44](#page=44). * Deux fonctions alcool (–OH): un alcool primaire sur C1 et un alcool secondaire sur C3 [44](#page=44). * Une longue chaîne hydrocarbonée avec une double liaison trans, conférant rigidité et forme linéaire [44](#page=44). #### 9.2.2 Formation du céramide La formation d'un **céramide** est la première étape de la synthèse des sphingolipides. Elle résulte de la liaison d'un acide gras à la fonction amine (–NH₂) de la sphingosine via une **liaison amide** [45](#page=45). * Réaction: Sphingosine (–NH₂) + Acide gras (R–COOH) → Céramide (R–CO–NH–Sphingosine) + H₂O [45](#page=45). Cette liaison amide est très stable et résistante chimiquement, ce qui est crucial pour la fonction des membranes et de la barrière cutanée [45](#page=45). > **Tip :** La liaison amide (–CONH–) se forme par la réaction d'un groupe carboxyle (–COOH) d'un acide et d'un groupe amine (–NH₂) d'une autre molécule, avec libération d'eau. #### 9.2.3 Les sphingophospholipides (sphingomyélines) Les sphingophospholipides sont des sphingolipides où un **acide phosphorique**, éventuellement lié à un alcool (comme la choline ou l'éthanolamine), est attaché au groupe –OH du C1 du céramide via une liaison ester phosphorique [46](#page=46). * **Sphingomyéline:** Le sphingolipide le plus courant, composé de céramide + phosphate + choline [46](#page=46). * **Localisation et rôle:** Très présentes dans la membrane plasmique, notamment dans les cellules nerveuses, et abondantes dans la gaine de myéline qui isole les axones des neurones, facilitant la protection et la conduction nerveuse [46](#page=46). * **Enzymologie:** La sphingomyélinase hydrolyse la liaison ester phosphorique, dégradant la sphingomyéline en céramide et phosphate. Un déficit de cette enzyme peut entraîner l'accumulation de sphingomyéline, conduisant à des maladies lysosomales rares comme la maladie de Niemann-Pick [46](#page=46). #### 9.2.4 Les sphingoglycolipides Ces sphingolipides sont caractérisés par la liaison d'un ou plusieurs sucres (oses) au niveau du carbone 1 du céramide, et ils ne contiennent pas de phosphate [47](#page=47). * **Cérébrosides:** Contiennent un seul ose (par exemple, galactocérébroside, glucocérébroside). On les trouve principalement dans le tissu nerveux et les membranes [47](#page=47). * **Gangliosides (ou oligosylcéramides):** Contiennent plusieurs oses (de 2 à 20), souvent incluant un acide sialique (comme le N-acétylneuraminique, NANA). Ils sont particulièrement abondants dans les membranes neuronales du cerveau [47](#page=47). ##### 9.2.4.1 Structure et fonction des gangliosides La structure d'un ganglioside comprend un céramide lié à une chaîne glucidique complexe, pouvant inclure du D-galactose, D-glucose, N-acétyl-D-galactosamine, N-acétyl-D-glucosamine, L-fucose et de l'acide sialique [47](#page=47). Leurs fonctions principales sont : * **Reconnaissance cellulaire:** Essentiels pour la communication intercellulaire et l'identification des cellules par le système immunitaire [47](#page=47). * **Récepteurs:** Peuvent servir de points d'entrée pour certaines toxines ou virus [47](#page=47). > **Example :** Le ganglioside GM1 est un récepteur important dans la reconnaissance neuronale et est utilisé par la toxine cholérique pour pénétrer dans les cellules. --- # Protéines : définition, structure et classification Les protéines sont des macromolécules biologiques essentielles, constituées de chaînes d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques, dont la structure tridimensionnelle spécifique est cruciale pour leur fonction [48](#page=48). ### 10.1 Définition et importance des protéines Les protéines sont des macromolécules biologiques fondamentales, composées de longues chaînes d'acides aminés (AA) reliés par des liaisons peptidiques. Elles sont présentes dans tous les organismes vivants, à l'exception des virus qui ne possèdent pas toujours de protéines fonctionnelles propres. Les protéines représentent environ 50 % du poids sec de la cellule et sont caractérisées par une diversité extrême, jouant des rôles vitaux dans la structure et la dynamique cellulaire [48](#page=48). | Rôle | Exemple | Fonction principale | | :---------------- | :-------------------------------------- | :------------------------------------------------------------------------ | | Structurale | Collagène | Charpente des tissus (peau, os, tendons) | | Transport | Hémoglobine | Transport de l'oxygène dans le sang | | Protection/Défense| Anticorps | Reconnaissance et neutralisation des agents étrangers | | Mouvement | Actine et myosine | Contraction musculaire | | Régulation | Récepteurs hormonaux, facteurs de transcription | Contrôle des signaux hormonaux et de l'expression des gènes | | Catalyse (enzymatique) | Enzymes | Accélération des réactions biochimiques | Une protéine est une macromolécule constituée de plus de 50 acides aminés, tandis qu'un peptide en contient moins. L'insuline, avec 51 AA, se situe à la limite entre un peptide et une protéine. L'hémoglobine, par exemple, est composée d'environ 574 acides aminés [48](#page=48). ### 10.2 Structure des protéines Les protéines adoptent une structure tridimensionnelle bien définie, appelée conformation, indispensable à leur activité biologique. On distingue quatre niveaux de structure: primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire . #### 10.2.1 Structure primaire La structure primaire correspond à la séquence unique d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique, ainsi qu'à la présence de ponts disulfure. Cette séquence est déterminée génétiquement par l'ADN. Elle débute à l'extrémité N-terminale . #### 10.2.2 Structure secondaire La structure secondaire décrit le repliement local de la chaîne d'acides aminés, stabilisé par des liaisons hydrogènes entre les groupements amide (-NH) et carbonyle (-CO) du squelette peptidique. Les deux structures secondaires principales sont : * **Hélice α:** La chaîne polypeptidique s'enroule en une structure hélicoïdale. Les chaînes latérales des AA sont dirigées vers l'extérieur. La structure est stabilisée par des liaisons hydrogènes intramoléculaires entre l'oxygène d'un groupement carboxylique (-C=O) et l'hydrogène d'un groupement aminé (-NH) . * **Feuillet β:** Formée par l'association d'au moins deux brins β, stabilisée par des liaisons hydrogènes entre le radical -CO d'un brin et le radical -NH d'un brin adjacent. Les brins peuvent être antiparallèles ou parallèles . #### 10.2.3 Structure tertiaire La structure tertiaire représente la conformation tridimensionnelle complète de la protéine. Elle peut intégrer des régions en hélice α, feuillet β, ou être mixte. Cette structure est essentielle à la fonctionnalité de la protéine, notamment pour la formation du site actif des enzymes. Les chaînes latérales hydrophiles sont généralement orientées vers l'extérieur, tandis que les chaînes latérales hydrophobes se regroupent à l'intérieur, formant un cœur hydrophobe. La stabilisation est assurée par : * **Liaisons covalentes:** Ponts disulfure entre résidus cystéine . * **Liaisons non covalentes:** Liaisons hydrogène, forces de Van der Waals, interactions hydrophobes et ioniques . #### 10.2.4 Structure quaternaire La structure quaternaire décrit l'association de deux ou plusieurs chaînes polypeptidiques (appelées sous-unités) pour former une protéine active . * **Homopolymères:** Sous-unités identiques . * **Hétéropolymères:** Sous-unités différentes . L'hémoglobine A est un exemple d'hétérotétramère, composé de quatre sous-unités différentes (2α et 2β) . ### 10.3 Propriétés physico-chimiques des protéines #### 10.3.1 Propriétés physiques * **Solubilité:** La plupart des protéines sont solubles dans l'eau, ce sont les protéines globulaires. Les protéines insolubles dans l'eau sont des scléroprotéines, également appelées protéines fibreuses . * **Cristallisation:** Les protéines peuvent être cristallisées en ajustant le pH, la concentration saline et en utilisant des solvants organiques qui réduisent leur solubilité . * **Propriétés optiques:** Les protéines sont optiquement actives. Elles absorbent la lumière UV à 280 nm, principalement en raison de la présence de résidus aromatiques. La réaction du Biuret, qui donne un complexe coloré en violet avec les ions cuivriques en milieu alcalin, permet le dosage des protéines du sang (absorbance maximale à 540 nm) . * **Masse moléculaire (MM):** Chaque protéine a une masse moléculaire caractéristique, qui doit être supérieure à 6000 daltons (Da). La chromatographie par gel-filtration est une méthode courante pour déterminer la MM, en séparant les protéines selon leur taille sur un gel de dextranes . #### 10.3.2 Propriétés chimiques Les protéines contiennent principalement les éléments C, H, O, N et souvent S. La majorité des protéines naturelles sont formées à partir des 20 acides aminés standards, bien que des acides aminés dérivés comme l'hydroxyproline et l'hydroxylysine, issus de modifications post-traductionnelles, soient présents, notamment dans le collagène pour la stabilisation des fibres . ##### 10.3.2.1 Caractère amphotère Les protéines sont amphotères, c'est-à-dire qu'elles peuvent se comporter comme un acide (donneur de H⁺) ou une base (accepteur de H⁺). L'ionisation des protéines provient de divers groupes chimiques : * **Extrémités de la chaîne peptidique:** Groupement carboxyle terminal (-COOH / COO⁻, acide) et groupement amine terminal (-NH₂ / NH₃⁺, basique) . * **Chaînes latérales des acides aminés:** Groupements acides (-COOH pour Asp, Glu) et basiques (-NH₂ pour Lys, Arg, His). D'autres groupements polaires incluent -OH (Tyr, Ser) et -SH (Cys) . Le **point isoélectrique (pI)** est le pH auquel la protéine a une charge nette globale nulle. À ce pH, la protéine ne migre pas dans un champ électrique (électrophorèse) et est souvent moins soluble, ce qui peut entraîner sa précipitation . > **Tip:** Les protéines sont révélées par coloration au bleu de Coomassie après électrophorèse . ### 10.4 Propriétés biologiques des protéines Les protéines présentent des propriétés antigéniques, induisant la synthèse d'anticorps. Elles possèdent également diverses activités biologiques spécifiques, telles que la catalyse enzymatique, le rôle d'hormones (ex: GH, EPO) et peuvent être des toxines (ex: exotoxines bactériennes). Il existe également des protéines à activité antibiotique, comme VanX . ### 10.5 Classification des protéines Les protéines sont principalement classées en holoprotéines et hétéroprotéines. #### 10.5.1 Holoprotéines Les holoprotéines sont exclusivement composées d'acides aminés . * **Holoprotéines globulaires solubles:** Ces protéines sphéroïdes sont solubles dans l'eau grâce à l'orientation des chaînes latérales hydrophobes vers l'intérieur. Elles comprennent la majorité des protéines fonctionnelles, telles que les enzymes, hormones et anticorps . * **Albumines:** Représentent 60 % des protéines sériques, jouant un rôle majeur dans le maintien de la pression oncotique et le transport de diverses substances. La pression oncotique retient l'eau dans les vaisseaux sanguins, maintenant l'équilibre hydrique et prévenant la formation d'œdèmes . * **Globulines:** Protéines globulaires solubles dans le sérum sanguin, représentant environ 40 % des protéines sériques. Elles sont impliquées dans le transport de molécules, la défense immunitaire, la coagulation et la réponse inflammatoire. Elles sont classées selon leur mobilité électrophorétique : | Fraction | Principales protéines | Fonctions principales | | :------------- | :------------------------------------------------------ | :---------------------------------------------------------------- | | α₁-globulines | α₁-antitrypsine, transcortine, HDL | Inhibition enzymatique, transport des hormones et lipides | | α₂-globulines | Haptoglobine, céruloplasmine, α₂-macroglobuline | Transport du fer et du cuivre, défense contre les protéases | | β-globulines | Transferrine, complément C3, LDL | Transport du fer, participation à la réponse immunitaire | | γ-globulines | Immunoglobulines (anticorps) | Défense immunitaire spécifique | > **Example:** L'électrophorèse sur gel d'agarose sépare les protéines sériques selon leur mobilité électrophorétique . #### 10.5.2 Hétéroprotéines Les hétéroprotéines sont composées d'une partie protéique et d'une partie non protéique (groupement prosthétique) . * **Phosphoprotéines:** Protéine liée à un groupement phosphorique par une liaison ester sur la sérine et/ou thréonine (ex: caséine du lait) . * **Nucléoprotéines:** Complexe formé par une protéine (apoprotéine) et un acide nucléique (ADN ou ARN) (ex: télomérase) . * **Glycoprotéines:** Protéines liées de façon covalente à un glucide. La glycosylation peut se faire sur l'azote d'un résidu asparagine (N-glycosylation) ou sur l'hydroxyle d'un résidu sérine ou thréonine (O-glycosylation). Elles sont localisées dans les membranes cellulaires, le plasma et les tissus conjonctifs. Exemples: mucines (protection des épithéliums), immunoglobulines (défense immunitaire), glycoprotéines des groupes sanguins (déterminent les groupes sanguins A, B, O) . * **Lipoprotéines:** Complexes protéines-lipides qui transportent les lipides insolubles dans le plasma sanguin. Elles sont classées en 5 classes selon leur composition et densité: Chylomicrons, VLDL, IDL, LDL, HDL . * **Chromoprotéines:** Protéines associées à un pigment coloré . --- # Acides aminés : structure, classification et propriétés Les acides aminés sont les unités structurales fondamentales des protéines, caractérisés par une structure de base comportant un carbone central alpha, une fonction amine, une fonction carboxylique, un atome d'hydrogène et une chaîne latérale R variable [49](#page=49). ### 11.1 Structure fondamentale d'un acide aminé La structure générale d'un acide aminé est la suivante : H | NH₂ —C —COOH | R * **Fonction amine (NH₂)**: Basique, capable de capter un proton (H⁺), souvent appelée extrémité N-terminale [49](#page=49). * **Fonction carboxylique (COOH)**: Acide, capable de libérer un proton (H⁺), souvent appelée extrémité C-terminale [49](#page=49). * **Atome d'hydrogène (H)**: Attaché au carbone central [49](#page=49). * **Chaîne latérale (R)**: Variable, détermine l'identité et les propriétés de l'acide aminé [49](#page=49). * **Carbone alpha (Cα)**: Relié aux quatre éléments ci-dessus; il est chiral sauf dans la glycine où R=H. La chiralité du Cα rend la plupart des acides aminés optiquement actifs [49](#page=49) [71](#page=71). ### 11.2 Nombre et catégories d'acides aminés Il existe plus de 300 acides aminés connus, mais seuls 20 sont standards ou protéinogènes, car ils sont codés par l'ADN et incorporés dans les protéines lors de la traduction. Les autres sont non protéinogènes [49](#page=49). #### 11.2.1 Acides aminés essentiels L'organisme ne peut pas les synthétiser et ils doivent être apportés par l'alimentation. Leur manque bloque la synthèse protéique. Les 8 acides aminés essentiels (parfois 10, incluant Arg et His comme semi-essentiels) sont [50](#page=50): * Arginine (Arg, R) [50](#page=50). * Histidine (His, H) [50](#page=50). * Isoleucine (Ile, I) [50](#page=50). * Leucine (Leu, L) [50](#page=50). * Lysine (Lys, K) [50](#page=50). * Méthionine (Met, M) [50](#page=50). * Phénylalanine (Phe, F) [50](#page=50). * Thréonine (Thr, T) [50](#page=50). * Tryptophane (Trp, W) [50](#page=50). * Valine (Val, V) [50](#page=50). #### 11.2.2 Acides aminés non essentiels L'organisme peut les synthétiser à partir d'autres métabolites. Les acides aminés non essentiels sont [50](#page=50): * Alanine (Ala, A) [50](#page=50). * Asparagine (Asn, N) [50](#page=50). * Acide aspartique (Asp, D) [50](#page=50). * Cystéine (Cys, C) [50](#page=50). * Acide glutamique (Glu, E) [50](#page=50). * Glutamine (Gln, Q) [50](#page=50). * Glycine (Gly, G) [50](#page=50). * Proline (Pro, P) [50](#page=50). * Sérine (Ser, S) [50](#page=50). * Tyrosine (Tyr, Y) [50](#page=50). ### 11.3 Rôles métaboliques des acides aminés Outre la constitution des protéines, les acides aminés ont diverses fonctions : * **Structurelle**: Constituent les protéines [51](#page=51). * **Énergétique**: Peuvent être dégradés pour fournir de l'énergie ou former du glucose (néoglucogenèse) [51](#page=51). * **Métabolique/Précurseurs**: Synthèse d'autres molécules importantes [51](#page=51). * **Signalisation/Récepteurs**: Rôle direct dans la communication cellulaire [51](#page=51). ### 11.4 Classification selon la structure de la chaîne latérale (R) #### 11.4.1 Acides aminés aliphatiques neutres (non polaires) Ces acides aminés ont une chaîne latérale R composée uniquement de carbone et d'hydrogène, formant des chaînes saturées ou cycliques. Ils sont hydrophobes et se placent généralement à l'intérieur des protéines pour éviter le contact avec l'eau [51](#page=51). ##### 11.4.1.1 Acides aminés aliphatiques simples * **Glycine (Gly, G)** : * R = H [51](#page=51). * C'est l'acide aminé le plus simple et le seul non chiral au niveau de son carbone alpha, car celui-ci est lié à deux atomes d'hydrogène [49](#page=49) [71](#page=71). * Sa petite taille permet une grande flexibilité aux protéines, trouvant souvent sa place dans les coudes des structures protéiques [51](#page=51). * **Alanine (Ala, A)** : * R = CH₃ (groupe méthyle) [51](#page=51). * Elle est petite et hydrophobe [51](#page=51). * Intervient dans le cycle alanine entre le muscle et le foie [51](#page=51). ##### 11.4.1.2 Acides aminés aliphatiques ramifiés Leur chaîne carbonée se divise en plusieurs branches, les rendant volumineuses et très hydrophobes [52](#page=52). * **Valine (Val, V)**: R = –CH(CH₃)₂ [52](#page=52). * **Leucine (Leu, L)**: R = –CH₂–CH(CH₃)₂ [52](#page=52). * **Isoleucine (Ile, I)**: R = –CH(CH₃)–CH₂–CH₃ [52](#page=52). ##### 11.4.1.3 Autres acides aminés non polaires * **Méthionine (Met, M)**: Contient du soufre dans un groupe thioéther; neutre et hydrophobe [55](#page=55) [68](#page=68). * **Proline (Pro, P)**: Unique par sa structure cyclique imino, conférant une rigidité à la protéine [66](#page=66) [68](#page=68). * **Phénylalanine (Phe, F)**: Possède un cycle benzénique (phényle); très hydrophobe [64](#page=64) [68](#page=68). * **Tryptophane (Trp, W)**: Possède un groupe indole (double cycle aromatique); volumineux et hydrophobe [65](#page=65) [68](#page=68). #### 11.4.2 Acides aminés hydroxylés (polaires non ionisables) Leur chaîne latérale (R) contient un groupe hydroxyle (–OH), les rendant polaires et hydrophiles [53](#page=53) [69](#page=69). * **Sérine (Ser, S)** : * R contient un groupe hydroxyle sur un carbone primaire [53](#page=53). * Hydrophile, peut former des liaisons hydrogène [53](#page=53). * Le groupe –OH peut être phosphorylé, un mécanisme clé dans la régulation de l'activité enzymatique et la signalisation cellulaire. La sérine est souvent le site de phosphorylation