98
Biochimie 1.Structure de la cellule. Mary La cellule est l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice de tout être vivant. Chaque cellule est une unité vivante qui, chez les organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules identiques ou semblables sont réunies en tissus qui sont eux- mêmes réunis en organes qui eux, sont réunis en systèmes . Afin de maintenir l'homéostasie du milieu intérieur, la composition physico-chimique doit être régulée grâce à différentes protéines et différents organites. 1.1. Structure et particularités de la cellule végétale. Les cellules végétales apparaissent plus complexes : elles ont en général une forme plus « géométrique » car elles sont entourées par une paroi squelettique rigide. L’intérieur de la cellule est en grande partie occupé par une poche ou vacuole (teintée en violet dans le cas des cellules d’oignon violet). Le noyau est visible mais la membrane cytoplasmique et le cytoplasme sont souvent difficiles à observer car l’essentiel de l’espace cellulaire est occupé par la vacuole gonflée d’eau. 1.2. Structure et particularités de la cellule animale. Les cellules animales présentent une structure relativement simple : un milieu intracellulaire appelé cytoplasme limité par une membrane cytoplasmique et contenant un noyau On distingue dans le cytoplasme des elements difficiles à déterminer qui seront pour le moment

BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Biochimie

1.Structure de la cellule. MaryLa cellule est l'unité structurale, fonctionnelle et reproductrice de tout être vivant. Chaque cellule est une unité vivante qui, chez les organismes multicellulaires, fonctionne de manière autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules identiques ou semblables sont réunies en tissus qui sont eux-mêmes réunis en organes qui eux, sont réunis en systèmes . Afin de maintenir l'homéostasie du milieu intérieur, la composition physico-chimique doit être régulée grâce à différentes protéines et différents organites.

1.1. Structure et particularités de la cellule végétale.Les cellules végétales apparaissent plus complexes : elles ont en général une forme plus« géométrique » car elles sont entourées par une paroi squelettique rigide. L’intérieur dela cellule est en grande partie occupé par une poche ou vacuole (teintée en violet dans le casdes cellules d’oignon violet). Le noyau est visible mais la membrane cytoplasmique et lecytoplasme sont souvent difficiles à observer car l’essentiel de l’espace cellulaire est occupépar la vacuole gonflée d’eau.

1.2. Structure et particularités de la cellule animale.Les cellules animales présentent une structure relativement simple : un milieu intracellulaireappelé cytoplasme limité par une membrane cytoplasmique et contenant un noyauOn distingue dans le cytoplasme des elements difficiles à déterminer qui seront pour le momentappelés « inclusions cytoplasmiques ». Ces éléments nécessitent le microscope électroniquepour être analysés.

1.3. Les fonctions des organites. Le noyau –

Seules les cellules eucaryotespossèdent un noyau. Celui-ci contient la majorité du matérielgénétique de la cellule. Il a pour fonction de contrôler les réactionsbiochimiques du cytoplasme en régulantl'expression des gènes et de stocker l'informationgénétiquenécessaire à la vie de la cellule et à sadivision.

Le noyauestentouré par une membrane double (enveloppenucléaire) oùl'onretrouve des poresnucléaires qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasmecomme la sortie des ARNmvers le cytoplasme . Elle protègeégalement le matérielgénétiqueprécieux.

La membrane externeest en continuité avec le réticulum endoplasmique rugueux . La membrane interne estrecouverte par la lamina (un réseaud'environ 2000 types de

Page 2: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

protéines) sursa face nucléoplasmique qui joue un rôle de soutien et participerait à l'organisation des mouvements de la chromatine pendant les différentes phases du cycle cellulaire.

Le cytoplasme – substance granuleuseetgelatineuse; gel aqueux qui tient en suspension les organites. Ilest le principal constituant de la cellule, fait d`environ 70% H2O maissa composition varie d`un organisme a un autre et d`une cellule a uneautre. Les autres 30% sont constitutes de glucides, proteins, lipides. C`estdans le cytoplasme de la cellule constitue les processusvitaux. La membrane plasmique – membrane situee a la bordure exterieure du cytoplasme. Estfaite de lipides et proteines.Roles:Regleetselectionne les echanges de la cellule avecle milieu environnant.- Par permeabilite : Les materiaux de petite taille se glissentdans la cellule au niveau des pores.- Par endocytoseet par exocytose - Cesdeuxprocessus font intervenir des dйformations membranaires qui permettentа la cellule de capturer ou de rejeter des particulesparticuliиrementvolumineuses.- Est capable de reconnaitresessemblables et de s’associer avec elles pour former des tissus.- Saitreconnaitreetrejeter les substancesetrangeres.- Estuneenveloppe deformable qui permet les mouvementset les deplacements. Le reticulum endoplasmique –

Le réticulumendoplasmiqueestprésentdans les cellules eucaryotes. Il est attaché à la membrane extérieure du noyaudontilprolongel'enveloppenucléaire. Il estconstitué d'un réseaud'espacesentourés de membranes contenant du liquideappeléciternes. On trouvedeux types de réticulumendoplasmique : le lisse et le rugueux .

Réticulumendoplasmiquerugueux

Unepartie du réticulumendoplasmiqueestcouverte de ribosomes qui fabriquent les protéinesmembranaires et cellesdestinées à êtresécrétées, c'est le réticulumendoplasmiquerugueux. Cesprotéinessontfabriquéesdans la lumière du réticulumendoplasmiquerugueux. Elles y acquièrentleurstructure tertiaire avant de se dirigervers le complexegolgien oùellessubirontdiverses transformations.

Page 3: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Réticulumendoplasmiquelisse

Le réticulumendoplasmiquelisse ne contientpas de ribosomes à sa surface. Il participe à la biosynthèse des lipides (phospholipidesmembranaires, acidesgras, stéroïdes...) qui engendrent le complexegolgien et les vésiculesd'exocytose qui elles, régénèrent la membrane cytoplasmique . Il joueégalement un rôle important dans le métabolisme des glucides (dégradation du glycogène dans les cellules du foie), la détoxification des cellules (dans le foie et les reins) et le stockage du calcium.

Les ribosomes

Les ribosomes se retrouvent à la fois chez les cellules eucaryotes et procaryotes. Leurrôleest de synthétiser les protéines à l'aide de l'informationcontenuedansl'ARNm. Ilssontconstituésd'ARNribosomique (ARNr) et de protéinesribosomiques et sontfabriquésdans le nucléole chez les eucaryotes. Les ribosomes sontconstitués de deux sous-unités, une plus petite qui «lit» l'ARNm et où se fixent les ARNt et une plus grosse qui catalyse les liaisons peptidiques entre les acidesaminés. Leribosomesedéplacelelongdel'ARNm.

On les retrouvedans le cytoplasme, libresouassociés au réticulumendoplasmiqueou à l'enveloppenucléaire. Lorsqueplusieurs ribosomes sont attachés à un ARNm, ilestappelépolyribosome. On retrouveégalement des ribosomes dans les mitochondries et chloroplastes. Les ribosomes libresservent à fabriquer les protéinessolublesqui demeurerontdans le cytosol tandisqueceuxattachés au réticulumendoplasmiquefabriquent les protéinesdestinées aux membranes, aux vésiculesou qui serontexportées à l'extérieur de la cellule.

Appareil de Golgi - estconstitué d'un ou de plusieursempilements de sacculesmembranaires de

formediscoïdale (dictyosomes). Ilparticipe au renouvellementmembranaire en libérant des vésicules qui fusionneront avec la membrane cytoplasmique.

C'estlàquecertainesprotéinessontmodifiées, triées, concentréesetemballées après leursynthèsedans le réticulum. Les protéines passant par le complexegolgiensontsoitdestinées à

l'exportation, soitdemeurerontdans des vésicules à l'intérieur de la cellule. Mythocondries -

La fonctionprincipale des mitochondriesest de récupérerl'énergiefournie par les moléculesorganiques et de la stocker sous formed'ATP par le processus de

Page 4: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

phosphorylation oxydative. Les mitochondriessontentourées de deux membranes de phospholipides. La membrane externeestlissetandisque la membrane interne porte de nombreuxreplis (crêtes) qui augmentent la surface de membrane (làoù se réalise la phosphorylation oxydative). L'espace entre les deux membranes se nommeespaceintermembranaire et tout ce qui se trouve à l'intérieur de la membrane interne se nommematrice.

Le nombre de mitochondries à l'intérieurd'une cellule varieselon les besoinsphysiologiques de la cellule. Les mitochondriesont la capacité de se reproduire de façonautonome. Ellessontaussicapables de se déplacer et de fusionner entre elles.

La mitochondriepossède son propre ADN (touscomme les chloroplastes). On pensequ'ils'agitd'uneendosymbiosec’est-à-dire que des cellules primitives ontingéré des bactéries (anaérobactérie) puisontvécu en symbiose avec cesdernières. Ceciexplique la présence des deux membranes (uneprovenant de l'anérobactérie et l'autre de la vésiculed'endocytose de la cellule hôte).

Les plastes-sont un grouped'organitesretrouvés chez les végétaux qui comprend :les amyloplastes, qui sontincolores et contiennent de l'amidon,les chromoplastes, qui contiennent des pigments orangés et jaunes etleschloroplastes, qui contiennent des pigments verts (chlorophylle).

Chloroplastes

Les chloroplastes se retrouventdans les cellules végétales et chez les algues. Ilspossèdent un pigment photosensible, la chlorophylle, qui leurpermet de transférerl'énergievéhiculée par les photons à des moléculeschimiques (eau et gazcarbonique) et de fabriquer des moléculesorganiques (sucres) grâce à un mécanismenomméphotosynthèse. La plupart des parties aériennes des végétauxcontiennent des chloroplastes (surtout les feuilles).

Chaquechloroplasteestentouré de deux membranes et contiens un réseaumembraneuxconstitué de sacs aplatis (thylakoïdes) qui baignentdans un liquide (stroma). Un empilement de thylakoïdes se nommegranum (au pluriel : des grana). Les membranes des thylakoïdescontiennent des pigments verts (chlorophylle) et jaune-orangés (caroténoïdes). Les chloroplastescontiennentégalement de l'ADN, des ribosomes et des enzymes.

Page 5: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Tout comme les mitochondries, les chloroplastessont le résultatd'uneendosymbiose (cesont des cyanobactériesdans le cas des chloroplastes) et sontcapables de se déplacer et de se reproduire.

Les centrioles – La plupart des cellules animals contiennentunepaired`organites – centrioles.Forme de batonete place en angle droitl`un par rapport al`autre. Ilsjouent un role important dans la division cellulaire. Le paroicellulaire –

Les cellules végétales, les champignons et les bactériespossèdentuneparoi qui les protège, maintientleurforme et prévientl'absorption excessive d'eau.

Paroivégétale

La paroivégétaleévolueselonl'âge des tissusvégétaux. La première paroi à apparaîtreestditeprimairepuisévolue pour devenir la paroisecondaire.

Paroiprimaire

La paroiprimaireestcomposée de fibres de cellulose, d'hémicellulose et de chaînespeptidiques et d'eau (jusqu'à 80 % de la masse de la paroi). La paroidoitêtrerigide pour jouer son rôle de squelette et assurer uneélasticitépermettant la croissance et la division cellulaire.

Paroisecondaire

La paroisecondaireestconstituée des mêmesélémentsque la paroiprimaire avec en plus de la lignine. Elle devientplus rigideque la paroiprimaire et ne permet plus la croissancecellulaire. On y trouveune plus grande proportion de cellulose et elle se situe sous la paroiprimairepuisqu'elleestsynthétisée plus tard.

Les lysosomes :- Agents de la digestion intra-cellulaire.

Page 6: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

- Petits sacs bourresd’enzymes digestives, servant а la digestion par phagocytose des substances capturees par la cellule.

2.Protéines et amino-acides. Tanea2.1. Les amino-acides.

Les amino-acides sont des composés qui possèdent une fonction amine (basique) et une fonction acide carboxylique (acide). On note plusieurs familles d'amino acides. Les a-amino-acides (les fonctions amines et acides carboxyliques sont portés par le même carbone), les b-amino-acides (la fonction acide est en b de la fonction amine). Dans le monde vivant, on distingue 2 catégories:

-Comprend 20 a-aminoacides constitutifs de toutes les protéines; les fonctions aminés et carboxyles sont donc portées par le même atome de carbone dit a.

- Rassemble tous les autres aminoacides, ceux que l’on trouve à l’état libre et qui jouent souvent un rôle métabolique important.

Les vingts alfa-aminoacides constitutifs des protéines jouent également des rôles métaboliques important en tant que précursurs d’autres constituants cellulaires. Ils peuvent être classés soit selon leur nature chimique, soit selon le caractère hydrophyle ou hydrophobe de leur chaîne latérale R.

2.2. Structure et classification des aminoacides.D’après Anisimov les AA se classifient en 3 groupes par la chaîne hydro carbonique.- AA aliphatiques- AA cycliques- AA hétérocycliquesClassification chimique d’après le nombre des groupements carboxylique et aminique.- les AA monoaminomonocarboxylique- les AA dicarboxylique- les AA tricarboxylique- les AA diaminocarboxyliqueLa classification biologique est suivante :

1. Les AA essentiels – parce que ces Aa ne se synthétise pas dans l’organisme humain et il faut faire un apport journalière de ces Aa. Valine, leucine, isoleucine, lysine, phénylalanine, thréonine, tryptophane, méthionine.

Page 7: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

2. Les AA non-essentiels dispensable pour l’homme. Ils se synthétisent dans l’organisme humain. Glycine, alanine, sérine, cystéine, proline, tyrosine, acide aspartique, glutamique, asparagine, glutamine.

3. Les AA conventionnellement indispensable – pour les enfants- histidine, arginine.Dans les tissus des organes existent beaucoup d’AA en état libre, en composant des peptides ou en

composant des autres substances organiques. Les acides α-aminés jouent un rôle fondamental en biochimie comme constituants élémentaires des

protéines : ils polymérisent en formant des liaisons peptidiques qui aboutissent à de longues chaînes macromoléculaires appelées peptides :

H2N–CHRa–COOH + H2N–CHRb–COOH → H2O + H2N–CHRa–CO–NH–CHRb–COOH, où Ra et Rb sont deux chaînes latérales.Selon leur polarité:

1. Aminoacides non-polaires ou hydrophobes- Ce groupe rassemble les aminoacides à chaîne latérale exclusivement hydrocarbonée, aliphatique ou aromatique, avec par ordre croissant de compléxité structurale, la glycine, alanine, la valine, la leucine, isoleucine, phénylalanine, le tryptophane, la méthionine. 2. Aminoacides polaires ou hydrophiles a) Chaîne latérale hydrophile neutre La serine, la thréonine, l’asparagine, la glutamine et la tyrosine, la cystéine. Les groupements thiol de la cystéine et phénol de la tyrosine peuvent s’ioniser négativement par perte d’un proton en milieu alcalin: ces 2 aminoacides pourraient donc être classés dans la sous-groupe c. b) Chaîne latérale hydrophile basique- cette catégorie d’aminoacides hydrophiles contient deux aminoacides à chaîne latérale aliphatique, la lysine et arginine ainsi qu’un aminoacide aromatique, histidine. c) Chaîne latérale hydrophile acide - les acides aspartiques et glutamiquesAutres aminoacides - A côté de ces vingt a-aminoacides constitutifs de toutes les protéines; on trouve de nombreux autres aminoacides, soit à l’état libre et ils jouent alors un rôle métabolique important, soit dans des peptides de petite taille

2.3. Les peptides. Classification. Nomenclature.Dans la nature ils existent beaucoup de types des différents peptides et polypeptides. Les

peptides sont les substances qui contient jusqu’à 10 résidus d’acides α-aminés. Les polypeptides contient entre 20- 50 résidus d’acides α-aminés.

Les peptides sont classés selon le nombre d'unités d'acides aminés dans une chaîne. Chaque unité est appelée résidu acide aminé. Le terme de résidu se réfère à ce qui reste après la libération d'une molécule d'eau lorsque deux acides aminés font une liaison peptidique : dipeptide (2 résidus acides aminés), tripeptide (3 résidus acides aminés), oligopeptide (entre 12 et 20 résidus) et polypeptides (> 20 résidus).

Selon la structure on distingue:- peptides linéaire, ayant un NH2 libre à l’une des extrémités et un COOH à l’autre.

Page 8: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

- peptides ramifiés, où le branchement d’un ou plusieurs aminoacides sur une chaîne peptidique linéaire se fait soit par le groupement co-carboxilique d’un aminoacide dicarboxilique, soit par le groupement aminé de la lysine.

- peptides cycliques, qui n’ont ni extrémité N-terminale, ni extrémité C-terminale.- peptides semi-cycliques, n’ayant qu’une seule extrémité; lorsqu’il n’y a qu’une

extrémité N-terminale; le COOH du dernier aminoacide est lié au gr.NH2 d’une lysine endopeptidique; inversement lorsqu’il n’y a qu’une extrémité C-terminale, le NH2 du premier aminoacide est lié à l’co-COOH d’un aminoacide dicarboxylique endopeptidique.

Nomenclature. Un aminoacide incorporé dans une chaîne peptidique perd un H du NH2 et un OH du

COOH, ou l’un des deux seulement si c’est un aminoacide terminal; c’est alors qu’on appelle un “résidu” d’aminoacide et l’on désigne en ajoutant le sufixe “yl” à la racine du nom. (glycyl, séryl, tyrosyl)

On indique en premier l’aminoacide de l’extrémité N-terminale, puis les autres dans l’ordre où ils se suivent, toujours avec le suffixe “yl”; seul l’aminoacide de l’éxtrémité C-terminale est désigné sous son nom inchangé (alanyl-valyl-phénylalanyl-isoleucine).

2.4. Les protéines. Classification.Une protéine est une macromolécule biologique composée d’une ou plusieurs chaînes d'acides aminés liés entre elles par des liaisons peptidiques (chaine polypeptidique ). En général, on parle de protéine lorsque la chaîne contient un grand nombre d’acides aminés, et de peptide pour des assemblages de petite taille.L'ordre dans lequel les acides aminés s'enchaînent est codé par le génome et constitue la structure primaire de la protéine. Il existe différentes classification: 1. Classification en fonction de la forme des molécules:a) Protéines fibreuses- les scléroprotéines sont constituées de fibre ou fibriles insolubles (fibroïne de la soie, collagènes du tissu conjonctif, du cartilage et des tendons et kératine de la peau et des phanères. b) Protéines globulaires - les sphéroprotéines sont de forme sphérique ou ovoïde. Elles sont en générale plus facilement solubles(albumines et globulines).2. Classification en fonction de la solubilité:a) Les albumines- elles précipitent par addition de sulfate d’ammonium entre 70% et 100% de la saturation. Leur point isoéléctrique est inférieur à 7. Elles ont donc un caractère acide. b) Les globulines - Elles sont insolubles dans l’eau pure mais solubles dans les solutions salines diluées. elles précipitent par addition de sulfate d’ammonium à 50% de saturation. Ce sont souvent des glycoprotéines ou des lipoprotéines. c) Les histones - ce sont des protéines solubles à caractère basique dû à la présence de forte proportion de lysine et d’arginine, ce qui leur confère un point isoéléctrique élevé (11).On les trouvent liées aux acides désoxyribonucléiques dans les noyaux des cellules. d) Les globines - Elles constituent la partie protéique des hémoglobines et des mioglobines. Elles ont une teneur élevée en histidine.

Page 9: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

e) Les prolamines et les glutélines - protéines végétales, insolubles dans l’eau. f) Les scléroprotéines - insolubles dans l’eau.g) Les protéines fibrillaires solubles- protéines constituant les cellules musculaires (myosine, actine, troponine, tubuline)3. Classification en fonction de la composition:on distingue 2 groupes: - Les holoprotéines: constituées uniquement d’acides aminés;- Les hétéroprotéines: constituées d’une chaîne polypeptidique et d’un groupement prosthétique lié de manière covalente. Les phosphoprotéines, les glycoprotéines et les chromoprotéines font parties de ce groupe.

2.5. Structure primaires, secondaire, tertiaire et secondaire d'une protéine.Les protéines sont formées des longues chaînes polypeptidiques et la séquence des Aa de ce chaîne doit être déterminé. Mais les savants constatent que les protéines natives ont 4 niveaux de structure :

- primaire- secondaire- tertiaire- quaternaireLa structure primaire représente l’ordre d’enchaînement des Aa dans la chaîne

polypeptidique. La stabilité de ces structures est maintenue par 5 liaisons chimiques : peptidique, covalente disulfurique, ionique, hydrogene et hydrophobe.

La structure secondaireElle représente l’orientation des chaînes polypeptidiques en forme de α-hélice. En 1951 le savant américain Laimus Powling, P.Corey démontrent que 99% des protéines vivantes ont une structure de type hélicoïdale. Cette conformation se stabilise par les liaisons d’hydrogènes et hydrophobes. Sur la surface de α-hélice se trouvent des groupements hydrophiles des Aa qui entraînent l’eau. C’est pourquoi les protéines forment des solutions colloïdales. A l’intérieur d’hélice se trouvent les groupements hydrophobes qui repussent l’eau. Le diamètre d’hélice est de 0,5 nm- 0,6 nm. La distance entre les spires est de 0,54 nm. Dans une spire entrent seulement 3,6 résidus d’Aa. La distance entre 2 plans successive est de 0,15 nm.Pour les protéines fibrillaires on distingue un autre type de structure secondaire sous forme de feuillet β. Cette structure est caractéristique pour les protéines fibreuses (scléroprotéine, β-kératine, fibroline). Dans la structure β les chaînes polypeptidiques sont antiparallèles, qui vont en sens opposé. Ils sont unies par des liaisons d’hydrogène interchaîne.

La structure tertiaire des protéines représente l’ordre en espace des chaînes polypeptidiques des structures secondaire. Pour la plupart des protéines les chaînes polypeptidiques forment en espace des globules- plus compacte, semblable à une sphère. Tous les 5 types de liaisons stabilisent la structure tertiaire mais pour les protéines fibreuses on distingue une autre structure tertiaire en forme des fibres, des câbles avec beaucoup des fibrilles.

La structure quaternaire

Page 10: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Elle représente l’association des structures tertiaires en espace qui sont lié avec des liaisons non-covalentes. L’hémoglobine du sang représente 4 sous-unités tertiaires individuelles qui sont liés avec des liaisons non-covalentes. En présence de l’urée (NH2)2CO cette association dissocie et on obtient des molécules.

2.6. Liaisons intervenant dans la structure d'une protéine.1. Liaison peptidique –CO-NH- sont des liaisons covalente entre le groupement

carboxylique d’une Aa et le groupement aminique d’une autre Aa. Cette liaison est d’une grande stabilité. Le nombre de liaison peptidique dépend du nombre des Aa dans la molécule protéique. La molécule d’insuline contient 51 Aa.

2. Liaison covalente disulphurique (–S-S-) (-CH2-S-S-CH2-) –c’est une liaison covalente qui s’établie entre 2 résidus de cystéine. Elle peut apparaître dans la même chaîne peptidique. Le nombre des liaisons disulfure est petit (2-4).

3. Liaison ionique ( –COO-…NH3+- ) (saline) est une liaison électrovalentielle non-covalente plus faible qui s’établie entre un radical chargé négativement et un radical chargé positivement. Il peut lier soit 2 parties d’un même chaîne, soit des parties différentes.

4. Liaison hydrogène (-C=O…HN-) est une type de liaison non-covalente. Le nombre de ces liaisons est grand, mais ces liaisons sont faibles. On peut établir 5 types des ces liaisons :- entre le groupement libre –OH (tyrosine) et le groupement carboxylique libre d’acide aspartique ou glutamique.- entre le groupement –NH de l’histidine et le groupement –OH du sérine. La liaison d’hydrogène peut être intrachaîne et interchaîne.

5. Liaison hydrophobe (-R….R-) (liaison apolaire- forces Van der Waals) –liaisons très faible, mais en grand nombre.

2.7. Dénaturation des protéines.Une protéine est dénaturée lorsque sa conformation tridimensionnelle spécifique est changée

par rupture de certaines liaisons sans atteinte de sa structure primaire. Il peut s'agir, par exemple, de la désorganisation de zones en hélice α. La dénaturation peut être réversible ou irréversible. Elle entraîne une perte totale ou partielle de l'activité biologique. Elle produit très souvent un changement de solubilité de la protéine.Pour les protéines avec une masse moléculaire basse par chauffage rapide au température de 55C se provoque une dénaturation. Mais par un refroidissement se provoque la renaturation des protéines. Les protéines reprennent leurs structures secondaires, tertiaires, quaternaires et les propriétés biologiques. Les principaux effets de la dénaturation sont:- perte d’activité biologique- chute de la solubilité- sensibilité accrue aux protéases- défaut de cristallisation.

Page 11: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

2.8. Facteurs influençant la dénaturation.Les agents de dénaturation sont nombreux :

§ agents physiques : chaleur, radiations, pH , agitation prolongee, interfaces;§ agents chimiques: solution d'urée qui forme de nouvelles liaisons hydrogène dans la

protéine, solvants organiques, détergents, acides, solutions de metaux lourds (deproteinisants, defecants)...

Des pH ou des températures extrêmes peuvent causer la rupture des liaisons hydrogène et donc la perte de la structure secondaire. L’addition des solvants organiques, tels l’éthanol ou l’acétone, intérfère également avec ces liaisons en se substituant aux molécules d’eau qui enveloppent la protéine. Les détergents tels que le dodécyl sulfate de sodium ou SDS agissent surtout au niveau des interactions hydrophobes qui stabilisent la structure tertiaire.

2.9. Propriétés des protéines. La masse moléculaire des protéines est très variable de 6000 à 1000000 et plus. La molécule d’insuline est environ de 6000 unités, hémoglobine 63000. Pour déterminer la masse moléculaire on applique des divers méthodes :- Mesurer la pression osmotique des solutions protéiques. La MM est indirect proportionnelle.pV = (m/M)RT, la méthode n’est pas précise.- d’après la viscosité des solutions protéiques. Entre la viscosité des protéines et la MM existe une proportionnalité directe. - Méthode d’ultracentrifugation des solutions protéiques. Le savante Svedberg a proposé de centrifugées la solution protéique a une grande vitesse, jusqu’à 50000 rotation par minute. En solution protéique on mesure la distance entre la molécule protéique et l’axe du rotor de centrifugeuse par un dispositif optique. Entre les dimensions des particules protéiques et le nombre des tours existe une dépendance indirecte.- Méthodes de rayons X ou Roentgen. S’utilise pour les protéines pures en forme des cristaux- on mesure la diffusion de la lumière de ces cristaux. L’exactité de méthode est très grande.La solubilité des protéinesLes solutions des protéines ont des propriétés colloïdales : - elle diffuse lentement au fond de la vase ; - ne passe pas une membrane semi-perméable ;- elle disperse la lumière ;- elles ont une grande viscosité ;- elles forment des agrégats instables.Les solutions protéiques colloïdales se rassemblent aux solutions réelles colloïdales. Les solutions protéiques colloïdales sont des solutions homogènes. Les solutions réelles colloïdales sont des solutions hétérogènes. Quand la solution protéiques colloïdale en obscurité est traversé par un faisceau lumineuse apparait l’effet Tindal. Se forme un conu lumineux parce que se produit la diffusion de la lumière par chaque particule protéique. Mais quand la lumière traverse une solution réelle colloïdale, en obscurité cette solution ne diffuse pas la lumière. Toutes solutions protéiques peuvent se transformer en différentes conditions en gels, ils perdent sa

Page 12: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

fluidité. Le lait sous l’action des enzymes se transforme en yaourt. Les plantes pendant l’automne, passent un processus de ramollissement du tissu végétal, quand les protéines en forme colloïdale se transforment en gel. La solubilité des protéines dépend des types de protéines et du type de solvant utilisé. -Le pHLa solubilité des protéines est minimale au voisinage de pH isoélectrique des protéines qui permet la précipitation de cette protéine. -Influence des électrolytesLes sels neutre interviennent en fonction de leur concentration et de la charge des ions; c’est à dire de la force ionique. A faible force ionique, on observe un effet dissolvant, tandis qu’à force ionique élevée, au contraire on assiste au relargage, c’est à dire à la précipitation des molécules protéiques.- Influence des solvants organiquesL’éthanol, le méthanol, l’acétone peuvent être utilisés pour précipiter les protéines, à condition que l’on maintienne la température aux environ de -5C pour éviter la dénaturation des protéines par ces solvants. un fractionnement des protéines plasmatisues a été réalisé en augmentant notamment la concentration alcoolique. Les propriétés électriques des protéines Les protéines sont des substances macromoléculaires avec un caractère amphotère. Ils contiennent des groupements ionisables grâce aux groupements carboxyliques et amminiques libres. Dans un milieu alcalin dissocie les groupements libres carboxyliques et la molécule protéique prend une charge négative. Dans un champ électrique la protéine migre vers l’anode.R-COOH + OH- →COO- (anode)+ H2ODans un milieu acide le proton d’hydrogène s’établie aux groupements amminiques libres des protéines. La molécule de protéine prend une charge positive et dans un champ électrique elle migre vers la cathode.R-NH2 + H+ → R-NH3+(cathode) + ..Le point isoélectrique apparait quand le pH est neutre: Groupement COOH = Groupement NH2En solution faiblement acide -COOH>NH2-En solution faiblement basique -COOH<NH2-

3.Enzymes. DanaUne enzyme est une protéine qui a dans la cellule une fonction de catalyseur. Les

enzymes ont des propriétés communes aux catalyseurs chimiques:- ne se consomment pas et ne se transforment pas durant les réactions catalysées,- ne catalysent que les réactions possibles thermodynamiquent,- ne modifient pas l’état d’équilibre final de la réaction, mais augmentent seulement la

vitesse de réalisation de l’équilibreIl existe des caractéristiques specifiques des enzymes:- toutes les enzymes sont des polyprotides supérieures,

Page 13: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

- sont des catalyseurs très efficaces qui actionnent en quantités inférieures que les catalyseurs chimiques,

- ont une haute spécificité en ce que concerne les substrats et le type de réaction- se reglent facilement, de telle facon, coordonnent les processus métaboliques,- le rendement des réactions enzymatiques est de presque 100 % (ne se forment pas des

produits secondaires)Les enzymes ont un role fondamental dans les processus de la vie. Ils provoquent les

réactions nécessaires à la digestion des aliments, à la formation et à la décomposition de l'ADN et de l'ARN, ainsi qu'à de nombreux autres processus vitaux.

Les ferments sont aussi très importants pour l’industrie alimentaire. Les enzymes ont une action spécifique sur certains composés. Elles permettent la transformation rapide et efficace de ceux-ci à des températures modérées. Au cours des fermentations alimentaires, ce sont les multiples enzymes des cellules microbiennes qui provoquent les modifications complexes observées. Il est également possible de faire intervenir des enzymes seules, en l'absence de toute cellule vivante.

Ces enzymes jouent plusieurs rôles dans les productions alimentaires industrielles :● Faciliter le procédé de préparation (exemple : les jus de fruits ou de légumes sont plus faciles à filtrer après hydrolyse enzymatique des macromolécules en suspension)● Améliorer la texture (exemple : la formation de gel dans certains jus de fruits concentrés sucrés est évitée en hydrolysant la pectine naturelle par des pectinases)● Provoquer une insolubilisation de certaines molécules (exemple : l'utilisation de la présure bovine ou microbienne pour la coagulation de la caséine du lait dans la fabrication des fromages)● Clarifier et stabiliser certains liquides en vue de la conservation (exemple: l'emploi de cellulases et de pectinases permet de clarifier le vin et les jus de fruits)● Améliorer les qualités organoleptiques (exemple : l'ajout de lipases à certains fromages améliore leur saveur)● Augmenter le rendement (exemple : la saccharification du moût de céréales peut être amplifiée par l'addition d'amylases au cours de la préparation de la bière)● Améliorer la digestibilité (exemple : l'hydrolyse enzymatique du lactose du lait permet d'éviter les symptômes d'intolérance au lactose)● Permettre la production de nouveaux produits ou la mise au point de nouveaux procédés de fabrication (exemple : la valorisation du lactosérum, la préparation de sirops ou d'alcools à partir d'amidon de céréales ou de cellulose...)