par des kinases comme ATM [53](#page=53) [54](#page=54). * **Thréonine (Thr, T)**: Contient un groupe hydroxyle [69](#page=69). * **Tyrosine (Tyr, Y)**: Contient un groupe phénol (cycle benzénique + –OH); participe à la signalisation cellulaire par phosphorylation [64](#page=64) [65](#page=65) [69](#page=69). #### 11.4.3 Acides aminés soufrés (polaires non ionisables/ionisables selon le groupe) Leur chaîne latérale contient un atome de soufre, leur conférant une grande réactivité chimique [55](#page=55). * **Cystéine (Cys, C)** : * R contient un groupement thiol (–SH) [55](#page=55). * Le groupe thiol est très réactif et peut former un pont disulfure (–S–S–) avec une autre cystéine, créant de la cystine [55](#page=55). * Les ponts disulfures stabilisent la structure tridimensionnelle des protéines [55](#page=55). * **Méthionine (Met, M)**: Contient un groupe thioéther (–S–CH₃); peu réactif. Elle est souvent le premier acide aminé de toute protéine [56](#page=56). #### 11.4.4 Acides aminés acides et leurs amides (polaires ionisables) Ces acides aminés possèdent un groupement carboxyle supplémentaire (–COOH) ou un amide dérivé (–C=O NH₂) dans leur chaîne latérale [57](#page=57). * **Acide aspartique (Asp, D)** : * Possède deux groupes carboxyles: un sur le carbone alpha et un dans la chaîne latérale R [57](#page=57). * Chargé négativement à pH physiologique (acide) [70](#page=70). * Participe à la synthèse de l'urée dans le cycle de l'urée [57](#page=57) [59](#page=59) [60](#page=60). * Impliqué dans les réactions de transamination [58](#page=58). * **Acide glutamique (Glu, E)**: Similaire à l'acide aspartique, mais avec une chaîne latérale plus longue. Chargé négativement à pH physiologique [57](#page=57) [70](#page=70). * **Asparagine (Asn, N)**: Amide dérivé de l'acide aspartique. Soluble, sert au transport de l'azote [60](#page=60) [69](#page=69). * **Glutamine (Gln, Q)**: Amide dérivé de l'acide glutamique. Sert au transport de l'azote [60](#page=60) [69](#page=69). #### 11.4.5 Acides aminés basiques (polaires ionisables) Ils possèdent une seconde fonction basique (amine ou groupement guanidyle) sur leur chaîne latérale, les rendant fortement positifs à pH physiologique [61](#page=61) [70](#page=70). * **Lysine (Lys, K)** : * R contient une fonction ε-amino (epsilon) fortement basique [61](#page=61). * Participe aux protéines structurales comme le collagène [61](#page=61). * Peut subir une hydroxylation post-traductionnelle pour former la 5-hydroxylysine, essentielle à la stabilité du collagène [62](#page=62). * **Arginine (Arg, R)** : * Sa chaîne latérale contient un groupement guanidyle, très basique et portant une charge positive même à pH élevé [63](#page=63). * C'est l'un des acides aminés les plus basiques [63](#page=63). * Semi-essentiel [50](#page=50). * Précurseur de l'urée dans le cycle de l'urée [63](#page=63). * Transformée en oxyde nitrique (NO), un important messager cellulaire [63](#page=63). * **Histidine (His, H)** : * R contient un groupement imidazole [62](#page=62). * Le groupement imidazole peut gagner ou perdre un proton, agissant comme un tampon biologique proche du pH physiologique [62](#page=62). * Semi-essentiel [50](#page=50). * Souvent impliquée dans les sites actifs des enzymes [62](#page=62). #### 11.4.6 Acides aminés aromatiques Leur chaîne latérale contient un cycle benzénique, les rendant stables chimiquement, capables d'absorber les UV, et souvent hydrophobes [64](#page=64). * **Phénylalanine (Phe, F)**: Contient un cycle benzénique (groupement phényle). Essentiel [50](#page=50) [64](#page=64). * **Tyrosine (Tyr, Y)**: Identique à la phénylalanine mais avec un groupe hydroxyle sur le cycle benzénique. Semi-essentiel. Précurseur d'hormones thyroïdiennes, de catécholamines (adrénaline, dopamine) et de mélanine [50](#page=50) [65](#page=65). * **Tryptophane (Trp, W)**: Contient un groupement indole (double cycle aromatique avec un atome d'azote). Essentiel [50](#page=50) [65](#page=65). #### 11.4.7 Acides imino * **Proline (Pro, P)** : * Unique, le groupe amine primaire de son carbone alpha est lié à sa chaîne latérale R pour former un cycle [66](#page=66). * Le groupe amine devient secondaire, d'où le terme "acide imino" [66](#page=66). * Sa structure cyclique rigide est essentielle pour la structure du collagène [66](#page=66). * Peut subir une hydroxylation post-traductionnelle en présence de vitamine C [66](#page=66). ### 11.5 Classification basée sur la polarité La polarité d'un acide aminé dépend de la répartition des charges électriques dans sa molécule, influençant sa solubilité dans l'eau [67](#page=67). * **Non polaire (hydrophobe)**: Pas de charge, insoluble dans l'eau. Exemples: Ala, Val, Leu, Ile, Met, Pro, Phe, Trp, Gly [67](#page=67) [68](#page=68). * **Polaire non ionisable (hydrophile)**: Présence de groupes polaires (–OH, –SH, –C NH₂) mais sans charge nette; soluble, forme des liaisons hydrogène. Exemples: Ser, Thr, Tyr, Cys, Asn, Gln [67](#page=67) [69](#page=69). * **Polaire ionisable**: Charge électrique positive ou négative selon le pH; très soluble [67](#page=67). * Acides (chargés négativement à pH physiologique): Asp, Glu [70](#page=70). * Basiques (chargés positivement à pH physiologique): Lys, Arg, His [70](#page=70). ### 11.6 Propriétés physico-chimiques des acides aminés #### 11.6.1 Chiralité et isomérie * **Carbone asymétrique (Cα*)**: Généralement le carbone alpha, lié à quatre groupes différents [71](#page=71). * **Exception: Glycine**: Son Cα est lié à deux hydrogènes, elle n'est donc pas chirale [71](#page=71). * **Énantiomères L et D**: Les acides aminés chiraux existent sous deux formes miroirs non superposables: L (le plus courant chez les êtres vivants) et D. La notation D/L indique la configuration spatiale par rapport au glycéraldéhyde, tandis que +/– indique le sens de rotation de la lumière polarisée. Les systèmes enzymatiques biologiques sont généralement chiraux et reconnaissent spécifiquement les formes L [71](#page=71) [72](#page=72). #### 11.6.2 Pouvoir rotatoire La capacité d'une substance à faire tourner le plan de la lumière polarisée [72](#page=72). * **Dextrogyre (+)**: Fait tourner vers la droite (sens horaire) [72](#page=72). * **Lévogyre (–)**: Fait tourner vers la gauche (sens antihoraire) [72](#page=72). #### 11.6.3 Absorption des UV Les acides aminés aromatiques (Phe, Tyr, Trp) absorbent la lumière UV (260-280 nm) en raison de leurs cycles aromatiques. Cette propriété permet de doser la concentration en protéines dans une solution par spectrophotométrie [72](#page=72). #### 11.6.4 Amphotérie et Zwitterion * **Amphotère**: Capable d'agir comme un acide et comme une base, grâce à ses groupes carboxylique et amine ionisables [74](#page=74). * **Zwitterion**: À pH neutre, l'acide aminé porte à la fois une charge positive (sur le groupe amine –NH₃⁺) et une charge négative (sur le groupe carboxyle –COO⁻), résultant en une charge globale nulle [74](#page=74). #### 11.6.5 Points isoélectriques (pHi) et comportement en fonction du pH * **pKa**: Le pH auquel 50% d'un groupement ionisable est déprotoné. Chaque groupe ionisable (–COOH, –NH₃⁺, chaînes latérales ionisables) a un pKa spécifique [75](#page=75). * **pHi (Point isoélectrique)**: Le pH auquel un acide aminé est majoritairement sous forme zwitterionique (charge globale nulle). Il est calculé comme la moyenne des pKa des groupes ionisables de l'acide aminé [75](#page=75). * **Relation pH/charge** : * pH < pHi: L'acide aminé est cationique (charge positive) [75](#page=75). * pH = pHi: L'acide aminé est zwitterionique (charge nulle) [75](#page=75). * pH > pHi: L'acide aminé est anionique (charge négative) [75](#page=75). Cette propriété est fondamentale pour la séparation des acides aminés par électrophorèse, où leur migration dépend de leur charge nette à un pH donné [75](#page=75). #### 11.6.6 Réactions chimiques des fonctions carbonées et aminées * **Décarboxylation**: Perte d'un groupe carboxyle (–COOH) sous forme de CO₂, catalysée par des décarboxylases. Transforme un acide aminé en une amine biologiquement active, comme l'histidine en histamine [76](#page=76). * **Amidation**: Formation d'une liaison amide entre un groupe carboxyle et un groupe amine, formant la liaison peptidique essentielle à la synthèse des protéines [76](#page=76). * **Estérification**: Réaction entre un acide carboxylique et un alcool, formant un ester. Utile pour protéger les groupes COOH durant les synthèses complexes [77](#page=77). * **Déshydrogénation**: Perte du groupe amine (–NH₂) et d'hydrogène, catalysée par des déshydrogénases. Transforme un acide aminé en un acide α-cétonique. Les acides α-cétoniques peuvent entrer dans le cycle de Krebs pour produire de l'énergie, contribuer au bilan azoté, ou servir de précurseurs biosynthétiques [77](#page=77) [78](#page=78). * **Transamination**: Transfert réversible d'un groupe amine d'un acide aminé à un acide α-cétonique, catalysé par des transaminases avec le coenzyme PLP (vitamine B6). Permet de synthétiser des acides aminés sans perte d'azote [78](#page=78). --- # Peptides : formation, nomenclature et méthodes d'analyse Un peptide est une petite molécule composée d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, dont la structure et la séquence peuvent être déterminées par diverses méthodes analytiques [96](#page=96). ### 12.1 Formation de la liaison peptidique Un acide aminé (AA) est