3.1. Structure des enzymes. Cofacteurs.Les enzymes sont des polyprotides supérieures et se divisent en protéines

(monocomposés) et protéides (bicomposés). L’enzyme bicomposé (holoenzyme) est formé de la partie protéique – apoenzyme (enzyme qui nécessite un cofacteur pour fonctionner) et le partie non-protéique – cofacteur (substance organique simple ou inorganique qui rend une enzyme active en s'y fixant). Selon le mode de liaison à l’apoenzyme, les cofacteurs se classifient en

Page 14: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

coenzymes (légerement dissociables) et groupements prostétiques (non-dissociables). Les cofacteurs ont les propriétés suivantes:

- Participent à la catalyse- Participent à la création du contact entre l’enzyme et le substrat- Stabilisent l’apoenzyme- Ont une faible masse moléculaire et sont thermostables- Ne repondent pas de la spécificité et le type de réactionOn a 4 types de cofacteurs selonla structure chimique:- Dérivés des nucléotides (NAD+, NADP+)- Dérivés des vitamines (FADH2, CoA-SH)- Métaux et leurs composés (Fe, Zn, Cu, Mo, etc.)- Autres structures (glutathion)La structure tertiaire correspondant au repliement de la protéine enzymatique est une

structure primordiale nécessaire dans la catalyse. Elle permet la formation du site actif par rapprochement des acides aminés le constituant. Cette conformation joue, également un rôle dans la protection du site actif. La structure quaternaire correspond à l'association de l'enzyme en sous unités. Elle donne les derniers ajustements conformationnels. Cette structure conduit à la notion d'isoenzymes (isozymes) qui sont des formes de la même enzyme catalysant la même réaction, mais dont certaines propriétés physico-chimiques (charge électrique, taille) sont différentes.

3.2. Site actif des enyzmes. Classification et nomenclature des enzymes.Le centre actif représente la région de l’enzyme qui réalise directement la catalyse. Chez

les enzymes monocomposés, le site actif est formé par l’association des radicaux des certains aminoacides. Chez les enzymes bicomposés, dans le centre actif entre et le cofacteur aussi.

Le site actif des enzymes se trouve dans la partie interne, hydrophobe, de la molécule protéique. Sa structure correspond au substrat, la substance qui va se transformer dans la réaction:

E + S ↔ ES → E + P1 + P2Les changements dans la structure tertiaire de l’E, menent au changement de la

conformation du centre actif, donc, l’activité enzymatique est modifiée.Une série d’enzymes, en spécial les olygomères, sont constitués de plusieurs sous-unités,

et contiennent dans leur molécule un centre actif et un second centre alostérique.La fixation de l’effecteur alostérique dans le centre alostérique mene au changement de

la structure tertiaire, et ainsi, de l’activité enzymatique.Une enzyme allostérique peut généralement avoir deux formes différentes. Une forme

active et une forme inactive. L'effecteur, en se fixant sur son site allostérique, a pour effet de bloquer l'enzyme dans sa forme active ou dans sa forme inactive (ça dépend de l'enzyme). On parle alors d'effecteur inhibiteur et d'effecteur activateur.

Selon les réactions qu’ils catalysent, les enzymes se classifient en 6 groupes:

Page 15: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

1) Oxydoréductases – réactions d’oxydoréduction. Ex: les déhydrogénases aérobes/flaviniques (FMN, FAD) ou anaérobes/piridiniques (NAD+, NADP+)

AH2 + B ↔ A + BH2FAD + 2[H] ↔ FADH2HOOC-CH2-CH2-COOH + FAD → HOOC-CH=CH-COOH + FADH2NADP+ + 2[H] ↔ NADPH + H+2) Tranférases – réactions de transfer de differents groupements et radicaux d’une

molécule vers l’autre3) Hydrolases – réctions de scission des liaisons chimiques avec la participation de

l’eau. Ex.:chimotrypsineR1-R2 + HOH → R1-OH + R2-H4) Liases – réctions de scission non-hydrolytique des liaisons chimiques. Il y a lieu

l’élimination de CO2, H2O, NH3, et formation des doubles liaisons. Ex. Fumarathydratase5) Isomérases – réactions d’isomérisation. Ex. GlucoisoméraseD-glucose ↔ D-fructose6) Ligases – réactions deformation des liaisons chimiques entre 2 molécules. Ex.

Acyl-CoA-synthétaseR-COOH +HS-CoA + ATP → R-CO-S-CoA + AMP + H4P2O7 3.3. Catalyse enzymatique. Energie d'activation et rôle des catalyseurs.Un catalyseur est une substance (solide liquide ou gazeuse) qui augmente la vitesse

d’une réaction chimique sans apparaître dans les produits finaux.Les réactions chimiques en milieu biologique nécessitent très souvent l’intervention

d’enzymes (étymologiquement : dans la levure). Plusieurs raisons à cela : les milieux intra et extracellulaires sont aqueux, très dilués, de composition chimique complexe : les molécules organiques y sont peu solubles et les probabilités de contact entre réactifs faibles. Il faut, la plupart du temps, l’intervention de molécules facilitant spécifiquement une réaction, ce qui est la définition d’un catalyseur ; ce rôle est tenu par les enzymes qui sont des macromolécules protéiniques. Le facteur d’accroissement dû au rôle catalytique varie de 107 (pour l’enzyme chymotrypsine) à 1017 (pour la phosphatase). On peut considérer très succinctement qu’elles constituent une poche dont l’ouverture et la forme intérieure vont jouer le rôle de sélecteur pour trier les molécules et ne conserver que celles qui correspondent à leur propre spécificité réactionnelle. Celle-ci est à l’origine du nom de famille des enzymes : les ligases lient les molécules entre elles, les cyclases cyclisent, les oxydoréductases, les hydrolases….

La surface enzymatique présente des sites actifs qui vont d’abord immobiliser le substrat par création de liaisons de type Van der Waals, hydrogène ou donneur-accepteur. La connaissance de la géométrie tridimensionnelle de la cavité enzymatique est l’enjeu de recherches abondantes en chimie médicinale pour l’élaboration de nouvelles molécules actives à partir de relations structure/activité.

Au sein du site actif, il est d’usage de distinguer les sites de fixation et les sites catalytiques. Constitué d’un petit nombre d’acides aminés de la chaîne polypeptidique, sa

Page 16: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

conformation est adaptée à la reconnaissance d’un substrat donné suivant l’analogie clef/serrure proposée par E. Fischer en 1894. Certains acides aminés, qui interviennent en général par leur chaîne latérale, ont pour rôle d’immobiliser le substrat, d’autres fournissent les groupements chimiques nécessaires à la réaction catalysée par l’enzyme.

Dans les cas des réactions energétiquement favorables, les enzymes augmentent la vitesse de réaction en abaissant l’énergie d’activation. Pour qu'une réaction chimique se fasse, il faut délivrer une certaine énergie, l'énergie d'activation. Une enzyme diminue l'énergie d'activation à fournir (en quelque sorte elle modifie le chemin pris par les réactifs) la réaction se retrouve donc accélérée mais l'état d'équilibre atteint n'est pas modifié, il ne dépend pas de l'enzyme. L'enzyme, lors de son interaction avec le substrat, modifie la réactivité moléculaire en formant un complexe enzyme-substrat, elle forme un état intermédiaire.

3.4. Spécificité de l'action enzymatique.Les enzymes se distinguent par leur haute spécificité:Spécificité absolue – catalyse d’une seule réaction de transformation d’un substrat bien

determiné.Spécificité absolue de groupe – action sur une série de substrats qui ont une structure

chimique semblable et des liaisons du meme type.Spécificité rélative de groupe – action sur une certaine liaison chimique, la structure

chimique du substrat n’influencant pas.Spécificité stéréochimique – exprimée par rapport au mode d’arrangement des atomes

dans la molécule du substrat.Spécificité géométrique – distinction entre les isomères cis et trans.

3.5. Cinétique enzymatique. Vitesse de la réaction enzymatique.La cinétique des réactions enzymatiques étudie la fonction de vitesse de réaction en

dépendence de la nature chimique des des substances, leur concentration, pH, température, action des effecteurs. v=f([E])

La dépendence vitesse – concentration E est linéaire pour la majorité des enzymes, plus on a des enzymes « travaillantes », plus les transformations chimiques seront rapides. En certaines conditions, la présence des effecteurs (substances qui influent la vitesse des réactions enzymatiques), et quand la diffusion des molécules du substrat vers le centre actif de l’enzyme est ralentie, la dépendence linéaire n’est pas valable.

La vitesse de réaction est proportionnelle aux faibles concentrations de substrat. Quand le substrat est en grande concentration, la vitesse de réaction est constante, car l’enzyme atteint l’état de saturation (toutes les molécules E sont en complexes avec le substrat).

La dépendence entre V est [S] est expliquée en base de la théorie de L.Michaelis et Maud Menten:

k – constantes de vitesse de réaction

Page 17: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

L’équilibre 1 est très rapide; en mélangeant initialement E et S, une fraction importante de l’enzyme s’associe au substrat, l’importance étant conditionnée par la constante thermodynamique de l’équilibre 1. La décomposition du complexe enzyme-substrat démarre et donne lieu à la formation du produit P en régénérant l’enzyme. La réaction 2 fait partie d’un équilibre thermodynamique. Cependant, en début de réaction, l’absence du produit P et l’abondance du complexe E-S limite considérablement l’importance de la réaction de constante k2.

On fait l'hypothèse d'un état quasi-stationnaire (AEQS pour Approximation de l'État Quasi-Stationnaire) sur l'espèce ES : ES étant instable, on suppose qu'elle disparait aussi vite qu'elle apparait.

Si v est la vitesse de la réaction,

donc et en remplaçant [ES]

Si on fait un bilan de matière sur E[E] + [ES] = [E]0, où [E]0 est la quantité initiale d'enzyme

et en remplaçant E,

Si on défini vmax = k2[E]0 et

On a

Exemple:

Page 18: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

On a:

[S]mol Vµmol/min

1 0.1

1.33 0.125

2 0.166

4 0.25

1/[S] 1/V

1 10

0.75 8

0.5 6.02

0.25 4

-1/km=-0.25km=4

Page 19: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

1/Vmax=2Vmax=0.5 y=ax+b 4=a*0.25+b8=a*0.75+b a=-13b=0.75 y=-13x+0.75y=0, x=0.06x=0, y=0.75 x=-1/km, km=16.66y=1/Vmax, Vmax=1.33 3.6. Influence de différentes paramètres sur la vitesse initiale.

1) Effet de la concentration des réactifsSi les molécules en réaction, A et B sont en grande concentration, le nombre de

molécules possedant assez d’énergie pour réagir ensemble sera élevée, les collisions seront fréquentes et la vitesse sera rapide. Si on double la concentration du composé A, la vitesse de réaction sera aussi doublée. Donc, la vitesse de réaction est proportionnelle à la concentration des molécules en réaction.

2) Effet de la concentration de l’enzymeLa vitesse initiale des réactions enzymatiques est directement proportionnelle à la

concentration de l’enzyme. La vitesse initiale est celle mésurée en début de la réaction, lorsque très peu de substrat a réagi avec l’enzyme. En effet, après un certain temps, la vitesse peut diminuer en raison de l’épuisement du substrat. Dans ces conditions, la majeur partie de substrat a été transformée en produit et meme si l’enzyme est présente en quantité suffisante pour maintenir la réaction, elle ne peut plus transformer le substrat qui est épuisé. On assiste à une baisse de la vitesse de réaction.

3) Effet de la concentration de substratDans une réaction enzymatique, le nombre de molécules de substrat est toujours

supérieur au nr. des molécules d’enzyme. Si on augmente la concentration en substrat en début de la réaction, la vitesse initiale va augmenter jusqu’à une valeur maximale, quand l’enzyme sera saturé par le substrat.

4) Effet de la températureLa température augmente la vitesse des réactions enzymatiques jusqu’à une vitesse

maximale, jusqu’au moment quand les ferments commencent à dénaturer. Pour la majorité des enzymes, la vitesse maximale est atteinte à une température optimale de 30-40oC.

Page 20: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

5) Effet du pHL’acidité du milieu determine le rapport de groupes cationiques et anioniques et de telle

façon influence la structure spatiale de l’enzyme et l’état ionique du substrat. Le pH optimal pour la majorité des enzymes est presque neutre, mais il existe quelques exceptions: pepsine – 1.5, arginase – 9.9.

6) Effet de l’activité de l’eauDans les aliments, l’eau est un solvant et un moyen de diffusion des réactifs. Une

quantité minimale d’eau est nécessaire à l’activité enzymatique. L’eau permet aux enzymes d’adopter leurs structures natives essentielles à leur activité. Pour ces raisons, l’activité de la majorité des enzymes augmente à des valeurs de l’activité de l’eau ≥0.5. Toutefois, certains enzymes peuvent etre activés à des valeurs très faibles de l’activité de l’eau (les lipases).

7) Les inhibiteursIls empechent l’activité des enzymes par le blocage du site actif.

3.7. Les inhibiteurs.

L'activité catalytique d'une enzyme peut diminuer et même complètement s'arrêter au contact de certaines substances chimiques. Les inhibiteurs peuvent etre reversibles et ireversibles. Les inhibiteurs ireversibles forment avec l’enzyme un complex EI non-dissociable. Les inhibiteurs forment avec l’enzyme un complex EI dissociable, et ils se divisent en inhibiteurs compétitifs et non-compétitifs.

Un inhibiteur compétitif ressemble au substrat et entre en compétition avec lui pour s'introduire dans le site actif. Si le site actif est bloqué par un inhibiteur compétitif, l'enzyme ne peut plus fonctionner. L'inhibiteur compétitif a souvent une action réversible. Il peut se retirer du site actif si sa concentration devient faible dans le milieu. Beaucoup de poisons sont des inhibiteurs compétitifs d'enzymes essentielles à la survie.

Un inhibiteur non compétitif se lie à l'enzyme (en un point autre que le site actif) ce qui provoque la déformation du site actif. Le site actif déformé ne peut plus se lier au substrat, l'enzyme est inhibée. Leur liaison à l'enzyme peut être réversible ou irréversible. Plusieurs inhibiteurs non compétitifs réversibles sont des produits normaux du métabolisme.

4.Glucides. Liuda4.1. Structure, classification et nomenclature des glucides4.2. Nomenclature des glucides.4.3. Les oses.4.4. Les osides.4.5. Les glycoprotéines.4.6. Principaux propriétés physiques et chimiques des glucides.

4.1 Structure, classification et nomenclature des glucides1. Les Glucides sont des molécules organiques dont les carbones sont porteurs— de fonctions alcools (alcool secondaire, alcool primaire)— d’une fonction aldéhyde ou cétonique (fonction carbonylique)

Page 21: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

— parfois d’une fonction acide ou aminée.Leur formule générale est Cn(H2O)n.2. Au total, il s’agit d’aldéhyde ou de cétone polyhydroxylées car un carbone est porteur soitd’un aldéhyde soit d’une cétone, tous les autres étant porteurs de fonctions alcools.