caractérisé par un groupement amine (–NH₂), un groupement acide carboxylique (–COOH), un carbone alpha (α) lié à un hydrogène (H), et un radical R variable. La liaison peptidique se forme lors de la réaction de condensation entre le groupement –COOH d'un premier acide aminé et le groupement –NH₂ d'un second acide aminé, avec élimination d'une molécule d'eau (H₂O) [96](#page=96). * **Nature de la liaison peptidique:** Il s'agit d'une liaison covalente forte, plane et rigide due à un phénomène de résonance. Elle relie l'atome de carbone du groupe carbonyle (C=O) du premier AA à l'atome d'azote (N) du groupe amine du second AA [96](#page=96). * **Directionnalité des peptides:** Les peptides possèdent une extrémité N-terminale (avec un –NH₂ libre) et une extrémité C-terminale (avec un –COOH libre). Leur séquence est lue de l'extrémité N vers l'extrémité C [96](#page=96). * **Orientation des radicaux R:** Les radicaux R des différents acides aminés sont alternés de part et d'autre de la chaîne peptidique, ce qui contribue à la stabilité et à la structure tridimensionnelle du peptide [97](#page=97). ### 12.2 Nomenclature des peptides La nomenclature des peptides suit l'ordre de succession des acides aminés de l'extrémité N-terminale à l'extrémité C-terminale. Les acides aminés engagés dans la chaîne (sauf le dernier) voient leur suffixe "-ine" ou "-ate" remplacé par "-yl" [97](#page=97) [99](#page=99). * **Classification par taille :** * Dipeptide: 2 acides aminés [97](#page=97). * Tripeptide: 3 acides aminés [97](#page=97). * Tétrapeptide: 4 acides aminés [97](#page=97). * Oligopeptide: Moins de 10 acides aminés [97](#page=97). * Polypeptide: Entre 10 et 100 acides aminés [97](#page=97) [99](#page=99). * Protéine: Plus de 100 acides aminés [97](#page=97). **Exemple:** Alanine + Glycine + Tyrosine → Alanyl–Glycyl–Tyrosine [99](#page=99). ### 12.3 Fonctions et exemples de peptides Les peptides peuvent avoir diverses fonctions biologiques, notamment comme hormones (insuline, vasopressine, LH, FSH), antibiotiques, ou neurotransmetteurs [99](#page=99). ### 12.4 Détermination de la composition et de la séquence des peptides Pour caractériser un peptide, il est essentiel de déterminer deux choses: sa composition en acides aminés (nature et proportion) et sa séquence (ordre des acides aminés) [100](#page=100). #### 12.4.1 Détermination de la composition en acides aminés ##### 12.4.1.1 Hydrolyse acide * **Principe:** La liaison peptidique est rompue par hydrolyse en milieu acide fort, libérant les acides aminés constitutifs [100](#page=100). * **Conditions:** Acide chlorhydrique (HCl) concentré (6 mol/L), chauffé à 110 °C pendant 24 à 48 heures [100](#page=100). * **Précautions :** * **Ponts disulfure (S–S):** Doivent être préalablement rompus par oxydation (ex: acide performique) ou réduction (ex: β-mercaptoéthanol, DTT) [100](#page=100). * **Tryptophane (Trp):** Fragile en milieu acide fort et chaud; il est souvent détruit [100](#page=100). ##### 12.4.1.2 Hydrolyse alcaline * **Principe:** Permet de libérer les acides aminés sans détruire le tryptophane . * **Conditions:** Soude (NaOH) à 100 °C pendant 4 à 8 heures . * **Application:** Souvent utilisée en combinaison avec l'hydrolyse acide pour une analyse complète . ##### 12.4.1.3 Séparation des acides aminés : Chromatographie échangeuse d'ions Les acides aminés libérés sont séparés en fonction de leur charge électrique à un pH donné, utilisant une colonne échangeuse d'ions . ##### 12.4.1.4 Révélation et dosage : Réaction à la ninhydrine La ninhydrine réagit avec le groupe amine libre des acides aminés pour former un composé coloré (violet, jaune pour la proline), permettant leur visualisation et quantification par spectrophotométrie UV . #### 12.4.2 Détermination de l'acide aminé N-terminal L'identification de l'acide aminé N-terminal (celui ayant un groupe amine libre) est la première étape avant la détermination complète de la séquence . ##### 12.4.2.1 Méthode de Sanger * **Principe:** Marquage du groupe amine libre du N-terminal avec du 1-fluoro-2,4-dinitrobenzène (DNFB), aussi appelé réactif de Sanger . * **Étapes :** 1. **Marquage:** Réaction du DNFB avec le groupe –NH₂ du N-terminal pour former un dérivé DNF–peptide, jaune . 2. **Hydrolyse acide:** Rupture des liaisons peptidiques dans des conditions acides (HCl, 110 °C, 24-48h) . 3. **Séparation et Identification:** Le composé DNF–AA obtenu est séparé par chromatographie et identifié par comparaison avec des standards . ##### 12.4.2.2 Méthode au chlorure de Dansyl (méthode de Gray) * **Principe:** Marquage du N-terminal avec le chlorure de dansyl (DANS–Cl), produisant un dérivé fluorescent . * **Avantages:** Plus sensible et le produit final est fluorescent sous UV (vert-jaune) . * **Étapes :** 1. **Marquage:** Réaction du DANS–Cl avec le groupe –NH₂ du N-terminal en milieu alcalin . 2. **Hydrolyse acide:** Rupture des liaisons peptidiques (HCl, 110 °C, 18-24h) . 3. **Séparation et Identification:** Le DANS–AA fluorescent est identifié par chromatographie . #### 12.4.3 Détermination de la séquence complète : Méthode d'Edman * **Principe:** Permet de dériver séquentiellement les acides aminés un par un à partir de l'extrémité N-terminale, sans détruire le reste de la chaîne. Le processus est cyclique, permettant de lire plusieurs acides aminés . * **Réactif:** Phénylisothiocyanate (PITC), aussi appelé réactif d'Edman . * **Étapes :** 1. **Marquage du N-terminal:** Le PITC réagit avec le groupe –NH₂ du premier acide aminé en milieu légèrement alcalin (pH ≈9) pour former un PTC–peptide . 2. **Cyclisation et libération:** Le PTC–peptide est traité en milieu acide faible (pH ≈3), ce qui provoque la libération du premier acide aminé sous forme de dérivé cyclique appelé PTH–AA. Le peptide restant est raccourci d'un acide aminé (n-1) . 3. **Identification du PTH–AA:** Le dérivé PTH–AA est identifié par chromatographie ou spectrométrie de masse . 4. **Répétition du cycle:** Le processus est répété sur le peptide raccourci pour identifier le second, puis le troisième acide aminé, et ainsi de suite . #### 12.4.4 Méthodes enzymatiques ##### 12.4.4.1 Aminopeptidases (Exopeptidases agissant sur le N-terminal) Ces enzymes hydrolysent la première liaison peptidique à partir de l'extrémité N-terminale, libérant progressivement les acides aminés dans l'ordre . ##### 12.4.4.2 Carboxypeptidases (Exopeptidases agissant sur le C-terminal) Ces enzymes agissent sur l'extrémité C-terminale, libérant le dernier acide aminé. Les carboxypeptidases A et B sont utilisées pour identifier différents types d'acides aminés C-terminaux . ##### 12.4.4.3 Hydrazinolyse * **Principe:** L'hydrazine (NH₂–NH₂) attaque toutes les liaisons peptidiques, rompant la chaîne . * **Résultat:** Tous les acides aminés sont transformés en hydrazides, sauf le C-terminal qui conserve son groupe –COOH libre et reste intact. L'identification du C-terminal se fait ensuite par chromatographie ou d'autres méthodes analytiques . ##### 12.4.4.4 Fragmentation à l'aide d'endopeptidases * **Principe:** Des enzymes spécifiques (trypsine, chymotrypsine, pepsine, thermolysine) coupent la chaîne polypeptidique à des sites précis, déterminés par la nature des acides aminés . * **Objectif:** Réduire la taille des peptides trop longs pour faciliter leur séquençage par d'autres méthodes (comme la méthode d'Edman) . ##### 12.4.4.5 Fragmentation chimique : Bromure de cyanogène (BrCN) * **Principe:** Le BrCN coupe spécifiquement les liaisons peptidiques situées après la méthionine (Met) . * **Résultat:** Obtention de fragments dont le premier se termine par un dérivé de méthionine et le second commence par l'acide aminé suivant la méthionine. Cette méthode permet de fragmenter la chaîne et d'identifier des positions spécifiques . --- ## Erreurs courantes à éviter - Révisez tous les sujets en profondeur avant les examens - Portez attention aux formules et définitions clés - Pratiquez avec les exemples fournis dans chaque section - Ne mémorisez pas sans comprendre les concepts sous-jacents

| Term | Definition | |------|------------| | Terme | Définition | | Filiation des aldoses | Ensemble de réactions chimiques permettant de relier les oses entre eux en fonction de leur nombre d'atomes de carbone, autorisant l'allongement ou le raccourcissement de la chaîne carbonée et établissant une relation généalogique entre les différents oses. | | Aldose | Monosaccharide possédant un groupe fonctionnel aldéhyde (CHO) en position terminale de sa chaîne carbonée. Ces sucres se caractérisent par une formule générale où le nombre de carbones de la chaîne est spécifié (par exemple, aldopentose pour un aldose à cinq carbones). | | D-érythrose | Exemple de petit sucre de base, classé comme un aldose, possédant quatre atomes de carbone. Sa structure comporte un groupe aldéhyde (CHO) en position supérieure, suivi d'une chaîne de trois carbones substitués par des groupes hydroxyle (OH). | | Synthèse de Kiliani-Fischer | Procédé chimique utilisé pour allonger la chaîne carbonée des aldoses. Cette synthèse implique l'ajout de cyanure d'hydrogène (HCN) au groupe aldéhyde, suivi d'une hydrolyse et d'une réduction, aboutissant à un nouvel aldose comportant un carbone supplémentaire. | | Acide aldonic | Acide dérivé d'un aldose, obtenu lors de la synthèse de Kiliani-Fischer par l'hydrolyse du groupe cyano (-CN) en groupe acide carboxylique (-COOH). Ce produit intermédiaire possède une chaîne carbonée allongée par rapport à l'aldose de départ. | | Épimères | Sucres diastéréoisomères qui diffèrent seulement par la configuration stéréochimique d'un seul atome de carbone asymétrique, généralement adjacent au carbone du groupe carbonyle. Dans le contexte de la synthèse de Kiliani-Fischer, l'obtention de deux épimères résulte de l'addition du HCN sur le carbone aldéhydique. | | Cétose | Monosaccharide possédant un groupe fonctionnel cétone (C=O) à l'intérieur de sa chaîne carbonée. L'élongation de la chaîne des cétoses peut également être réalisée par des mécanismes similaires à ceux des aldoses, bien que la réaction initiale concerne le carbone du groupe cétone. | | Cyclisation des oses | Processus par lequel les formes linéaires des oses, en solution aqueuse, se transforment en structures cycliques par formation d'hémiacétals, où un groupe hydroxyle d'un carbone attaque le carbone du carbonyle. | | Hémiacétal | Groupe fonctionnel formé par la réaction d'un aldéhyde ou d'une cétone avec un alcool sur la même molécule, résultant de la cyclisation des oses. | | Pyranose | Cycle de sucre formé lorsque le groupe hydroxyle du carbone 5 (C5) attaque le carbone du carbonyle, résultant en un cycle à six atomes (cinq carbones et un oxygène). | | Furanose | Cycle de sucre formé lorsque le groupe hydroxyle du carbone 4 (C4) attaque le carbone du carbonyle, résultant en un cycle à cinq atomes (quatre carbones et un oxygène). | | Projection de Haworth | Représentation schématique tridimensionnelle simplifiée des cycles des sucres, où le cycle est dessiné comme un anneau presque plat avec les substituants positionnés vers le haut ou vers le bas. | | Carbone anomérique | Le carbone qui était à l'origine le carbone du carbonyle (C1 pour un aldose) et qui devient un nouveau centre stéréogénique après la cyclisation, portant le groupe hydroxyle anomérique. | | Forme α (alpha) | Configuration de l'ose cyclisé où le groupe hydroxyle sur le carbone anomérique est orienté vers le bas dans la projection de Haworth. | | Forme β (bêta) | Configuration de l'ose cyclisé où le groupe hydroxyle sur le carbone anomérique est orienté vers le haut dans la projection de Haworth. | | Conformation chaise | Une des deux conformations spatiales possibles (avec la conformation bateau) que prennent les cycles des oses en solution, considérée comme la plus stable et celle sous laquelle se présentent la plupart des oses naturels. | | Conformation bateau | Une des deux conformations spatiales possibles (avec la conformation chaise) que prennent les cycles des oses en solution. | | Oxydation | Réaction chimique où une molécule perd des électrons. Dans le cas des oses, cela peut concerner la fonction carbonyle ou les fonctions alcool, conduisant à la formation d'acides ou d'autres dérivés. | | Oxydation douce | Oxydation sélective qui affecte uniquement le groupement aldéhyde (–CHO) d'un aldose, le transformant en acide carboxylique (–COOH) sans altérer les fonctions alcool. | | Oxydation forte | Oxydation vigoureuse utilisant un oxydant puissant, qui peut transformer à la fois le groupement aldéhyde (–CHO) en acide carboxylique (–COOH) et un alcool primaire en acide carboxylique (–COOH). | | Oxydation enzymatique | Réaction d'oxydation catalysée par une enzyme spécifique, telle que la glucose oxydase (GOD), qui agit de manière ciblée sur une molécule comme le glucose. | | Réduction | Réaction chimique où une molécule gagne des électrons. Pour les oses, cela implique généralement l'addition d'hydrogène, transformant la fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone) en fonction alcool. | | Condensation | Réaction où deux molécules se lient en perdant une petite molécule comme l'eau. Dans le cas des oses, elle permet la formation de liaisons glycosidiques entre sucres ou avec d'autres groupements. | | Liaison glycosidique | Liaison covalente formée entre deux oses ou entre un ose et une autre molécule, résultant généralement de la réaction de condensation entre une fonction hydroxyle et le carbone anomérique. | | Holoside | Glucide constitué uniquement de sucres liés entre eux par des liaisons glycosidiques, comme les disaccharides, oligosaccharides ou polysaccharides. | | Hétéroside | Glucide composé d'un sucre lié à une autre famille de molécules organiques, comme un alcool, un phénol (O-hétéroside) ou une base azotée (N-hétéroside). | | Esterification | Réaction de formation d'un ester, impliquant la combinaison d'un alcool (ou d'une fonction hydroxyle d'un ose) avec un acide, avec élimination d'une molécule d'eau. | | Déshydratation des oses | Réaction où une molécule d'eau est éliminée d'un ose, généralement sous l'action d'un acide fort et de chaleur, conduisant souvent à la formation de produits cycliques ou aromatiques comme le furfural. | | Composé réducteur | Substance capable de céder des électrons lors d'une réaction d'oxydo-réduction. Les aldoses sont considérés comme des agents réducteurs car leur groupement aldéhyde peut être oxydé. | | Composé oxydant | Substance capable de capter des électrons lors d'une réaction d'oxydo-réduction. Les sels de métaux lourds comme le cuivre (Cu²⁺) ou l'argent (Ag⁺) peuvent agir comme oxydants doux pour les oses. | | Furfural | Composé aromatique obtenu par déshydratation des pentoses en milieu acide fort et chaud, caractérisé par un cycle à cinq atomes contenant un atome d'oxygène. | | Hydroxyméthylfurfural (HMF) | Composé aromatique obtenu par déshydratation des hexoses en milieu acide fort et chaud, similaire au furfural mais avec un groupement hydroxyméthyle supplémentaire. | | Acide aldarique | Produit d'oxydation forte d'un aldose, où les fonctions aldéhyde et alcool primaire aux extrémités de la chaîne carbonée sont transformées en fonctions acide carboxylique. | | Polyol | Composé organique contenant plusieurs fonctions alcool (hydroxyle). Les oses sont réduits en polyols. | | Oside | Molécule glucidique complexe résultant de l'hydrolyse, libérant des oses ou un ose et une molécule non glucidique (aglycone). Les osides se composent de liaisons osidiques entre leurs unités. | | Liaison osidique | Liaison covalente formée entre le carbone anomérique d'un ose et un groupement hydroxyle (–OH) d'un autre ose, ou d'une aglycone, dans le cas des hétérosides. | | Sucre réducteur | Glucide possédant une fonction hémiacétalique libre, qui peut réduire les sels métalliques en milieu alcalin. Ces sucres peuvent exister sous formes anomériques α ou β. | | Sucre non réducteur | Glucide dont la fonction hémiacétalique est engagée dans une liaison osidique, ce qui l'empêche de réduire les sels métalliques. Aucun carbone anomérique n'est libre dans ces molécules. | | Oligoside | Polysaccharide composé de 2 à 10 unités d'oses liées entre elles. Le maltose, le saccharose et le lactose sont des exemples d'oligosides. | | Polyoside (Polysaccharide) | Glucide complexe de grande taille, formé par la condensation de nombreuses unités d'oses (souvent plusieurs centaines ou milliers) reliées par des liaisons O-glycosidiques. | | Homopolyside | Type d'oside composé d'un seul type d'ose. L'amidon, le glycogène et la cellulose sont des exemples d'homopolysides, se distinguant par leur structure et leur rôle. | | Hétéroglycoside (Hétéroside) | Molécule formée d'une partie glucidique (ose ou oside) et d'une partie non glucidique, l'aglycone. La liaison entre ces deux parties est covalente et peut être de différents types (O-, N-, C-, S-glycosidique). | | Aglycone | Partie non glucidique d'un hétéroside, à laquelle le(s) ose(s) est/sont lié(s) par une liaison osidique. Les aglycones peuvent être des lipides, des protéines, des bases azotées, etc. | | Lipides | Composés organiques principalement formés de carbone, hydrogène et oxygène, caractérisés par leur insolubilité dans l'eau et leur solubilité dans les solvants organiques non polaires. Ils sont généralement constitués d'acides gras et d'un alcool. | | Caractère hydrophobe | Propriété des lipides de ne pas interagir avec les molécules d'eau en raison de leur nature non polaire, ce qui explique leur insolubilité dans l'eau mais leur solubilité dans les solvants non polaires. | | Acides gras | Longues chaînes d'atomes de carbone terminées par un groupe acide (-COOH). Ils constituent une partie fondamentale de la structure de nombreux lipides. | | Alcool | Composé organique contenant un ou plusieurs groupes hydroxyle (-OH). Dans la formation des lipides, le glycérol est un alcool fréquemment utilisé, tout comme les alcools à longue chaîne et les stérols. | | Ester | Composé chimique formé par la réaction entre un acide gras et un alcool, impliquant la perte d'une molécule d'eau. Les esters constituent la base chimique de nombreux lipides, tels que les graisses et les huiles. | | Glycérides | Lipides simples résultant de la liaison d'acides gras avec le glycérol. Ils peuvent être mono-, di- ou triacylglycérols, et servent principalement de réserve d'énergie dans l'organisme. | | Cérides (ou Cires) | Lipides simples formés par la réaction d'un acide gras avec un alcool à longue chaîne. Ils jouent un rôle de protection et d'imperméabilisation, comme les cires cutanées ou végétales. | | Stérides (ou Esters de cholestérol) | Lipides formés par la réaction d'un acide gras avec un stérol, tel que le cholestérol. Ils sont impliqués dans le stockage et le transport du cholestérol et se retrouvent dans les