Structure

A. Structure linéaire

1. Nomenclature.● ce sont des composés de formule brute Cn(H20)p, d'où l'ancienne appellation

d'hydrates de carbone. ● ils sont caractérisés par la présence dans la même molécule d'une fonction réductrice

aldéhyde ou cétone et d'au moins une fonction alccol. ● les oses qui possèdent une fonction aldéhydique sont appelés des ALDOSES et ceux

qui possèdent une fonction cétonique sont appelés des CÉTOSES. ● la nomenclature des atomes de carbone des aldoses attribue le numéro 1 à celui qui

porte la fonction aldéhyde. Dans le cas des cétoses, le carbone qui porte la fonction cétone porte le numéro 2.

Le plus petit composé répondant à la définition des oses est l'aldéhyde glycolique, mais ce composé n'a pas de carbone chiral et pas de rôle biochimique à l'état libre.

Les premiers oses qui ont un rôle sont des oses en C3 ou triose, il s'agit du glycéraldéhyde et la dihydroxyacétone.

Il faut noter que sous leur forme phosphorylée ces deux composés correspondent à une étape importante de la voie de la glycolyse , puisqu'il s'agit du passage d'un sucre en C6 (le fructose

1, 6 diphosphate) à 2 sucres en C3.

B. Structure cyclique

1. Hémiacétal et mutarotation.La structure linéaire ou structure à chaîne ouverte des oses ne rend pas compte de toutes leurs propriétés dés

que le nombre des atomes est supérieur à 4.En premier lieu les propriétés réductrices qui ne sont pas tout à fait celles des aldéhydes et des cétones :

● par exemple si on traite du glucose avec du méthanol, on ne fixe pas 2 molécules d'alcool pour

Page 22: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

former un acétal comme avec un aldéhyde, mais on ne fixe qu'une seule molécule de méthanol pour former un hémiacétal

● c'est un premier indice que la fonction aldéhydique des oses n'est pas aussi réductrice que les aldéhydes vrais.

En second lieu, selon le mode de solubilisation du glucose on obtient 2 solutions appelées respectivement a et b - glucose :

● ces deux solutions dévient la lumière polarisée mais se distinguent par leur pouvoir rotatoire spécifique [a]20D mesuré sur des solutions fraîches ;

● cependant, si on laisse viellir ces solutions, leur pouvoir rotatoire évolue pour se stabiliser à une valeur identique de + 52.5°.

Ce phénomène a été appelé mutarotation par Lowry

Classification des glucidesOn distingue les oses et les osides.Les critères de classification des oses:Par nombre de résidus

● Les molécules de glucides simples sont appelés oses ou monosaccharides (par exemple glucose, fructose et galactose ).

● Les glucides composés de deux résidus sont des diholosides ou disaccharides (saccharose, lactose ). Il existe des enchaînements de plus de deux oses.

● Les oligosaccharide s comprennent au plus dix résidus de monosaccharides et les polysaccharides, plus de dix. Les polysaccharides sont donc des polymères de plusieurs unités osidiques et jouent un rôle important dans le stockage de l'énergie (amidon, glycogène) ainsi que dans la structure des tissus végétaux (cellulose, chitine ).

Par groupement chimiqueParmi les glucides on distingue les aldose s et les cétose s :

● les aldoses sont composés d'une chaîne d'alcools secondaires ayant à une extrémité un alcool primaire et un aldéhyde à l'autre extrémité. Ces derniers présentent une énantiomérie (séries L et D).

● Les cétoses possèdent une fonction cétone dans leurs chaînes, les autres carbones étant porteur d'une fonction alcool primaire ou secondaire selon la position.

Par nombre d'atomes de carboneLes oses sont classés aussi par leur nombre d'atomes de carbone de la manière suivante: C3 trioses ,

C4tétroses, C5 pentoses , C6 hexoses , C7 heptoses .

4.3 Les Oses

Représentation linéaire : modèle de Fischer Tous les oses possèdent un pouvoir rotatoire du fait de la présence d'un carbone asymétrique , les oses sont dits chiraux sauf le dihydroxyacetone.

Page 23: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Figure 1 : représentation de Fischer des formes D et L du glucose. Les deux sont symétriques par rapport à un plan.

Deux énantiomères (antipodes optiques) ont les mêmes propriétés à l'exception d'une seule : leur pouvoir rotatoire opposé. La figure 1 représente les deux énantiomères du glucose , la forme D-glucose est la forme naturelle. Il est à noter que dans la représentation de Fischer, par convention, le carbone le plus oxydé est placé en haut, ce qui permet de définir sans ambiguïté le sens gauche/droite des substituants de la chaîne carbonée.

● Dans la forme D, le groupement alcool (-OH) porté par le carbone n − 1 est à droite (en représentation de Fischer) ;

● Dans la forme L, le groupement alcool (-OH) porté par le carbone n − 1 est à gauche (en représentation de Fischer).

Il existe aussi des stéréoisomère qui sont des isomères optiques. Tous les énantiomère sont des stéréoisomères. Il y a aussi des diastéréoisomère qui sont des stéréoisomères non énantiomères. Il y a des épimère qui sont des sucres qui diffèrent par la configuration d'un seul et même carbone.Représentation cyclique : modèle de HaworthQuand on laisse du glucose préalablement cristallisé en solution dans de l'eau, le pouvoir passe de +112 ° à +52,5 °. Quand on laisse en solution dans l'eau du glucose préalablement cristallisé dans de l'acide éthanoïque, le pouvoir passe de +19 ° à +52,5 °.Cette observation est due au fait que la fonction aldéhyde du glucose s'hydrate pour former une fonction alcool qui va réagir avec une autre fonction alcool (celle du carbone 5). Le glucose devient alors cyclique, il dérive du pyrane . Le carbone no 1 est un carbone anomère (les isomères cycliques sont appelés des anomères ), le groupement de la fonction alcool qu'il porte peut être « en haut » ou « en bas ». Si la fonction alcool est située en dessous du cycle, le groupement hydroxyl est du côté opposé au groupement CH2OH, c'est donc la forme alpha. Si l'hydroxyle est situé du même côté que le groupement CH2OH, c'est la forme bêta. La figure 2 explique la cyclisation du glucose. En solution aqueuse, le glucose est en équilibre tautomère : 65 % sous forme β-D-glucopyranose, 0,1% sous forme D-glucose (linéaire) et 35 % d'α-D-glucopyranose. La cyclisation des sucres permet d'avoir deux fois plus d'isomères.Le fructose , cétohexose, se cyclise par réaction entre les carbones 1 et 4, cette forme dérive du furane , c'est la forme furanique (figure 3). Le glucose également mais le D-glucofuranose n'est pas stable et se transforme rapidement en D-glucopyranose. Les oses se cyclisant sous forme furanique (furanose) sont :

● Le ribose donnant du ribofuranose ;● Le 2-désoxyribose donnant du 2-désoxyribofuranose ;● Le fructose donnant du fructofuranose.● De manière générale, ce sont les cétohexoses.

Les oses se cyclisant sous forme pyranique (pyranose) sont :● Le glucose donnant du glucopyranose ;● Le galactose donnant du galactopyranose.● De manière générale, ce sont les aldohexoses.

4.4. Les osides

Page 24: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Les osides sont des molécules qui donnent par hydrolyse 2 ou plusieurs molécules d’oses. Ces osespeuvent être identiques ou différents.Mode de liaison des osesDeux oses sont unis entre eux par une liaison osidique (ou glycosidique) pour donner un diholosi-de. Selon le mode de liaison des 2 oses le diholoside est non réducteur ou réducteur.1. Diholoside non réducteur : liaison osido-osideIl y a condensation de la fonction hémiacétalique de chaque ose par une liaison osido-oside 2. Diholoside réducteur : liaison osido-oseIl y a condensation d’une fonction hémiacétalique d’un ose avec une fonction alcoolique d’unsecond ose par une liaison osido-ose. Il reste donc dans le diholoside un -OH hémiacétaliquelibre responsable du pouvoir réducteur de la molécule. • L’association de 2 oses donne un diholoside, de 3 oses donne un triholoside, etc.

Les principaux diholosidesA. Le Maltose• C’est un produit d’hydrolyse obtenu lors de la digestion des polyosides (amidon et gly-cogène) par les amylases.• Il est formé par l’union de 2 molécules de glucose unies en α 1-4. C’est un oside réduc-teur.

• Il est hydrolysé en 2 molécules de glucose par une enzyme spécifique, la maltase. B. Le Lactose• Il est présent dans le lait de tous les mammifères.• C’est un diholoside réducteur constitué d’une molécule de Gal et d’une molécule de Glcunies par une liaison β 1-4 osidique.

Les polyosidesLes polyosides homogènes sont constitués d’un seul type d’ose. Ce sont soit des polyosides de ré-serve (amidon, glycogène) soit des polyosides de structure (cellulose).Contrairement aux protéines et aux acides nucléiques, le poids moléculaire des polyosides n’est pasdéfini car leur programme de synthèse est déterminé par les enzymes.A. L’Amidon• C’est le polyoside végétal le plus abondant (réserve glucidique), qui a un rôle nutritionnel important chez l’homme et l’animal.• Il est synthétisé dans les grains d’amyloplastes des cellules végétales.• Son poids moléculaire est variable selon l’espèce végétale et peut atteindre plusieurs millions.• Il est constitué d’une chaîne principale faite de gluco (ou branchements) faites de glucoses unis en α1-6.B. Le Glycogène• C’est la forme de stockage du glucose dans le foie et les muscles• C’est un polyhoside plus ramifié que l’amidon car ses branchements sont plus nombreux(liaisons α1-6) et plus rapprochés.C. La Cellulose• C’est un polyoside linéaire qui représente 50 % du carbone végétal.• Il est formé de l’union de 2 Glucoses unis en β 1-4 (cellobiose).Il est hydrolysé par une β glucosidase (cellulase) non présente dans le tube digestif chezl’homme. La cellulose n’est donc pas hydrolysée lors de la digestion chez l’homme.

Page 25: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

4.5. Les glycoprotéinesCe sont des hétéroprotéines qui résultent de l’union d’une fraction glucidique (de type oligoside)et protéique par des liaisons covalentes. Elles sont très répandues dans la nature et ont des fonctionsbiologiques très variées. Elles renferment plus de 5 % de glucides.La fraction glucidiqueOn trouve 4 groupes de glucides :• Oses : D mannose D galactose• 6-désoxyhexoses : L fucose (6 désoxy L galactose)• Glucosamine et galactosamine souvent acétylées• Acide N-acétylneuraminique (NANA) souvent terminal qui donne leur caractère acide auxglycoprotéines.• Enchaînement glucidique souvent ramifié, caractéristique (glycosyl-transférases spécifiques).Liaison des fractions glucidiques et protéiquesLa liaison se fait entre le groupement réducteur terminal de la fraction glucidique et un acide aminéde la protéine au niveau :• d’une fonction alcool d’un acide aminé alcool (sérine, thréonine) = liaison O-Glycosidique• d’une fonction amide de la glutamine ou de l’asparagine : liaison N-glycosidique• la liaison se fait sur un motif spécifique, dans un environnement approprié de la protéine.Rôle biologique des fractions glucidiques• Elles permettent la reconnaissance spécifique par d’autres protéines comme les lectines.• Elles interviennent dans l’interaction cellule-cellule : contact, transfert d’information,…• Elles influencent le repliement des protéines.• Elles protègent les protéines contre les protéases.• La spécificité des groupes sanguins dépend de la fraction glucidique des glycoprotéines desglobules rouges.Les principales glycoprotéines• Les hormones hypophysaires : LH et FSH.• Les glycoprotéines du plasma : Orosomucoïdes, haptoglobine.• Les glycoprotéines du blanc d’œuf : ovalbumine.• Les glycoprotéines végétales ou lectines, sont des réactifs utilisés pour leurs propriétés d’ag-glutination des globules rouges, leurs propriétés mitogènes, etc.

4.6. Proprietes physiques et chimiques des glucides

Propriétés chimiques

A. Propriétés liées au groupement réducteur

1. Oxydation

Page 26: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Les oses sont des réducteurs plus faibles que les aldéhydes ou les cétones vrais. Le résultat de l'oxydation dépend des conditions de cette oxydation.

a) Par oxydation douce des aldoses avec Br2 ou I2 en milieu alcalin, on obtient les acides aldoniques :● le glucose donne l'acide gluconique ● le mannose donne l'acide mannonique● le galactose donne l'acide galactonique

La réaction est stoechiomètrique et permet le dosage spécifique des aldoses car les cétoses ne sont pas oxydés dans ces conditions.

b) Par oxydation plus poussée avec l'acide nitrique à chaud on obtient les acides aldariques qui sont des diacides possédant une fonction carboxylique sur le carbone 1 et le carbone 6:

● le glucose donne l'acide glucarique● le galactose donne l'acide galactarique

Les cétoses sont dégradés dans ces conditions. La chaîne est rompue au niveau de la fonction cétone. On obtient un mélange d'acides carboxyliques.

c) Enfin, si la fonction aldéhyde est protégée pendant l'oxydation, on obtient les acides uroniques oxydés

uniquement sur la fonction alcool primaire :● le glucose donne l'acide glucuronique ● le galactose donne l'acide galacturonique

2. RéductionLes réactions de réduction se font par hydrogénation catalytique, soit par action d'un borohydrure alcalin tel que LiBH4 ou NaBH4.

● on obtient le polyalcool correspondant à l'aldose de départ.● en ce qui concerne les cétoses, on obtient 2 polyalcools épimères.

Il faut mentionner d'autres réactions de réduction utilisées pour le dosage des sucres et leur caractérisation. Notamment :

● les sels cuivriques (la liqueur de Fehling )● le nitrate d'argent● les sels de tétrazolium

B. Propriétés liées aux fonctions alcooliques

1. Méthylation

Les agents méthylants tels que le sulfate de méthyle ((SO4(CH3)2) en présence de soude (Haworth) ou l'iodure de méthyle ICH3 avec Ag2O (Purdie) agissent en substituant tous les hydrogènes des groupements hydroxyles par un -CH3 formant ainsi un groupement éther. Si le groupement réducteur de l'ose est libre, il réagira en formant un dérivé O-méthylé. Cependant, cette liaison est une liaison osidique qui n'a pas la même stabilité en milieu acide où elle est facilement hydrolysée.Il faudra donc la distinguer des liaisons ether en la spécifiant dans la nomenclature de l'ose.

Page 27: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

2.Proprietes physiques

5.Lipides. Ghena + Vlad5.1. Structure et nomenclature des lipides.

Les lipides constituent un groupe plus hétérogène que les glucides et les protides. Ils peuvent etre subdivisés en : 1. Lipides proprement dits (esters ou amides d'un acide gras - acide carboxylique formé d'au moins 4 atomes de carbone - et d'un alcool).2. Lipoїdes (substances ayant les caractères de solubilité des lipides).

2.1 Lipoїdes isopréniques (caroténoїdes et quinones).2.2 Stérols libres.2.3 Hydrocarbures.

Nous rappellerons en premier lieu, les propriétés des acides gras. Ensuite, nous étudierons les deux catégories de lipides vrais 1.1 et 1.2 ; enfin, nous envisagerons les lipoїdes isopréniques et les stérols. Nous noterons tout de suite que la catégorie des glycérides est très fortement dominante dans les corps gras ali -mentaires.

5.2. Les acides gras.1. Enchaînement

Tous comportent le groupement -COOH а l'extrémité d'une chaîne variée :1.Chaîne latérale non polaire.

1.1. Saturée.1.1.1. Chaîne linéaire : - soluble (C4 а C10)

- insoblule (C 12 et plus)1.1.2. Chaîne ramifiée : - iso

- antéiso- autres

1.1.3. Chaîne cyclique.

Page 28: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

1.2. Insaturée (ou désaturée).1.2.1. Monoènes.1.2.2. Polyènes conjugués ou non conjugués.1.2.3. 2. Chaîne latérale polaire.