membranes cellulaires. | | Lipides complexes | Lipides contenant, outre le carbone, l'hydrogène et l'oxygène, d'autres éléments comme le phosphore (P) ou l'azote (N). Ils sont souvent des constituants essentiels des membranes cellulaires. | | Glycérophospholipides | Lipides complexes composés de glycérol, de deux acides gras, d'un groupe phosphate et potentiellement d'un composé azoté. Ils sont fondamentaux pour la structure des membranes cellulaires. | | Sphingolipides | Lipides complexes constitués d'une base appelée sphingosine, d'un acide gras et parfois d'un groupement phosphate. Ils sont particulièrement présents dans le système nerveux, notamment dans la gaine de myéline. | | Glycolipides | Lipides complexes formés par l'association d'un lipide avec un glucide. Ils sont localisés à la surface des membranes cellulaires et jouent un rôle clé dans la reconnaissance et la communication intercellulaire. | | Amphiphiles | Qualifie les molécules possédant à la fois une partie hydrophile (affinité pour l'eau) et une partie hydrophobe (repulsion de l'eau). Les phospholipides et glycolipides sont des exemples typiques de lipides amphiphiles. | | Acide gras | Molécule constituée d'une fonction acide carboxylique (-COOH), qui est la partie polaire et hydrophile, et d'un radical R, qui est une longue chaîne carbonée aliphatique et hydrophobe. | | Acide gras saturé | Acide gras dont la chaîne carbonée ne contient aucune double liaison carbone-carbone ; elle est entièrement saturée en hydrogène. Ces acides gras ont une structure linéaire et sont généralement solides à température ambiante. | | Acide gras insaturé | Acide gras qui possède au moins une double liaison carbone-carbone dans sa chaîne carbonée. La présence de ces doubles liaisons rend la chaîne coudée et diminue le point de fusion, les rendant liquides à température ambiante. | | Acide gras mono-insaturé (AGMI) | Acide gras insaturé ne possédant qu'une seule double liaison carbone-carbone dans sa chaîne. La double liaison se situe fréquemment entre les carbones 9 et 10. | | Acide gras poly-insaturé (AGPI) | Acide gras insaturé comportant plusieurs doubles liaisons carbone-carbone dans sa chaîne. Ces doubles liaisons sont séparées par un ou plusieurs groupements méthylène (-CH₂-). | | Configuration cis | Configuration d'une double liaison carbone-carbone où les deux atomes d'hydrogène attachés aux carbones de la double liaison sont du même côté. Cette configuration induit un coudage dans la chaîne de l'acide gras. | | Configuration trans | Configuration d'une double liaison carbone-carbone où les deux atomes d'hydrogène attachés aux carbones de la double liaison sont de part et d'autre. Cette configuration rend la chaîne plus linéaire, ressemblant à celle des acides gras saturés. | | Hydrophilie | Affinité pour l'eau. La partie hydrophile d'une molécule, comme le groupement carboxyle (-COOH) d'un acide gras, est polaire et peut interagir favorablement avec les molécules d'eau. | | Hydrophobie | Répulsion de l'eau. La partie hydrophobe d'une molécule, comme la chaîne carbonée R d'un acide gras, est apolaire et tend à s'associer avec d'autres chaînes hydrophobes. | | Point de fusion | Température à laquelle une substance passe de l'état solide à l'état liquide. Pour les acides gras, il est influencé par la longueur de la chaîne carbonée et le degré d'insaturation. | | Savon | Sel alcalin d'un acide gras, formé par la réaction d'un acide gras avec une base forte comme le NaOH ou le KOH. Les savons sont amphiphiles, ayant une tête hydrophile et une queue hydrophobe, ce qui leur permet de nettoyer. | | Estérification | Réaction chimique entre un acide gras et un alcool, formant un ester et de l'eau. Les triglycérides, principaux constituants des graisses, sont formés par l'estérification du glycérol avec trois acides gras. | | Hydrogénation | Réaction chimique au cours de laquelle de l'hydrogène (H₂) est ajouté sur les doubles liaisons d'un acide gras insaturé, le transformant en acide gras saturé. Cette réaction est utilisée pour solidifier les huiles végétales. | | Glycéride | Esters formés par la réaction entre le glycérol, un triol contenant trois groupes hydroxyles (-OH), et un ou plusieurs acides gras. Il existe sous forme de monoglycérides, diglycérides et triglycérides. | | Monoglycéride | Glycéride résultant de l'estérification d'un seul acide gras avec le glycérol. Ce sont des intermédiaires digestifs et métaboliques, présentant une nature amphipathique. | | Diglycéride | Glycéride résultant de l'estérification de deux acides gras avec le glycérol. Similaire aux monoglycérides, ils sont considérés comme des intermédiaires métaboliques et sont amphipathiques. | | Triglycéride | Glycéride formé par l'estérification des trois groupes hydroxyles du glycérol avec des acides gras. Ils constituent la principale forme de stockage d'énergie sous forme de graisses et huiles, et sont typiquement très hydrophobes. | | Hydrolyse | Réaction chimique qui rompt une liaison par l'addition d'une molécule d'eau. Dans le contexte des glycérides, elle permet de séparer le glycérol des acides gras, que ce soit par hydrolyse acide, enzymatique (digestion) ou alcaline (saponification). | | Saponification | Hydrolyse alcaline d'un ester, typiquement d'un triglycéride, qui produit un sel d'acide gras (savon) et du glycérol. C'est une réaction utilisée industriellement pour la fabrication de savons. | | Lipolyse | Processus métabolique par lequel les triglycérides stockés dans les adipocytes sont dégradés en acides gras et glycérol pour fournir de l'énergie à l'organisme. Ce processus est catalysé par des lipases spécifiques. | | Stérides | Lipides simples formés par l'estérification d'un stérol (comme le cholestérol) avec un acide gras. Ils sont moins polaires que les stérols libres et sont généralement stockés dans des gouttelettes lipidiques. | | Stérol | Lipide complexe caractérisé par une structure d'anneau caractéristique appelée noyau stérane. Le cholestérol est un exemple important de stérol, essentiel à la structure membranaire et précurseur de nombreuses molécules bioactives. | | Noyau stérane | Structure chimique fondamentale des stéroïdes, composée de quatre cycles fusionnés : trois cycles hexagonaux (A, B, C) et un cycle pentagonal (D). Cette structure rigide est caractéristique de toute la famille des stéroïdes. | | Cholestérol | Stérol majeur présent chez les animaux, dont la formule est `$C_{27}H_{46}$`. Il est un constituant essentiel des membranes cellulaires, contribuant à leur stabilité et fluidité, et sert de précurseur aux acides biliaires, à la vitamine D et aux hormones stéroïdes. | | Membrane cellulaire | Barrière biologique qui délimite la cellule, régulant le passage des substances. Le cholestérol est un composant lipidique important qui stabilise et module la fluidité de la membrane plasmique chez les eucaryotes. | | Acides biliaires | Molécules synthétisées dans le foie à partir du cholestérol, stockées dans la vésicule biliaire. Leur rôle principal est d'émulsifier les graisses dans l'intestin, facilitant ainsi leur digestion. On distingue les acides biliaires primaires, fabriqués directement par le foie (acide cholique, acide chénodésoxycholique), et les secondaires, transformés par la flore intestinale (acide désoxycholique, acide lithocholique). | | Vitamine D | Molécule synthétisée dans la peau à partir du 7-déhydrocholestérol sous l'action des rayons ultraviolets. La forme la plus courante est la vitamine D3 (cholécalciférol). Elle joue un rôle essentiel dans la minéralisation osseuse en favorisant l'absorption du calcium et du phosphore par l'organisme. | | Hormone | Molécule chimique produite par une glande endocrine et libérée dans la circulation sanguine pour agir à distance sur des organes cibles spécifiques. Elle agit comme un messager chimique, régulant diverses fonctions physiologiques, telles que la croissance, le métabolisme ou la reproduction. | | Hormone stéroïdienne | Hormone dont la structure moléculaire est dérivée du cholestérol. Elle possède un noyau stérane, composé de quatre cycles accolés et rigides, qui confère sa spécificité à la molécule. Ces hormones sont produites par des glandes spécifiques et jouent des rôles variés dans l'organisme. | | Glucocorticoïdes | Famille d'hormones stéroïdiennes produites par la glande corticosurrénale. L'exemple le plus connu est le cortisol, qui régule le métabolisme du glucose, possède des propriétés anti-inflammatoires et immunomodulatrices, aidant le corps à mobiliser de l'énergie en situation de stress. | | Minéralocorticoïdes | Famille d'hormones stéroïdiennes, telles que l'aldostérone, produites par la corticosurrénale. Elles contrôlent la concentration de sodium ($Na^+$) et de potassium ($K^+$) dans le sang et régulent la pression artérielle en influençant la rétention d'eau par les reins. | | Androgènes | Groupe d'hormones stéroïdiennes, souvent appelées hormones mâles, dont la testostérone est l'exemple principal. Produites par les testicules chez l'homme, elles stimulent la spermatogenèse, favorisent la croissance musculaire et osseuse, et sont responsables des caractères sexuels secondaires masculins. | | Œstrogènes | Famille d'hormones stéroïdiennes, telles que l'œstradiol, principalement produites par les ovaires chez la femme. Elles jouent un rôle crucial dans le développement des caractères sexuels secondaires féminins, la préparation