3.1. Acides alcool.3.2. Acides cétoniques.3.3. Autres acides.

2. PrédominanceIci encore, on observe la grande prédominance, dans les corps gras alimentaires , animaux et végétaux,

de quelques acides gras. Mentionnons particulièrement les quatre plus abondants, а nombre pair de carbone :

- l'acide palmitique • saturé en C16 f. CH3 - (CH2)14 - COOH- l'acide stéarique • saturé en C18 ; CH3 - (CH2)16 - COOH- l'acide oléique monoène en Cl8 (forme « cis ») ; CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH- l'acide linoléique • diène en C18 (forme « cis »). CH3 - (CH2)4 — CH = CH — CH2 - CH = CH (CH2)7 - COOH

Mais il faut souligner le fait que l'évolution de l'analyse vers les méthodes physiques (spectrophotométrie ultraviolette et infrarouge, spectrométrie de masse, et surtout la chromatographie en phase gazeuse) ont permis de révéler laprésence de plus de 150 acides gras naturels.

Dans les lipides microbiens, qui ne sont pas encore des aliments, les acides gras les plus courants sont souvent des acides а nombre impair de carbones, que l'on ne trouve qu'en très petites quantités dans les corps gras animaux et végétaux. Par exemple, dans les lipides synthétisés par les levures cultivées sur alcanes, l'acide gras dominant est l'heptadécénoїque C17:1A9 (20 p. cent du total).3. Proportions

La proportion des acides gras dans les corps gras alimentaires peut varier beaucoup. Le tableau 4-1 présente la composition moyenne de 7 corps gras végétaux et de 5 corps gras animaux. On voit qu'il existe des amplitudes du meme ordre, en ce qui concerne le total des acides saturés et insaturés, dans les deux règnes (les acides gras mineurs ne sont pas présentés).

Les huiles sont naturellement très riches en acides insaturés, qui sont liquides (sous forme « cis ») а température ambiante ; alors que les graisses sont plus riches en acides saturés que les huiles, car leur point de fusion est plus élevé а nombre égal de carbones.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES ACIDES GRAS1. La configuration des chaînes hydrocarbonées saturées est probablement en forme étirée, avec un

angle valenciel de 111 ° qui correspond au niveau d'énergie minimum (fig. 4.1 (a)). Mais il s'agit ,d'une hypothèse, car en théorie un nombre infini de configurations différentes peuvent se présenter du fait de la libre rotation autour des liaisons simples.

La double liaison introduit une structure rigide dans les chaînes insaturées. La configuration « trans » conserve approximativement la structure linéaire ; mais cette forme est rare dans la nature (acide

Page 29: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

vaccénique ). Par contre, la configuration « cis », beaucoup plus répandue, introduit un coude de 30° envi -ron .

2. Le point de fusion est une valeur importante. Il est approximativement le meme pour l'acide gras et pour le triglycéride homogène saturé (trois fois le meme acide). Les points importants sont les suivants :• Pour une forme donnée, la température de fusion de l'acide gras s'élève avec la longueur de la chaîne hydrocarbonée. Par exemple, dans la série des acides saturés, l'élévation varie de 6,5 а 9,5° par deux atomes de carbone :f - acide laurique (C12) : 44°3 - acide stéarique (C18) : 69°6 acide myristique (C14) : 53 °9 acide arachidique (C20) : 76°5

^ - acide palmitique (C16) : 63°1 — acide lignocérique(C22) : 86°0• Pour une longueur donnée de la chaîne, la température de fusion s'abaisse avec le nombre de doubles

liaisons : l'abaissement est plus grand pour la forme « cis » que pour la forme « trans » (rare) :C18:0 acide stéarique 69,6C18:1 acide vaccénique (trans) 44C 18:1 acide oléique (cis) 13,4C 1 8:2 acide linoléique (cis) - 5C18:3 acide linolénique (cis) - 11

• L'hydrogénation catalytique (notamment par le nickel réduit) des acides gras insaturés durcit les corps gras. C'est une méthode importante dans l'industrie alimentaire pour transformer les huiles végétales en graisse, par suite du passage de la série oléique а l'acide stéarique : fabrication de la margarine, des «shortenings », etc.

3. La structure est polaire, par suite de la présence du groupe carboxylique ; mais la chaîne hydrocarbonée est hydrophobe. Deux notions sont а considéreravec les acides gras courants :

• l'hydrophobie croît avec l'augmentation du nombre de carbones,• la dissociation du COOH décroît avec l'augmentation du nombre de carbones.

En conséquence, l'hydrophobie de la chaîne l'emporte sur l'hydrophilie du carboxyle. Seuls les acides gras а courte chaîne (acides butyreux de C4 а C10) sont dits volatils, c'est-а-dire entraînables par la vapeur d'eau, et seuls les deux premiers (C4 et C6) sont solubles dans l'eau. Pour les autres, les propriétés liées а l'hydrophobie vont en croissant, en particulier l'insolubilité dans l'eau.

Les acides gras а courte chaîne sont caractéristiques du beurre de ruminants et de quelques graisses végétales, palmiste et coprah . Un moyen utilisé par les fraudeurs est l'addition de graisse de coprah et de graisse de palmiste au beurre. Ces acides fondent vers 25-30°C, а peu près comme le beurre ; mais le chimiste sait bien reconnaître cette falsification, soit par les indices des acides gras courts, soit par la chromatographie en phase gazeuse.

5.3. Glycérolipides.Les triglycérides sont tres prédominants. Les di- et monoglycérides ne sont en général présents

qu'а moins de 2 p. cent du total lipidique.

Page 30: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Les trois positions ne sont pas identiques dans la molécule du glycérol, puisqu'il existe deux positions primaires et une position secondaire. En outre, les deux positions primaires ne sont pas absolument équivalentes ; l'image suivante précise la numérotation des carbones :

R2 " OC u ~0 CH2 ~ o - CO - R3

Si R1 est différent de R3, il y a asymétrie de substitution du carbone n° 2. On n'a cependant pas observé de glycérides optiquement actifs dans les produits naturels.

La distribution des acides gras sur les trois positions du glycérol a été beaucoup discutée. Il semble que l'hétérogénéité maximale soit un principe approximatif (distribution régulière selon Hilditch) : un acide gras est aussi largement distribué que possible parmi les différents glycérides ; un triglycéride homogène n'apparaоtra que lorsqu'un acide gras représente les 2/3 du total (en molécules d'acides gras). Mais on observe beaucoup d'exceptions, par exemple, la présence de triglycérides homogènes dans des corps gras qui contiennent moins glycérol de 66,6 p. cent d'un acide gras donné. L'analyse directe des triglycérides est très utile : elle permet d'établir des relations entre les propriétés physiques et la composition des corps gras. Elle est pratiquée aujourd'hui en complément de la détermination des acides gras séparés

5.4. Sphingolipides.C'est une liaison amide qui unit l'acide gras а la substance qui correspond au glycérol. Il y a cependant deux groupes OH dans cette molécule, mais l'un n'est jamais substitué (alcool secondaire), alors que l'autre est lié а l'ester phos- phorique de la choline, comme dans la lécithine (fig. 4.3 (B)). La substance permettant la liaison amide est la sphingosine, qui est un dialcool aminé insaturé, а 18 atomes de carbone.Ces substances sont comparables aux lécithines, avec lesquelles elles sont liées.N.B. - Il existe d'autres dérivés naturels non phosphorylés de la sphingosine, les glycolipides qui portent des résidus glycosylés en position R2 (cérébrosi- des, gangliosides et phytoglycolipides).

5.5. Céérides.Ce sont des monoesters d'un acide gras et d'un alcool, tous deux а longue chaоne (jusqu'а 40

atomes de carbone). Ces deux éléments d'une molécule sont le plus souvent d'inégale longueur. Les acides gras sont en général saturés, rarement insaturés et très rarement hydroxylés.

On les rencontre dans tous les règnes. Ils sont presque toujours solides а température ordinaire. Les animaux supérieurs ne métabolisent pas les cires, contrairement а certains insectes. Nous prendrons trois exemples :

- le blanc de baleine est une cire presque pure ; il renferme plus de 90 p. cent de palmitate de cétyle, qui est un exemple de constituants saturés d'égale longueur (C15H31COOH, C16H33OH).

- La cire d'abeille est au contraire de composition complexe : la cire dominante est le palmitate de myricyle (C15H31COOH, C30H61OH) ; ensuite se trouve Tester d'un acide gras insaturé (Ci6:i A2), l'hypogéate de myricyle.

Page 31: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

|Lk Dans les bactéries, des.molécules analogues par leur constitution apportent des propriétés particulières ; ainsi le dimycolate de tréhalose, constituant du cordfactor, confère le caractère toxique, ainsi que l'acidorésistance hMycobacte- rium tuberculosis.

Les indiens d'Amérique s'enduisent le corps d'un produit gras, l'huile de Jojoba, qui est en réalité une cire végétale.

6.Acides nucléiques. Nastea(realizat)6.1. Structure des acides nucléiques.

Les acides nucléiques sont constitués d’acides phosphoriques, de pentoses et de bases azotés.● L’acide phosphorique est un triacide dont une fonction acide est dissociée permettant

de donner une charge négative à l’ADN, et dont les deux autres peuvent former des liaisons phosphodiester.

● Les pentoses sont des glucides cycliques à 5 atomes de carbone qui sont sous forme de β-D-ribofurane et sous forme « désoxy » pour l’ADN.

● Les bases sont des structures coplanaires présentant une résonnance grâce à leurs doubles liaisons conjuguées. Elles sont de deux types :

○ Les bases pyrimidiques : la cytosine, la thymine (ADN) et l’uracile (ARN).○ Les bases puriques : la guanine, l’adénine et l’hypoxanthine (précurseur des

bases puriques et présent au niveau des ARNt.L’association d’une base et d’un pentose par une liaison N-glycosidique est appelée un nucléoside. De cette manière les bases puriques rajoutent le suffixe « osine » et les bases pyrimidiques rajoutent le suffixe « idine » ; on parle ainsi d’adénosine, de guanosine, de cytidine, d’uridine et de thymidine. L’hypoxanthine est une exception et devient l’inosine. Attention la cytosine est bel et bien une base et non pas un nucléoside purique, malgré sa terminaison.L’association d’un nucléoside et de l’acide phosphorique par une liaison phosphodiester en 5’ du pentose est appelée un nucléotide. On parle alors d’adénylate (ou AMP pour adénosine monophosphate), de guanylate (ou GMP), de thymidylate (ou TMP) et de cytidylate (ou CMP). L’hypoxanthine est à nouveau soumise à exception, on parle de l’inosinate.

Elemente de structură

Acizii ADN Acizii ARN

Componenta glucidică

Deoxiriboza Riboza

Bazele azotatea) pirimidiniceb) purinice

a) citozina şi timinab) adenina şi guanina

a) citozina şi uracilulb) adenina şi guanina

Masa moleculară 106 3,5 104 rARN⋅25 106 mARN⋅20-30 103 tARN⋅

Structura generală a macromoleculei

Structură primară, secundară, terţiară

rARN - monocatenară, pliatămARN - monocatenară, liniară

Page 32: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

tARN - monocatenară, parţial elicoidală

Funcţia biochimică Sediul mesajului genetic rARN - sediul sintezei proteinelormARN - transmiterea mesajului ARN pe ribozomitARN - transferul specific individual al aminoacizilor

6.2. Les nucléosides.Les nucléosides sont des associations entre un ose et une base. Chaque acide nucléique en montre 4 différents et, donc, les deux en montrent 8 (deux oses différents et 4 bases pour chacun) :

● nucléosides d'ADN, D-A porteur d'Adénine ou adénine-nucléoside d'ADN, D-C, D-G et D-T mais quand le contexte précise bien qu'il s'agit d'élément d'ADN, ils s'écrivent S-A, S-C, S-G et S-T (pour ce dernier S est obligatoirement le Désoxyribose puisque la Thymine n'apparaît que dans l'ADN),

nucléosides d'ARN, R-A ou S-A porteur d'Adénine ou adénine-nucléoside d'ARN, R-C ou S-C, R-G ou S-G et R-U ou S-U (ce dernier est obligatoirement composé de ribose, l'Uracile n'apparaissant que dans l'ARN).

6.3. Les nucléotides.

Un nucléotide est un nucléoside sur lequel un phosphate (diacide) est fixé sur le sucre : P-S-B. Les phosphates étant les mêmes pour les deux acides nucléiques, s'il y avait 8 nucléosides différents (4 pour chacun), il y aura 8 nucléotides différents (4 pour chacun).

Les associations de nucléotides

Des associations de nucléotides apparaissent dans les hydolysats plus incomplets dans lesquelles deux nucléotides voisins sont associés par une liaison entre le sucre de l'un et le phosphate (devenu alors monoacide) de l'autre : cela donne des chaînes phosphoglucidiques (acides) - S-P-S-P...-S-P - portant sur chaque sucre une base.

Les acides nucléiques apparaissent alors constitués par ces chaines :

● les nucléotides sont, donc, les composants élémentaires des acides nucléiques,● la présence des phosphates monoacides dans ces chaînes explique le caractère acide de

ces deux molécules.

6.4. La caractéristiques des ADN et ARN.

Rôle de l'ADN

L'ADN est le support de tous les codes - les gènes - qui détermineront les activités des cellules et, par là, les caractéristiques de toute nature de l'individu auquel elles appartiennent.

Page 33: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Notamment l'ADN contient les codes de la synthèse des protides et, donc, des enzymes qui appartiennent à ce groupe de molécules : comme les enzymes permettent les réactions du vivant, celles-ci ne pourront avoir lieu que si le code de l'ADN correspondant permet la synthèse de l'enzyme.

L'ADN forme l ' information génétique et détermine l'identité biologique de l'organisme (plante, grenouille ou humain). La préservation de cette information génétique se fait grâce à une duplication des molécules d'ADN avant la mitose (création de deux cellules filles semblables).

Rôle de l'ARN

Pour la synthèse des protides, les codes se trouvent dans le noyau alors que le site de la synthèse est le cytoplasme : c'est l'ARN messager, noté ARNm, qui réalise le transfert des codes du noyau vers le cytoplasme. Cela nécessite une "copie" du code par l'ARN messager et un transfert du noyau au cytoplasme.

La synthèse des protides se fait au niveau du ribosome. L'ARN qui compose les ribosmes est l'ARN ribosomal, noté ARNr. Des ARN particuliers les ARN de transfert, noté ARNt, prennent en charge chacun un acide aminé qu'ils mettent en bonne place sur l'ARNm.

Ensemble, l'ADN et l'ARN jouent un rôle essentiel : ils stockent, entretiennent et traduisent l ' information génétique . Ils assurent le maintien du génotype et du phénotype en synthétisant des protéines grâce aux gènes .

3) Propriétés de l’ADN

a) Solubilité :

L’ADN devient un sel d’acide en milieux aqueux et est ainsi soluble. Il précipite en présence d’éthanol et d’une forte concentration saline. Cette propriété permet sa purification.

b) Absorption UV :

Les nucléotides absorbent dans les UV et cette absorption dépend de l’angle d’incidence des rayons UV : l’absorption est maximale lorsque les rayons d’incidence sont perpendiculaires et minimale lorsque les rayons d’incidence sont parallèles, l’empilement des bases freinant l’accessibilité.

L’ADN absorbe moins que ne le fait des nucléotides libres en même quantité, on qualifie ce phénomène d’hypochrome.

c) Dénaturation thermique

La dénaturation thermique correspond au fait que les deux brins de l’hélice se dissocient par l’action de la chaleur.

Page 34: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

La température de fusion ou Tm est la température à laquelle la molécule d’ADN est à moitié désappariée. Elle dépend de la longueur de la molécule d’ADN, en effet les petites molécules sont moins stables et ont donc une température de fusion plus faible. Elle dépend également de la richesse en paires de bases C-G (40% du génome humain) étant plus stable que les paires de bases A-T, ce qui augmente la température de fusion. Le Tm humain est de 86°C et la dénaturation complète est à 95°C.

ARN

1) Structure des ARN

La première différence principale dans la structure de l’ARN est la fonction hydroxyle en 2’ du ribose qui permet à l’ARN de faire une liaison phosphodiester intramoléculaire en milieu basique avant de faire la liaison 3’-5’. De ce fait les ARN ont une demi-vie très courte.

La deuxième différence principale est le remplacement de la thymine par l’uracile.

2) Les différents types d’ARN

Les ARN procaryotes et eucaryotes sont de différents types, on met en évidence les ARN messagers (ARNm), les ARN de transfert (ARNt), les ARN ribosomiques (ARNr) et les micros ARN.

a) Les ARN messagers

Les ARN-messagers correspondent aux séquences complémentaires et antiparallèles du brin matriciel (ou brin anti-codant) de l’ADN qui lui sert, comme son nom l’indique, de matrice, c’est-à-dire de modèle, mis à part que les thymines sont remplacées par les uraciles.

b) Les ARN de transferts

Les ARN de transfert sont constitués de 75 à 85 nucléotides. Les ARNt possèdent des extrémités spécifiques constantes : extrémité 5’ G et extrémité 3’ CCA ; ils possèdent également une structure secondaire en feuille de trèfle ainsi qu’une structure tertiaire en forme de L à l’envers. Les acides-aminés se fixent sur l’extrémité 3’OH par leurs fonctions COO- par une fonction carboxy-ester qui est riche en énergie, grâce à l’amino-acyl-tRNA-synthétase.

c) Les ARN ribosomiques

Les ARN-ribosomiques rentrent dans la constitution des ribosomes, dans lesquels ils sont associés à des protéines. Leur taille est définie en unité Svedberg. Les procaryotes ont trois ARNr (ARN 5s, 16s et 23s) et les eucaryotes ont quatre ARNr (5s, 5,8s, 18s et 28s) .

Le ribosome (ARN-ribosomiques et protéines) catalyse la formation de la liaison peptidique qui relie les acide-aminés entre eux, permettant ainsi la formation de protéines.

6.5. Structure primaire des acides nucléiques.

Page 35: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

La structure primaire d'une biomolécule non-ramifiée comme un brin d'ADN, d'ARN ou une protéine, est la séquence de nucléotides ou d'acides aminés du début à la fin de la molécule. Autrement dit, la structure primaire identifie l'exact composition chimique et la séquence de ses sous-unités monomériques .La structure primaire d'un polymère biologique détermine largement la forme tridimensionnelle connue sous le nom de structure tertiaire . Les acides nucléiques ne sont ni plus ni moins que des polymères de nucléotides (nucléosides mono-phosphates).La liaison entre deux nucléotides successifs se fait grâce à des liaisons 3'-5' phosphodiester- dans les acides nucléiques, les différents nucléotides sont positionnés bout à bout et liés les uns aux autres par des liens 3'- 5' (prononcé 3 prime – 5 prime) phosphodiester. Ces chiffres donnent le sens de la liaison ; le phosphate se lie au carbone 5 du sucre du premier nucléotide et au carbone 3 du sucre du nucléotide suivant. Les liaisons phosphodiester sont des liens covalents, c'est-à-dire qu'il y a partage d'électrons entre les atomes. Le phosphate est par conséquent le lien (ou le pont) entre chaque sucre.

La structure primaire d'une biomolécule non-ramifiée comme un brin d'ADN, d'ARN ou une protéine, est la séquence de nucléotides ou d'acides aminés du début à la fin de la molécule. Autrement dit, la structure primaire identifie l'exact composition chimique et la séquence de ses sous-unités monomériques .La structure primaire d'un polymère biologique détermine largement la forme tridimensionnelle connue sous le nom de structure tertiaire . Les acides nucléiques ne sont ni plus ni moins que des polymères de nucléotides (nucléosides mono-phosphates).La liaison entre deux nucléotides successifs se fait grâce à des liaisons 3'-5' phosphodiester- dans les acides nucléiques, les différents nucléotides sont positionnés bout à bout et liés les uns aux autres par des liens 3'- 5' (prononcé 3 prime – 5 prime) phosphodiester. Ces chiffres donnent le sens de la liaison ; le phosphate se lie au carbone 5 du sucre du premier nucléotide et au carbone 3 du sucre du nucléotide suivant. Les liaisons phosphodiester sont des liens covalents, c'est-à-dire qu'il y a partage d'électrons entre les atomes. Le phosphate est par conséquent le lien (ou le pont) entre chaque sucre.Dans cet exemple, on a du ribose (OH sur le carbone C2') donc ceci est une partie d'un brin d'ARN, sans OH sur le C2', on aurait alors du désoxyribose donc de l'ADN.Lorsque que l'on écrit une séquence nucléotidique c'est toujours dans le sens 5'->3', ici le premier A est en haut et le troisième en bas.

6.6. Structure secondaire des ADN et ARN. L'ADN est constitué de 2 brins d'acides nucléiques complémentaires et anti-parallèles.Complémentarité : les bases des acides nucléiques s'apparient grâce à des liaisons H (hydrogène). Il se forme 3 liaisons H entre C et G et 2 liaisons H entre A et T:

Page 36: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

L’axe des paires de bases ne passe pas par l’axe de la double hélice : on aura donc une partie plus large, le grand sillon, et une partie plus petite, le petit sillon. Le grand sillon est soumis à des interactions diverses avec des molécules endogènes et exogènes.Les bases sont des molécules hydrophobes et planes empilées dans la molécule d’ADN et stabilisées par des liaisons hydrophobes. Les riboses sont également des molécules planes mais à une disposition perpendiculaire.Donc si on a A sur un brin, en face on a T et réciproquement. Si ona G sur un brin, en face on aura un C et réciproquement : A / T = C / G = 1, c'est la loi de Chargaff.Anti-parallèle : les 2 brins sont dits anti-parallèle, car leur polarité est inversée. Dans une double hélice d'ADN, un brin est dans le sens 5'->3' alors que le brin complémentaire est en sens 3'->5'. Lorsque l'on regarde une double hélice d'ADN, on peut déterminer le sens d'un brin en regardant l'oxygène du ribose : il n'indique pas le nord mais pointe vers l'extrémité 5'. Si tout va bien, comme les brins sont anti-parallèle, pour 2 bases appariées ensemble les riboses sont en sens inverse.

Structure secondaire de l'ARN

L'ARN peut former une hélice identique à celle de l'ADN grâce à 3 liaisons H entre C et G et 2 entre A et U. La différence avec l'ADN est la présence d'un seul brin (l'ADN par contre est formé de 2 chaînes), donc il peut se replier sur lui même. La plupart du temps on a des liaisons H dites Watson Crick qui sont à l'origine des structures en tige boucle. Watson et Crick sont les biologistes qui ont découvert la structure en double hélice d'ADN en 1958.

On peut aussi avoir des liaisons H de type Hoogsteen, mais c'est plus rare, on les trouve principalement dans des tRNA, par exemple entre les boucles t phi et d :

Les structures secondaires de l'ARN permettent d'obtenir des molécules plus stables, ayant une structure tertiaire donnée, donc d'avoir une fonction catalytique donnée.

7. Vitamines. Inga7.1. Caractéristique des vitamines.7.2. Les vitamines liposolubles.7.3. Les vitamines hydrosolubles.

8. Métabolisme des lipides.Catea (realizat)On appelle lipide un ensemble de substances organiques caractérisées par la présence d'Acides Gras (AG) aliphatiques à nombre de carbone supérieur à 4. Ce sont le plus souvent des esters d'acides gras. Par extension, on considère comme lipide les acides gras eux-mêmes, les phospholipides, les stérols et leurs esters (cholestérol).

Page 37: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Sur le plan physique, les lipides sont insolubles dans l'eau mais solubles dans certains solvants organiques comme l'alcool.Les lipides entrent dans la composition des régimes alimentaires et ils apportent de l'énergie. Les lipides sont les substances les plus riches en hydrogène et l'oxydation d'un gramme de lipide apporte 9Kcal contre 4.5 pour les protéines.L'importance des lipides sur le plan digestif revêt un caractère spécifique. Chez les herbivores, les lipides ne représentent que 3-4% de la matière sèche ingérée car chez les végétaux, l'énergie est stockée sous forme de polysaccharides (amidon, cellulose). Chez les herbivores ingérant de l'herbe, les lipides alimentaires sont représentés par des mono- et des digalactoglycérides. Les graines peuvent accumuler des lipides et apporter aux herbivores des lipides ; on peut donner auxruminants des aliments avec des lipides protégés qui représentent 10% de la ration soit 30-40% de l'énergie de la ration.Chez les omnivores, et surtout les carnivores, les lipides représentent une source majeure d'énergie (30-40% chez l'homme, 60% chez l'esquimau). Chez les jeunes, le lait est une source de lipides à haute valeur car les triglycérides (TG) sont sous forme émulsifiée. Ils couvrent 23% des besoins énergétiques du poulain, 50% chez le veau, 75% chez le lapereau et 90% chez le phoque (lait à 53%de matière grasse).

8.1. Digestion des lipides.La digestion et l'absorption des lipides présentent des particularités liées au caractère hydrophobe des lipides car le milieu intestinal est aqueux. Cela explique deux différences majeures avec la digestion et l'absorption des glucides et des protéines :1) La digestion des produits hydrosolubles comme les protéines et les glucides ne pose pas de problème particulier dans un milieu aqueux, en revanche, leur absorption devra se faire de façon active car les entérocytes ne laissent pas pénétrer facilement des produits hydrosolubles.2) Pour les lipides, on aura une situation inversée : la digestion intraluminale est complexe à cause du caractère lipophile des molécules qui se retrouvent dans un milieu aqueux. En revanche, l'étape d'absorption par les entérocytes se fera par simple diffusion. Vue générale de la digestion et de l'absorption des triglycérides.Les triglycérides alimentaires ne sont pas absorbables et ce sont les acides gras libres (AGL), les monoglycérides et le cholestérol qui seront absorbés. La digestion des lipides implique l'intervention des acides biliaires et de leur sels pour émulsionner les gouttelettes de lipides et de la lipase pancréatique qui va libérer des monoglycérides et des acides gras absorbables. Les monoglycérides et AG forment des micelles qui sont absorbées de façon passive par l'entérocyte. Parvenus dans les entérocytes on observe une re-synthèse des triglycérides qui seront éliminés desentérocytes sous forme de chylomicrons via le système lymphatique

Page 38: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Chez les monogastriques, la majeure partie de la digestion des graisses s'effectue dans l'intestin grêle. La digestion repose sur l'action lipolytique de la lipase pancréatique qui se trouve déversée par l'arrivée des TG dans l'intestin grêle avec une sécrétion accrue de suc pancréatique (500 mL/j chez le chien, 1 L/j chez l'homme, 7 à 8 L chez le porc). Le suc pancréatique a une teneur en matières sèches variant de 1 à 10% et son pH est alcalin ce qui va favoriser la lipolyse qui ne peuts'effectuer qu'à un pH relativement alcalin (de 6 à 8). Le suc pancréatique contient différentes enzymes lipolytiques dont la plus importante est la lipase. Il s'agit d'une glycoprotéine d'un PM de 45000. A côté de la lipase, on retrouve d'autres enzymes lipolytiques dont les phospholipases (retrouvées chez les herbivores).La bileLa seconde sécrétion digestive impliquée dans la digestion des lipides est la bile. Sécrétée par le foie, la production de bile atteint un volume de l'ordre de 1L/J chez l'homme et de 10 L/J chez le porc (voir chapitre 16). Les éléments essentiels de la bile pour la digestion des lipides sont les sels biliaires. Les sels biliaires sont synthétisés par les hépatocytes à partir du cholestérol. Cela donne en parties plus ou moins égales, les acides choliques et l'acide chénodéoxycholique qui serontconjugués soit à la glycine (surtout chez les carnivores) soit à la taurine (surtout chez les ruminants), pour donner les acides glyco- et taurocholiques qui sont sécrétés dans la bile.Chez l'homme le foie fabrique environ 0.5 g de sels biliaires par jour. Les sels biliaires sont des acides faibles dont le pKa est de 4.4 pour l'acide glycocholique et de 1.4 pour l'acide taurocholique. Cela veut dire qu'au pH intestinal, ils sont sous forme ionisée c'est-à-dire sous la forme de sels de sodium.Les acides biliaires ont pour rôle l'émulsification (fig. 13.13) c'est-à-dire la division en fines particules les lipides (rôle de détergent). Cela est rendu possible grâce à leurs propriétés amphiphiles avec une double polarité- pôle stérol : lipophile- pôle ionisé : hydrophile.Le pool total de sels biliaires est de 4 g chez l'homme et après avoir joué un rôle dans l'intestin grêle, la quasi-totalité (94%) sont réabsorbés de façon active par l'iléon. Il y a donc un cycle entérohépatique des sels biliaires, une molécule faisant en moyenne une vingtaine de cycles avant d'être éliminée par les fèces. Parvenus dans le sang portal, ils sont totalement extraits par le foie par effet de premier passage. De là, ils sont re-sécrétés par les hépatocytes.Les acides biliaires interviennent à 3 niveaux :1) lipolyse des TG2) le détachement des AG à partir des particules alimentaires chez les polygastriques3) dans l'absorption des produits terminaux de la digestion par la formation de micelles.Emulsification des globules gras par les acides biliaires. Les acides biliaires possèdent un pôle hydrophile et une pôle hydrophobe. Ils entourent la gouttelette de triglycéride ce qui la rend accessible à la lipase pancréatique.Les triglycérides

Page 39: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Un triglycéride est une molécule de glycérol sur laquelle est fixée 1, 2 ou 3 acides gras ce qui forme les mono, di- ou triglycérides. Les AG peuvent être saturés ou insaturés et ils sont de différentes longueurs.Les AG insaturés se fixent sur la fonction alcool centrale du glycérol c'est-à-dire en position b alors que les 2 autres fonctions alcool c'est-à-dire les 2 positions a fixent des AG saturés. Un TG est donc formé par 2 AG saturés (périphériques) et un AG insaturé (central).La lipase est une protéine hydrosoluble et pour agir sur les TG, il importe que ces derniers subissent une émulsification c'est-à-dire se présentent physiquement comme une suspension de micro-gouttelettes. Cela implique une diminution de la tension superficielle du milieu grâce à l'action des sels biliaires ainsi que des premiers produits de la dégradation des TG c'est-à-dire des AG et des monoglycérides. Cela va former des gouttelettes d'un diamètre de l'ordre de 1 μm.les sels biliaires (et les AG) formant une couche périphérique stabilisant la gouttelette (pôle hydrophobe central ou "pôle stérol" et pôle ionisé à la périphérie). Il s'agit d'un rôle identique à celui du savon lors du lavage des mains qui fragmente le gras et forme une interface avec l'eau (cela multiplie par 1000 la surface de l'interface).Action de la lipase pancréatique. La gouttelette de lipide émulsifiée par les acides biliaires et la lécithine devient accessible à la lipase pancréatique qui peut attaquer les acides gras en position a (saturé) ce qui libère des monoglycérides insaturés et des acides gras (saturés) les monoglycérides et les AG vont former des micelles.Cette action émulsifiante des acides biliaires explique que leur absence entraîne une réduction de la digestion avec un syndrome de malabsorption avec comme première manifestation une carence en vitamines K. La lipase va se fixer dans la phase liquide entourant le globule gras. La lipase vaalors pouvoir s'attaquer de façon préférentielle aux AG en position a (saturés) ce qui libère des diglycérides et des monoglycérides (qui seront insaturés). Cette spécificité de l'attaque vaut pour les AG à longue chaîne mais pas pour les AG à courte chaîne. De 25 à 50% des TG seraient complètement hydrolysés en AG et glycérol et le reste est essentiellement formé de mono- et diglycérides. Au total, 70% des AG sont libérés par la lipolyse.En absence de suc pancréatique, les ¾ des lipides seront éliminés par les fèces.