de l'endomètre à la nidation et la régulation du cycle menstruel. | | Progestatifs | Classe d'hormones stéroïdiennes, dont la progestérone est l'exemple type. Elles sont produites par le corps jaune de l'ovaire après l'ovulation et sont essentielles pour préparer l'utérus à l'implantation d'un embryon et maintenir la grossesse en inhibant l'ovulation. | | Acide phosphatidique | Molécule formée d'un squelette de glycérol sur lequel sont fixés deux acides gras (en C1 et C2) et un groupement phosphate (en C3), précurseur des glycérophospholipides. | | Amphiphile | Qualité d'une molécule possédant à la fois une partie hydrophile (qui attire l'eau) et une partie hydrophobe (qui repousse l'eau), caractéristique des glycérophospholipides qui forment la bicouche lipidique. | | Bicouche lipidique | Organisation spontanée des glycérophospholipides en milieu aqueux, où les têtes hydrophiles sont orientées vers l'eau et les queues hydrophobes se regroupent au centre, formant ainsi la structure fondamentale des membranes cellulaires. | | Sphingosine | Amino-dialcool à 18 carbones qui constitue le squelette des sphingolipides, caractérisé par une double liaison trans, une fonction amine et deux fonctions alcool. | | Céramide | Molécule résultant de la liaison d'un acide gras à la fonction amine de la sphingosine par une liaison amide, constituant de base des sphingolipides. | | Sphingophospholipides (Sphingomyélines) | Sphingolipides composés d'un céramide auquel sont liés un groupement phosphate et un alcool (comme la choline), présents dans les membranes plasmiques et les gaines de myéline. | | Sphingoglycolipides | Sphingolipides formés d'un céramide lié à un ou plusieurs sucres au niveau du carbone 1, dépourvus de phosphate. Ils se subdivisent en cérébrosides et gangliosides. | | Cérébrosides | Sphingoglycolipides contenant un seul sucre (ose) lié au céramide, principalement trouvés dans le tissu nerveux. | | Gangliosides | Sphingoglycolipides contenant plusieurs sucres (oses), dont souvent un acide sialique, liés au céramide. Ils jouent un rôle dans la reconnaissance cellulaire et sont abondants dans les neurones. | | Acide aminé (AA) | Unité de base constituante des protéines, caractérisé par une chaîne latérale spécifique qui lui confère ses propriétés. Les protéines sont formées de longues chaînes d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. | | Anticorps | Protéines produites par les lymphocytes B, qui jouent un rôle essentiel dans la défense immunitaire en reconnaissant et en neutralisant les agents pathogènes ou les substances étrangères. Ils sont également appelés immunoglobulines. | | Caractère amphotère | Propriété d'une molécule, comme les protéines, de pouvoir se comporter à la fois comme un acide (donneur de proton H⁺) et comme une base (accepteur de proton H⁺), en raison de la présence de groupes chimiques ionisables dans sa structure. | | Catalyse enzymatique | Activité de certaines protéines, appelées enzymes, qui accélèrent spécifiquement les réactions biochimiques dans les organismes vivants sans être consommées elles-mêmes. Elles sont cruciales pour le métabolisme cellulaire. | | Cellule | Unité fondamentale de la vie, les protéines étant des macromolécules biologiques essentielles présentes dans toutes les formes de vie et constituant une part importante du poids sec cellulaire. | | Chaîne peptidique | Longue chaîne formée par l'enchaînement d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. C'est la structure de base qui constitue les peptides et les protéines. | | Chromoprotéines | Hétéroprotéines dont la partie non protéique (groupement prosthétique) est un pigment coloré, conférant ainsi une couleur spécifique à la molécule. Elles jouent des rôles variés, notamment dans le transport de l'oxygène (hémoglobine). | | Conformation | Structure tridimensionnelle spécifique et bien définie qu'adopte une protéine dans l'espace. Cette conformation est indispensable à son activité biologique et dépend des interactions entre ses acides aminés. | | Cristallisation | Processus par lequel les molécules de protéines s'organisent de manière ordonnée pour former une structure cristalline. Ce phénomène peut être favorisé en ajustant le pH, la concentration saline et en utilisant des solvants organiques. | | Électrophorèse | Technique d'analyse utilisée pour séparer les molécules chargées, comme les protéines, en fonction de leur mobilité dans un champ électrique. La vitesse de migration dépend de la charge et de la taille de la protéine. | | Enzyme | Protéine qui agit comme un catalyseur biologique, accélérant ainsi les réactions chimiques nécessaires à la vie. Elles sont hautement spécifiques de leurs substrats. | | Hélice α | Structure secondaire courante des protéines, où la chaîne polypeptidique s'enroule en une structure hélicoïdale stable grâce à des liaisons hydrogènes internes entre les groupements amide et carbonyle du squelette peptidique. | | Hémoglobine | Protéine globulaire présente dans les globules rouges du sang, dont la fonction principale est le transport de l'oxygène des poumons vers les tissus et du dioxyde de carbone des tissus vers les poumons. Elle est composée de quatre sous-unités. | | Hétéroprotéines | Protéines complexes composées d'une partie protéique (apoprotéine) et d'une partie non protéique appelée groupement prosthétique. Les groupements prosthétiques peuvent être variés (lipides, glucides, groupements phosphoriques, etc.). | | Holoprotéines | Protéines simples entièrement constituées d'acides aminés, sans aucune autre composante chimique. Elles peuvent être globulaires ou fibreuses. | | Liaison hydrogène | Liaison faible mais importante qui se forme entre un atome d'hydrogène lié à un atome électronégatif (comme l'oxygène ou l'azote) et un autre atome électronégatif à proximité. Ces liaisons stabilisent les structures secondaires des protéines (hélice α, feuillet β). | | Liaison peptidique | Liaison covalente formée entre le groupement carboxyle (-COOH) d'un acide aminé et le groupement amine (-NH₂) d'un autre acide aminé, avec élimination d'une molécule d'eau. C'est le lien fondamental qui unit les acides aminés dans une protéine. | | Lipoprotéines | Complexes formés par des protéines et des lipides, qui sont essentiels pour le transport des lipides insolubles dans le plasma sanguin et leur distribution aux différents tissus de l'organisme. Elles sont classées selon leur densité. | | Macromolécule | Très grande molécule, souvent un polymère, composée de nombreuses unités répétitives plus petites. Les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques sont des exemples de macromolécules biologiques. | | Masse moléculaire (MM) | Poids caractéristique d'une protéine, généralement exprimé en Daltons (Da). Les protéines ont une masse moléculaire qui doit être supérieure à 6000 Da. | | Nucléoprotéines | Hétéroprotéines constituées d'une protéine spécifique (apoprotéine) liée à un acide nucléique (ADN ou ARN). Elles jouent des rôles cruciaux dans la régulation génétique et la maintenance des chromosomes. | | Poids moléculaire | Terme souvent utilisé de manière interchangeable avec masse moléculaire, représentant la masse d'une molécule exprimée en Daltons (Da). | | Polymère | Grande molécule constituée par la répétition de sous-unités plus petites, appelées monomères, reliées par des liaisons chimiques. Les protéines sont des polymères d'acides aminés. | | Pression oncotique | Pression osmotique exercée par les protéines plasmatiques, principalement l'albumine, dans le sang. Elle contribue à maintenir l'équilibre hydrique entre le sang et les tissus en retenant l'eau dans les vaisseaux sanguins. | | Protéine | Macromolécule biologique complexe et fonctionnelle, essentielle à la vie, constituée d'une ou plusieurs chaînes d'acides aminés liées par des liaisons peptidiques. Les protéines remplissent une multitude de fonctions dans les organismes vivants. | | Protéines fibreuses | Catégorie de protéines insolubles dans l'eau, caractérisées par des structures allongées et résistantes. Elles jouent souvent des rôles structuraux importants, comme le collagène dans les tissus conjonctifs ou la kératine dans les cheveux et les ongles. | | Protéines globulaires | Protéines généralement solubles dans l'eau, ayant une forme sphéroïde ou compacte. Les chaînes latérales hydrophobes sont dirigées vers l'intérieur, tandis que les chaînes latérales hydrophiles sont exposées à l'extérieur, favorisant leur solubilité. | | Séquence d'acides aminés | L'ordre spécifique des acides aminés dans une chaîne polypeptidique. Cette séquence, déterminée génétiquement, est appelée structure primaire et est fondamentale pour la structure tridimensionnelle et la fonction de la protéine. | | Structure primaire | Correspond à la séquence linéaire des acides aminés dans une protéine, reliés par des liaisons peptidiques. Elle est déterminée par le code génétique et commence au niveau du groupement amine N-terminal. | | Structure quaternaire | Organisation spatiale résultant de l'assemblage de deux ou plusieurs chaînes polypeptidiques (sous-unités) pour former une protéine active et fonctionnelle. Ces sous-unités peuvent être identiques (homopolymères) ou différentes (hétéropolymères). | | Structure secondaire | Repliements locaux réguliers de la chaîne polypeptidique, stabilisés par des liaisons hydrogènes. Les formes les plus courantes sont l'hélice α et le