8.2. Métabolisme des acides gras. Les acides gras sont absolument nécessaires au bon fonctionnement de l’organisme et plus particulièrement au niveau des tissus (membrane cellulaire). La régulation se fait par un double système enzymatique, qui fabrique continuellement des acides gras polyinsaturés à longue chaîne Oméga 3 et Oméga 6.Les deux enzymes sont :

· Les élongases :C18 ---> C20 ouC20 ---> C22· Les désaturases :Il existe plusieurs types de désaturases, dont chacune ont un rôle spécifique.

Page 40: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Ainsi, on différentie 4 D désaturases:*D 9 désaturase: assure la conversion de l’acide palmitique en acide palmitoléique et l’acide

stéarique en oléique.*D 6 désaturase: elle crée une insaturation en (n-12) sur les acides gras en 18 atomes de

carbones.*D 5 désaturase: elle crée une insaturation en ( n-15) sur les acides gras en 20 atomes de

carbones.*D 4 désaturase: elle crée une insaturation en ( n-18) sur les acides gras en 22 atomes de

carbones.Le nombre de doubles liaisons augmente tous les trois atomes de carbone sous l’action des

enzymes.Cependant, il ne peut y avoir de modifications sur la première insaturation rencontrée en

partant du groupement méthyle (cela changerait la famille Oméga de l’acide). L’acide devient de plus en plus insaturé, c’est à dire qu’au fur et à mesure qu’il se tord, l’empilement de phospholipides devient de moins en moins compact et la fluidité membranaire augmente.

Ce potentiel enzymatique s’affaiblit avec l’âge, la maladie ou un mauvais mode de nutrition (carences en acides gras).

8.3. Oxydation des acides gras.Les lipides sous forme d’acides gras constituent une source majeure d’énergie pour les

cellules. Les acides gras sont catabolisés au cours de la β-oxydation.La β-oxydation s’effectue dans la mitochondrie et nécessite la présence d’oxygène (processus aérobie). Les acides gras ne peuvent pas être métabolisés directement sous forme d’acide carboxylique.L’étape préalable pour leur oxydation est leur association au coenzyme A (AcylCoA) qui constitue une forme activée des acides gras.Le CoA est une molécule de structure complexe qui renferme de la vitamine B5 (acide pantothénique) et un groupement thiol libre (S–H).

Les acyl-thiokinases forment un groupe d’enzymes présentes dans le cytoplasme et dans la mitochondrie. L’activation d’une molécule d’acide gras en acyl-CoA consomme 2 liaisons phosphates à haute énergieLes acides gras à chaîne courte peuvent facilement pénétrer au sein de la mitochondrie où se déroule la β-oxydation.

Au contraire, les acides gras à longue chaîne (>12 carbones) ne peuvent traverser la membrane mitochondriale et doivent être transformés préalablement en acylcarnitine

La carnitine peut être synthétiser par l’organisme dans le foie et dans le rein à partir d’acides aminés.La carnitine n’est pas un élément indispensable chez l’être humain. Sa fonction alcool peut être estérifiée par un acide gras pour donner un acylcarnitine

Page 41: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

La carnitine palmitoyl-transférase I : elle se situe sur la face externe de la mitochondrie. Elle est ‘l’enzyme la plus lente de la lipolyse.Elle catalyse l’engagement de l’acide gras dans le métabolisme énergétique. C’est donc l’étape clé de la lipolyse.

L’acyl-CoA déshydrogénase enlève deux atomes d’hydrogène des carbones α et β de l’acyl-CoA.Le coenzyme de cette enzyme est le FAD (Flavine Adénine Dinucléotide) qui est réduit en FADH2 au cours de la réaction.Le FADH2 va être ré-oxydé en FAD au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale.Cela va permettre la formation de 2 liaisons phosphates riches en énergie.

L’énoyl-CoA hydratase permet l’addition d’une molécule d‘eau sur la double liaison.L’énoyl-CoA hydratase n’est pas spécifique des doubles liaisons trans et permet également l’hydratation des doubles liaisons cis.La réaction catalysée par cette enzyme est réversible.

Le coenzyme de la L-3-hydroxy-acyl déshydrogénase est le NAD+ (Nicotinamide Adénine Dinucléotide). Le NAD+ est réduit en NADH, H+ au cours de la réaction.Il sera ré-oxydé en NAD+ au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale. Cela permettra la fixation de 3 liaisons phosphates riches en énergie. La thiolase permet la coupure du 3-cétoacyl entre les carbones 2 et 3 (α et β). Il y a donc formation d’un acétyl-CoA et d’un acyl-CoA comprenant 2 carbones de moins que l’acide gras dérivé de départ. Cette nouvelle molécule d’acyl-CoA est prête à subir un nouveau cycle de β-oxydation

L’acétyl-CoA libéré peut ensuite être catabolisé au niveau d’un cycle métabolique complexe : le cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique.Au cours du cycle de Krebs, l’acétyl-CoA est complètement oxydé en CO2 et H2O. L’oxydation de l’acétyl-CoA pendant le cycle de l’acide citrique permet la formation de 12 liaisons phosphates riches en énergie supplémentaire (= 12 ATP).-Les acétyl-CoA peuvent également être utilisés pour la cétogenèse.-Ils peuvent également servir pour la synthèse des dérivés isopréniques (cholestérol,…)-Enfin, ils peuvent servir pour re-synthétiser d’autres acides gras (lipogenèse).

L’acétyl-CoA libéré peut ensuite être catabolisé au niveau d’un cycle métabolique complexe : le cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique.Au cours du cycle de Krebs, l’acétyl-CoA est complètement oxydé en CO2 et H2O. L’oxydation de l’acétyl-CoA pendant le cycle de l’acide citrique permet la formation de 12 liaisons phosphates riches en énergie supplémentaire (= 12 ATP).-Les acétyl-CoA peuvent également être utilisés pour la cétogenèse.-Ils peuvent également servir pour la synthèse des dérivés isopréniques (cholestérol,…)-Enfin, ils peuvent servir pour re-synthétiser d’autres acides gras (lipogenèse).

8.4. Biosynthèse des acides gras. La biosynthèse des acides gras met en jeu des voies métaboliques spécifiques qui ne sont pas seulement l’inverse de la β-oxydation.

Page 42: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Elle s’effectue au niveau cytosolique dans les cellules des différents tissus. Principalement au niveau du foie et du tissu adipeux.Le premier substrat est l’acétyl-CoA, le produit final de la biosynthèse est l’acide palmitique (palmitate).

I. L’acétyl-CoA carboxylaseL’acétyl-CoA carboxylase utilise la biotine (B8) comme coenzyme.C’est l’étape clé de la lipogenèse, facilement régulée. Elle est inhibée par le palmitate et les catécholamines. Elle est au contraire stimulée par le citrate et par l’insuline. II. L’acide gras synthase

Toutes les activités enzymatiques nécessaires à la biosynthèse des acides gras sont regroupées au sein d’une même chaîne peptidique qui constitue donc une protéine multi-enzymatique géante : L’acide gras synthase.

Le regroupement des différentes activités sur une même protéine permet un meilleur rendement (proximité des différents sites…).

Dans un premier temps, le malonyl-CoA se fixe sur un groupement pantothénique (PAN analogue du CoA) de l’acide gras synthase.Ce groupement PAN est situé sur un bras flexible qui va permettre la présentation du malonyl aux différents sites présents sur le complexe multi-enzymatique.Les groupements acétyls (ou acyls) se fixent quant à eux sur un deuxième site de liaison de l’enzyme correspondant à un groupement cystéine.

Ce second groupement est situé à proximité du groupement PAN.Le bicarbonate est libéré lors de la réaction de la condensation.

Ainsi, bien qu’il soit nécessaire à la réaction, le bicarbonate n’apparaît pas dans le produit final.Tous les carbones des acides gras biosynthétisés dans l’organisme proviennent de l’acétyl-CoA.Ces trois réactions enzymatiques sont inverses de celles de la β-oxydation.Les deux réactions de réduction utilisent le NADPH, H+ et non le NADH, H+.De façon générale, le NADPH, H+ est utilisé de manière préférentielle dans les voies anaboliques.Ces trois réactions enzymatiques sont inverses de celles de la β-oxydation.Les deux réactions de réduction utilisent le NADPH, H+ et non le NADH, H+.De façon générale, le NADPH, H+ est utilisé de manière préférentielle dans les voies anaboliques.

L’acide gras synthase active est formé de dimères de cette protéine associées de façon anti-parallèle.Cette association permet la proximité moléculaire de deux groupements PAN et CYS des deux enzymes.L’unité fonctionnelle de l’acide gras synthase est en fait constituée de deux demi-enzymes associées.

Page 43: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

III. L’élongation des acides grasL’élongation des acides gras (> à 16 carbones) s’effectue au sein du réticulum endoplasmique. Les étapes sont identiques à celles du complexe de l’acide gras synthase, mais il n’y a pas de fixation des acides gras sur l’enzyme.Les enzymes d’élongation permettent la synthèse de stéaryl-CoA et d’acides gras à très longue chaîne (pour le cerveau). IV. Les acides gras insaturésLes animaux ont la capacité de produire des acides gras mono-insaturés à l’aide d’une désaturase spécifique : La Δ-9 désaturase.Cette enzyme est présente au sein du réticulum endoplasmique (c’est une enzyme microsomale). Chez les animaux, les doubles liaisons additionnelles à la Δ-9 sont toujours introduites entre la double liaison existante et le carboxyl.Il est donc impossible de biosynthétiser des acides gras ayant des doubles liaisons au-delà de la position Δ-9.Les acides linoléique et linolénique possèdent des doubles liaison au-delà de la position 9. ils ne peuvent donc pas être biosynthétisés chez l’homme. Ils doivent donc être apportés par les aliments. Ils sont donc appelés acides gras essentiels.Les acides gras poly-insaturés sont synthétisés par une combinaison de réaction de dénaturation et d’élongation.-->Tous les acides gras qui dérivent de l’acide oléique auront leur dernière double liaison en oméga 9 : c’est la famille des ω9.-->Tous les acides gras qui dérivent de l’acide linoléique auront leur dernière double liaison en oméga 6 : c’est la famille des ω6.-->Tous les acides gras qui dérivent de l’acide linolénique auront leur dernière double liaison en oméga 3 : c’est la famille des ω3.

9. Photosynthèse et chimiosynthèse.Lena(realizat)

9.1. Le rôle de la photosynthèse.La photosynthèse est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et à certaines bactéries de synthétiser de la matière organique en exploitant la lumière du soleil. Les besoins nutritifs de ces organismes sont du dioxyde de carbone , de l’eau et des sels minéraux. La photosynthèse est à la base de l'autotrophie de ces organismes. La photosynthèse est la principale voie de transformation du carbone minéral en carbone organique. La photosynthèse se déroule dans les membranes des thylakoïdes, chez les plantes, les algues et les cyanobactéries, ou dans la membrane plasmique chez les bactéries photosynthétiques. Une conséquence importante est la libération de molécules de dioxygène. À l’échelle planétaire, ce sont les algues et le phytoplancton marin qui produisent le plus d’oxygène, suivi des forêts. En tout, les organismes photosynthétiques assimilent environ 100 milliards de tonnes de carbone en biomasse, chaque année. La photosynthèse comprend trois phases :

● De l’énergie électromagnétique, sous forme de lumière, est absorbée grâce à l’action de pigments dont le plus connu est la chlorophylle.

Page 44: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

● Cette énergie est transformée en énergie chimique, sous forme de potentiel d ' oxydo - réduction.

● L’énergie chimique est utilisée pour réduire le CO2 et incorporer le carbone dans des composés organiques riches en énergie qui permettent grâce à l’anabolisme (synthèse organique) la croissance des êtres vivants et grâce au métabolisme (transformation) énergétique un apport en énergie.

Les premiers éléments ainsi fabriqués, via le cycle de Calvin , sont des sucres (glucose). Ce processus est représenté par l'équation suivante :6CO2 + 12H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O.On rencontre également souvent, cette équation sous la forme d'un simple bilan de matière, ce qui masque le fait que les atomes du dioxygène produit ne proviennent que de l’eau :6CO2 + 6H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2

9.2. Le mécanisme de la photosynthèse.Il y a trois mécanismes connus de fixation du dioxyde de carbone au cours de la photosynthèse : C3, C4 et CAM. Ces trois mécanismes diffèrent par l'efficacité de cette étape. Le type de photosynthèse de la plante est déterminé par le nombre d'atomes de carbone de la molécule organique formée en premier lors de la fixation du CO2. Le mécanisme en C3 correspond au mécanisme « de base », c'est celui de 98% des plantes vertes [Hopkins]. Les types en C4 et CAM sont plus rares, mais on les trouve dans des espèces connues : le maïs est une plante C4, l'ananas une plante CAM. Ces deux adaptations sont apparues chez de nombreux groupes de plantes, vraisemblablement (et principalement) comme adaptation au stress hydrique ou à une réduction de disponibilité de CO2 pendant la journée ; l'amélioration du rendement photosynthétique apparaît être, dans les deux cas, un sous-produit, et non le facteur de pression évolutive.

Le mécanisme des plantes en C3

La première des étapes du cycle de Calvin - Benson consiste en une carboxylation (fixation d'une molécule de CO2) sur le ribulose 1,5 bisphosphate, catalysée par la RubisCO, pour donner deux molécules d'un composé à 3 atomes de carbone (Acide 3-phosphoglycérique, APG). Une grande majorité des plantes, dont tous les arbres, fonctionnent selon ce mécanisme. Le CO2 fixé par la RubisCO provient de la diffusion du CO2 atmosphérique au travers des stomates dans un premier temps puis, sous forme dissoute, au travers des cellules de la feuille jusqu'au stroma des chloroplastes.

La RubisCO est capable de catalyser une réaction en utilisant l'oxygène au lieu du CO2, c'est le phénomène de photorespiration, qui diminue le taux de photosynthèse nette mais présente peut-être une utilité encore mal comprise.

Le mécanisme des plantes en C4

Page 45: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Métabolisme des plantes C4.

Une des adaptations de la plante qui évite la photorespiration est d'augmenter la pression partielle en CO2 autour de la RubisCO.

Le métabolisme C4 dissocie dans l'espace, les phases photochimique et non photochimique. Les plantes qui l'utilisent captent le CO2 atmosphérique, non directement par RubisCO, mais par l'action de la phospho-énol-pyruvate-carboxylase (PEP-carboxylase) qui produit un composé à quatre atomes de carbone (un acide dicarboxylique : oxaloacétate, puis malate ou aspartate). Ces réactions ont lieu dans le mésophylle (assise cellulaire entre les nervures).

Ce composé à 4 atomes de carbone est ensuite transporté vers les cellules de la gaine périvasculaire où une enzyme se charge de le décomposer, libérant ainsi le CO2 et recyclant le transporteur. Le CO2 est donc concentré dans ces cellules et est fixé par la RubisCO, selon le mécanisme des plantes en C3 mais avec un meilleur rendement.

Ce type de photosynthèse existe notamment chez des graminées d'origine tropicale et aride, comme la canne à sucre ou le sorgho. La fermeture de leurs stomates plus longtemps permet à ces plantes de limiter les pertes d'eau, mais cela présente l'inconvénient d'abaisser rapidement la pression partielle en CO2 dans la feuille, car il est prélevé par la photosynthèse. Le métabolisme en C4 permet de compenser, et au-delà, cette baisse de pression et de maintenir le fonctionnement de la photosynthèse et même de l'améliorer. La photorespiration est nulle ou très faible chez ces plantes, du fait de l'enrichissement en CO2.

Page 46: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

De nombreuses espèces dans différentes familles sont en C4. Opuntia ficus - indica est un exemple chez les Cactaceae. Le maïs est une plante C4, bien qu'il ne soit pas adapté à un milieu sec (c'est une des cultures les plus gourmandes en eau) ; ce caractère a été hérité de la plante ancêtre, la téosinte, qui, elle, est adaptée à un milieu chaud et sec. Il a été maintenu par la sélection artificielle car il assure de bons rendements.