feuillet β. | | Structure tertiaire | Conformation tridimensionnelle complète d'une seule chaîne polypeptidique, résultant des interactions entre les chaînes latérales des acides aminés. Cette structure englobe les hélices α, les feuillets β et les régions non structurées, et est essentielle à la fonction protéique. | | Sous-unité | Une des chaînes polypeptidiques individuelles qui composent une protéine possédant une structure quaternaire. Les sous-unités peuvent être identiques ou différentes. | | Télomère | Extrémité des chromosomes linéaires qui protège le matériel génétique lors de la division cellulaire. La télomérase est une enzyme (nucléoprotéine) qui assure l'élongation des télomères. | | Triplet de nucléotides | Séquence de trois bases azotées dans une molécule d'ADN ou d'ARN qui code pour un acide aminé spécifique lors de la synthèse des protéines (traduction). Il est également appelé codon. | | VLDL (Very Low Density Lipoprotein) | Type de lipoprotéine de très basse densité, principalement impliqué dans le transport des triglycérides du foie vers les tissus périphériques. | | Vitesse de migration | La rapidité à laquelle une protéine se déplace dans un champ électrique lors d'une électrophorèse. Elle est influencée par la charge nette de la protéine, sa taille et la viscosité du milieu. | | Zone ionique | La partie de la molécule d'une protéine qui porte une charge électrique due à l'ionisation de ses groupes fonctionnels. L'ensemble des zones ioniques confère à la protéine une charge globale qui varie avec le pH. | | Acide aminé | Molécule organique fondamentale constituant les protéines, caractérisée par la présence simultanée d'une fonction amine (–NH₂) et d'une fonction acide carboxylique (–COOH) liées à un atome de carbone central (carbone α). | | Carbone α (alpha) | Le carbone central d'un acide aminé, auquel sont liés le groupe amine, le groupe carboxyle, un atome d'hydrogène et la chaîne latérale (R), sauf dans le cas de la glycine. | | Chaîne latérale (R) | Le groupement variable attaché au carbone α d'un acide aminé, déterminant ses propriétés spécifiques et différenciant un acide aminé d'un autre. | | Chirali té | Propriété d'une molécule, comme la plupart des acides aminés (sauf la glycine), d'exister sous deux formes images dans un miroir (énantiomères L et D) qui ne sont pas superposables. | | Proté inogène (standard) | Un des 20 acides aminés utilisés par l'organisme humain pour synthétiser des protéines, et dont l'information est codée dans l'ADN. | | Acides aminés essentiels | Acides aminés que l'organisme ne peut pas synthétiser et qui doivent donc être apportés par l'alimentation pour permettre la synthèse protéique. | | Acides aminés non essentiels | Acides aminés que l'organisme est capable de synthétiser lui-même à partir d'autres composés métaboliques. | | Acides aminés polaires | Acides aminés dont la chaîne latérale possède des groupements capables de former des liaisons hydrogène avec l'eau, les rendant hydrophiles. Ils peuvent être ionisables ou non ionisables. | | Acides aminés non polaires | Acides aminés dont la chaîne latérale est principalement constituée de carbone et d'hydrogène, les rendant hydrophobes et tendant à se regrouper à l'intérieur des protéines. | | Pont disulfure | Liaison covalente formée entre les atomes de soufre de deux résidus de cystéine dans une protéine, contribuant à stabiliser sa structure tridimensionnelle. | | Zwitterion | Une molécule, telle qu'un acide aminé en milieu neutre, qui porte à la fois une charge positive et une charge négative mais dont la charge globale est neutre. | | Amphotérie | Propriété d'une substance, comme les acides aminés, de pouvoir agir à la fois comme un acide (donneur de protons) et comme une base (accepteur de protons) selon le pH du milieu. | | Point isoélectrique (pHi) | Le pH auquel un acide aminé possède une charge nette nulle, est majoritairement sous forme zwitterionique et ne migre pas dans un champ électrique. | | Pouvoir rotatoire | Capacité d'une substance à faire tourner le plan de la lumière polarisée, propriété liée à la chiralité de la molécule. La déviation peut être vers la droite (+) ou vers la gauche (–). | | Décarboxylation | Réaction chimique catalysée par une enzyme (décarboxylase) qui entraîne la perte d'un groupe carboxyle sous forme de dioxyde de carbone (CO₂), transformant un acide aminé en amine. | | Transamination | Réaction chimique où un groupe amine (–NH₂) est transféré d'un acide aminé à un acide cétonique, catalysée par des transaminases, permettant de synthétiser de nouveaux acides aminés. | | Peptide | Une petite molécule constituée de plusieurs acides aminés reliés bout à bout par des liaisons peptidiques. Il possède une extrémité N-terminale avec un groupe amine libre et une extrémité C-terminale avec un groupe carboxyle libre. | | Radical R | La chaîne latérale d'un acide aminé, qui varie d'un acide aminé à l'autre et qui confère ses propriétés spécifiques à chaque acide aminé. | | Extrémité N-terminale | L'extrémité d'un peptide qui porte un groupement amine libre (–NH₂) appartenant au premier acide aminé de la chaîne. | | Extrémité C-terminale | L'extrémité d'un peptide qui porte un groupement carboxyle libre (–COOH) appartenant au dernier acide aminé de la chaîne. | | Dipeptide | Peptide formé par la liaison de deux acides aminés via une liaison peptidique. | | Oligopeptide | Peptide composé d'un petit nombre d'acides aminés, généralement moins de 10. | | Polypeptide | Chaîne de peptides formée par la liaison de nombreux acides aminés entre eux par des liaisons peptidiques, généralement plus de 10. | | Hydrolyse acide | Réaction chimique utilisant un acide fort et de l'eau pour rompre les liaisons peptidiques d'un peptide, libérant ainsi les acides aminés constitutifs. | | Hydrolyse alcaline | Réaction chimique utilisant une base forte et de l'eau pour rompre les liaisons peptidiques d'un peptide, souvent utilisée pour préserver des acides aminés sensibles comme le tryptophane. | | Chromatographie d'échange d'ions | Technique de séparation qui utilise la différence de charge électrique des acides aminés à différents pH pour les séparer et les identifier dans une colonne d'échange d'ions. | | Réaction à la ninhydrine | Réaction chimique entre la ninhydrine et le groupe amine libre des acides aminés, produisant une couleur violette (ou jaune pour la proline) permettant leur visualisation et leur dosage. | | Méthode de Sanger | Méthode chimique permettant d'identifier le premier acide aminé N-terminal d'un peptide en le marquant avec le 1-fluoro-2,4-dinitrobenzène (DNFB) avant hydrolyse. | | DNFB (1-fluoro-2,4-dinitrobenzène) | Réactif utilisé dans la méthode de Sanger pour marquer spécifiquement le groupe amine libre de l'acide aminé N-terminal d'un peptide, lui conférant une couleur jaune. | | Chlorure de dansyl (DANS-Cl) | Réactif utilisé dans la méthode de Dansyl pour marquer le groupe amine libre de l'acide aminé N-terminal d'un peptide. Le composé résultant (DANS-AA) est fluorescent sous UV. | | Méthode de Dansyl (ou méthode de Gray) | Méthode sensible et fluorescente pour identifier l'acide aminé N-terminal d'un peptide, impliquant le marquage avec le chlorure de dansyl suivi d'une hydrolyse acide et d'une séparation chromatographique. | | Méthode d'Edman | Méthode chimique séquentielle permettant de déterminer la séquence d'acides aminés d'un peptide, en clivant et identifiant un par un les acides aminés à partir de l'extrémité N-terminale. | | PITC (Phénylthioisocyanate) | Réactif utilisé dans la méthode d'Edman pour réagir avec le groupe amine libre du premier acide aminé N-terminal, formant un dérivé (PTH-AA) après clivage doux. | | PTH-AA (Phénylthiohydantoïne de l'acide aminé) | Dérivé cyclique d'un acide aminé libéré lors de la méthode d'Edman, stable et facilement identifiable, indiquant la nature de l'acide aminé N-terminal à chaque cycle. | | Exopeptidase | Enzyme qui hydrolyse les liaisons peptidiques à partir des extrémités d'un peptide. Les aminopeptidases agissent sur l'extrémité N-terminale, et les carboxypeptidases sur l'extrémité C-terminale. | | Aminopeptidase | Exopeptidase qui coupe progressivement les acides aminés à partir de l'extrémité N-terminale d'un peptide. | | Carboxypeptidase | Exopeptidase qui coupe les acides aminés à partir de l'extrémité C-terminale d'un peptide. Il existe différents types (A et B) ciblant spécifiquement certains acides aminés. | | Hydrazinolyse | Réaction chimique utilisant l'hydrazine (NH₂-NH₂) pour rompre toutes les liaisons peptidiques d'un peptide, transformant la plupart des acides aminés en hydrazides, sauf l'acide aminé C-terminal qui reste libre. | | Endopeptidase | Enzyme qui hydrolyse les liaisons peptidiques à l'intérieur de la chaîne d'un peptide ou d'une protéine, plutôt qu'aux extrémités. | | Fragmentation enzymatique | Processus qui utilise des enzymes spécifiques (endopeptidases) pour couper un peptide en fragments plus petits, facilitant ainsi l'analyse de sa séquence. | | Fragmentation chimique | Processus qui utilise des réactifs chimiques spécifiques (comme le bromure de cyanogène) pour couper un peptide en fragments, souvent en ciblant des acides aminés particuliers comme la méthionine. | | Bromure de cyanogène (BrCN) | Réactif chimique utilisé pour la fragmentation des peptides, coupant spécifiquement la liaison peptidique située après la méthionine. |