Le mécanisme des plantes CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

Ces plantes possèdent les deux types d'enzymes carboxylantes comme les plantes de type C4. Elles diffèrent de ces dernières du fait que la fixation du carbone n'est pas séparée dans l'espace (mésophylle/gaine périvasculaire) mais dans le temps (nuit/jour). Durant la nuit, lorsque les stomates sont ouverts, un stock de malate est produit, puis stocké dans la vacuole des cellules photosynthétiques. Au cours de la journée, ces malates sont retransformés en dioxyde de carbone et le cycle de Calvin peut s’effectuer, le CO2 restant disponible pour la photosynthèse malgré la fermeture des stomates. Ainsi les pertes d'eau par transpiration sont limitées. Ce mécanisme est observé notamment chez les Crassulaceae (« plantes grasses », comme le cactus).

Ce mécanisme existe aussi dans des milieux aquatiques, lorsque la disponibilité en CO2 est réduite pendant la journée (par exemple du fait de la consommation par les plantes).

9.3. La phase obscure de la photosynthèse.Le cycle ce Calvin se fait dans le stroma des chloroplastes(compartiment soluble) chez les eucaryotes et demande l’énergie sous forme de ATP et NADPH (créés par la phase lumineuse). C'est la dernière étape de la Photosynthèse où l'ATP et le NADPH, produits pendant les réactions photochimiques, sont utilisés. Ce cycle est une succession de réactions biochimiques, régulées par différents enzymes pour permettre la réduction et l'incorporation du CO2 atmosphérique dans des molécules organiques.L'enzyme clé de ce cycle est la Rubisco car elle permet la fixation du CO2 au RuBP: cette Rubisco ou ribulose-1-5-biphosphate carboxylase représente jusqu'à 16 % des protéines totales du chloroplaste; c'est une des protéines les plus importantes et abondantes sur terre. Ce cycle se répète 6 fois (donc 6 incorporation de CO2) pour former une molécule de glucose par exemple. Ce glucose pourra ensuite servir dans la synthèse de polysaccharides, d'acides gras, d'acides aminés, nucléotides et toutes les autres molécules nécessaires à la vie de la plante. CO2 + H2O ‹ matière organique + O2 énergie phase obscure phase lumineuseLe cycle métabolique de fixation du carbone est composé par trois phases:•Carboxylation•Réduction•Régénération

Page 47: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Phase 1, réaction de carboxylation: la Rubisco. Le CO2 issu de l'atmosphère réagit avec un composé à 5 carbones, le ribulose 1,5-bisphosphate, pour donner deux molécules d'un composé à 3 carbones, le 3-phosphoglycérate (3PGA). RuBP + CO2 sageata 2 x 3-phosphoglycérateL’enzyme qui catalyse cette réaction est appelé RUBISCO : RU = Ribulose; BIS = Bisphosphate; C = Carboxylase; O = Oxygénase. La Rubisco est composée de : 8 sous-unités grandes (L, 56 KDa) et 8 petites (S, 14 KDa). L est la sous-unité catalytique, codée par le génome chloroplastique, S est codée par le génome du noyau. CO2 + CH2-O-P ------------------------------------ CH2-O-P + COOH C=O ribulose diP carboxylase C =O CHOH CHOH(RUBISCO) CH2OH CH2-O-P CHOH CH2-O-P DHAP 3-P-glycératePhase 2: réduction du carbone et sortie du cycleLa phase de réduction utilise l’énergie chimique produite pendant la phase lumineuse (ATP et NADPH) pour réduire le 3PGA en Glycéraldéhyde-3P, un utilisant les mêmes réactions de la gluconéogenèse (sauf que le NADPH est utilisé au lieu du NADH)•1 molécule de GAP sort du cycle et est utilisée pour la synthèse de sucres (hexoses, disaccharides, amidon stocké dans le chloroplaste)•5 molécules de GAP restent le cycle pour réformer les 3 molécules de RuBP kinase DH isomérase3-P-glycérate ----------- 1-3 di-P-glycérol ---------------- 3-P- glycéraldéhyde ------- DHAP

ATP ADP NADPH NADP+ fructose 1-6 di P fructose 6 P glucose 6 P glucosePhase 3: régénération du ribulose 1,5 bisphosphateUne série de réactions permet de réarranger le squelette de carbone des GAP pour obtenir 3 molécules de RuBP.

Page 48: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

9.4. La chimiosynthèseChimiosynthèse est un processus certains organismes utilisent pour produire de l'énergie, semblable à la photosynthèse, mais sans l'utilisation de la lumière du soleil. L'énergie provient de l'oxydation (combustion) de produits chimiques qui s'infiltrent jusqu'à la croûte terrestre. Les organismes qui utilisent chimiosynthèse, toutes les bactéries, les hydrates de carbone de fabrication et d'autres molécules organiques à partir de l'oxydation de sulfates ou de l'ammoniaque. L'hydrogène qu'elles utilisent provient de sulfite d'hydrogène, tandis que l'azote provient de l'ammoniac ou nitrates. Les organismes qui utilisent la chimiosynthèse se trouvent autour des cheminées hydrothermales des fonds océaniques. Ils sont adaptés aux circonstances qui auraient été monnaie courante milliards d'années, a conduit certains à les appeler les descendants des premiers vie sur Terre. Les organismes qui utilisent la chimiosynthèse sont les extrémophiles, qui vivent dans des conditions difficiles telles que l'absence de soleil et un large éventail de températures de l'eau, certains approchent du point d'ébullition. Ces organismes sont connus pour vivre à l'intérieur de l'autre, s'engager dans des relations symbiotiques et parasitaires afin de maximiser leurs chances de survie. Les microbes chimiosynthétiques sont à la base pour les grandes communautés d'organismes qui consomment les microbes pour survivre. Un exemple intéressant est le ver tubicole, remplis de milliards de bactéries chimiosynthétiques. Le ver tubicole vie commence à la bouche et l'intestin, qui l'utilise pour l'apport de nombreuses bactéries. Sa bouche se referme et il continue à survivre en consommant des aliments produits par les bactéries de son intérieur. Les espèces chimiosynthétiques sont autotrophes, les organismes capables de fabriquer de la matière organique directement à partir de matières premières inorganiques. Autotrophes de différents types peuvent produire de l'énergie soit par le biais de la photosynthèse ou

Page 49: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

chimiosynthèse. Le gaz qui utilisent les autotrophes pour créer de l'énergie serait un poison pour la plupart des organismes. Ils utilisent des enzymes capables de résister à inhabituelle des températures et des pressions élevées. Étant donné que ces organismes vivent sur le fond du fond de l'océan, ils sont soumis à beaucoup de pression de l'eau dessus. Ecologies entourant les évents d'eau profonde sont extrêmement prospère par rapport à ceux situés plus loin des sources de cette substance chimique, qui doit survivre uniquement sur la matière organique morte descendait lentement dans les eaux ci-dessus. Les organismes chimiosynthétiques ont été considérés par l'industrie des biotechnologies comme un moyen de convertir des produits chimiques toxiques dans les variantes sans danger biologique. Si la vie existe sur d'autres planètes ou lunes comme Mars, il a été postulé que, ils peuvent utiliser la chimiosynthèse.

10. Fermentation et respiration. NL10.1. La notion et l'importance de la respiration et de la fermentation.

Respiration- dissimilation aerobe des glucides .C’est une principale source de l’energie pour les plantes, l’homme et les animaux d’une partie et une source importante des substances organiques pour la biosynthese des composes d’autres classes, de l’autre partie.C6H12O6 + 6O2=6CO2+6H2O+38ATPLa respiration est plus avantage que la fermentation de 19 fois.Cette réaction globale se fait en cinq étapes :

1. la glycolyse, dégradation du glucose en pyruvate ; l'énergie libérée est stockée sous forme d'ATP et de NADH 2. la réaction de transition où l'oxydation du pyruvate produisant de l’acétyl-CoA et du CO2; l'énergie libérée est stockée sous forme de NADH ;3. le cycle de Krebs : l’acétyl-CoA est dégradé en CO2 ; l'énergie libérée est stockée sous forme d'ATP , de NADH et de FADH2 ;4. la chaîne de transport d’électrons : les molécules de NADH et de FADH2 cèdent leurs électrons (oxydation) à une série de complexes membranaires.5. la synthèse d'ATP par l'ATP synthétase, générée par le flux de protons retraversant la membrane sous l'effet de la force proton-motrice.

Ces réactions chimiques enzymatiques ont lieu dans le cytoplasme (glycolyse) et dans les mitocondries des cellules.L'ATP ainsi produite pourra être dégradée sous forme d'ADP ; c'est cette dégradation qui libère l'énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.Le processus de respiration des plantes,legumes, fruits s’acompagne des modifications dans le milieu:

- Diminue la masse du produit,parce que par la respiration se consoment les glucides- S’echange l’atmosphere autour des plantes(produit), parce que par la respiration s’utilise O2 et CO2.- Par la respiration des plantes s’elimine l’eau.- S’elimine de la chaleur.

Page 50: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Toutes ces modifications on les doit prendre en consideration quand on garde la matiere en dépot :la temperature, l’humidite intensifient les processus de respiration des plantes.En atmosphere fermee les produits respirent anaerobe, intramoleculaire par l’equation de fermentation alcoolique.

C6H12O6 =2C2H5OH +2CO2+ 2ATP

Fermentation- processus de dissimilation anaerobe des glucides. Est une reaction biochimique realisee par les microorganisms comme les levures ou les bacteries.Il se produit des substances chimiques diverses.La fermentation renforce la teneur en elements nutritifs des aliments moyennat la biosynthese des vitamines,des acide amines essentiels et des proteins, en ameliorant la digestibilite des proteins et de fibres, en renforcant l’assimilabilite des micronutriments et en reduisant les facteurs antinutritionnels.La fermentation renforce la salubrite des aliments en reduisant les composants toxiques tells que les aflatoxines et en produisant des agent anti-microbiens comme acide lactique,les bacteriocines,le dioxide de charbon, l’alcool ethylique qui facilitent l’inhibition ou l’elimination des agents pathogens d’origine alimentaire.

10.2. Les enzymes de respiration et fermentation.(voir schema ci-dessous)Dans le processus de fermentation et respiration participent 6 classes d’enzymes, mais les processus sont d’oxydoreduction et le role principale revient a l’enzyme de Ier classe-oxydoreductase(deshydrogenase) qui ont ete divise en 2 sous-classes:1)d.anaerobes- les enzyme qui catalysent le drecochement de l’H2 du substrat et le transmetre a un autre substrat, mais pas a O2 de l’air.Ex.:NAD+, NADP+2)d.aerob- les enzymes qui catalysent l’enlevation de H2 du substrat et de le transmettre a l’autre substrat, a l’O2 de l’air.Ex.:FMN, FAD2.1.les oxydases- les deshydrogenase aerobes qui transmit l’H2 seulement a O2 de l’air.Ex.:peroxydase, polyphenoloxydaseDeshydrogenases anaerobes-enzymes bicomponantes-des proteins conjugues(qui represent le co-enzyme qui contient les vit.B4-AMP et vit B5).Cette co’enzyme represent 2 nucleotide qui sont lie l’une a l’autre avec les residus de H3PO4.Dans les organisms inferieures se trouve NAD+, dans celles superieures NADP+.Ces 2 Co-enzyme peuvent fixer l’H2 provenant d’un substrat et se transforme du forme oxydee NAD+ en forme reduite NADH+H+Str.NAD+-represent 2 bases azoteuses(nicotine amide B5 et adenine, 2 residus de H3PO4 et 2 pentose D-riboseStr. NADP+- se distingue de NAD+ parce que contient 3 residus H3PO4Deshydrogenases aerobes –enzymes bicomposantes forme d’une partie proteique et un gr.prostetique qui est lie avec les liaisons covalents resistants avec la partie proteique- co-facteur phosphate du vit.B2.Cet nucleotide-flavine nucleotide, sont 2 types:FMN-flavine mononucleotideFAD-flavine adenine di-nucleotide

Page 51: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

10.3. La glycolyse.La glycolise- est une voie métabolique d'assimilation du glucose et de production d'énergie. Elle se déroule dans le cytoplasme(ou cytosol) de la cellule.Le processus de respiration commence du glucose et par 12 etapes chimiques se transforme en 2 molecules d’acide piruvique en conditions anaerobe.La degradation de glucose se fait en 2 phases:1-utilise de l’energie de l’ATP(2ATP) pour destabiliser le glucose,qui est une molecule tres stable,qui autrement ne pourrair pas se faire degrader.C’est la phase d’investissemnet de l’energie2-la liberation de l’energie a partir des molecules organiques sont produit 4 ATP et 2 NADH+2H+.La molecule de glucoe est converti en 2 molecules de piruvateEquation generale de ces 12 etapes de transformation anaerobs du glucose:C6H12O6= 2CH3-CO-COOH+2NADH+H++2ATP

Page 52: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

1.phosphorylation du glucoseLa phosphorylation des oses survient tres rapidement apres leur absorption car le

metabolisme des oses fait essentiellement intervenir les oses phophoreles.La phosphorylation du glucose ne peut pas se faire par reaction directe entre l’ose et ion de phosphate. Equilibre de cette reaction est pratiquement ireversible.Le glucose-6 phosphate ainsi obtenu occupe une position centrale dans le metabolisme glucidique.

2.Phoshohexose isomerase Cette enzyme isomerise la transormation du glucose 6 phosphate en fructose-6-phosphate. 3.phosphofructokinase. La fructose-6 phosphate forme subit une deuxieme phosphorylation et est converti en fructose-1,6 diphosphate.Il s’agit d’une transphosphorylation efectue avec une depense d’ATP 4.aldolase ou fructose-di-P-aldolase catalyse une condensation aldolique.L’adition d’un groupement metilen active sur la double liaison d’un carbonyl.Le fructose 1,6 di-P est ainsi scinde en 2 molecules de trioses-P,glyceraldehyde-3P, qui sont isomeres interconvertibles,sous l’action de triose-P-isomerase

Page 53: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

5.l’equilibre de cette reaction d’isomerisation est largement en faveur de hidroxi-acetone-P 96,5%,mais peu a peu l’equilibre se deplasse vers la formation de glycer-aldehyde-3-P qui est seule implique dans la suit des resctions de glycolise. 6.Glyceraldehyde-3-P deshydrogenase va porter sous la foncrion aldehyde du glyceraldehide-3P et on obtiendra finalement une anhydride mixte entre le carbinyl ainsi apparu et l’acide phosphorique. 7.3 phospho-glycerate kinase.L’anhydride myxte forme va transferer son groupement phosphate a l’ADP pour former ATP.Il s’agit d’u phosphorylation de l’ADP en ATP 8.phosphoglycerate mutase catalyse le transfert de groupement phosphat du charbon 3au C2 et permet la conversion de l’acide 3P-glycerique en acide 2P-glycerique 9.enolase catalyse la deshydratation de l’acide 2P-glycerique, transforme en acide phospho-enol piruvique dans un compose a potenciel energique eleve. 10. pyruvate kinase.L’acide P-enolpiruvique peut ceder un groupement phosphat a l’ADP por former l’ATP et donner ainsi l’acide piruvique.

Le Bilan energetique:Glu+2ATP+2ADP+2NADH+=2 ac.piruvique+4ATP+2NADH+2H+

10.4.Le cycle de KrebsLe cycle de Krebs ou cycle de l’acide citrique (citrate), est une série de réactions biochimiques dont la finalité est de produire des intermédiaires énergétiques qui serviront à la production d'ATP dans la chaîne respiratoire. Il s'agit d'un cycle car le dernier metabolite , l'acide oxaloacétique, est aussi impliqué dans la première réaction. Le cycle peut se résumer dans l'oxydation de 2 carbones en CO2 ; l'énergie dégagée par ces réactions génère du GTP (un équivalent de l'ATP en termes d'énergie), des électrons, du NADH, H+ et du QH2, qui pourront être métabolisés par la chaine respiratoire pour former de l'ATP.Il est le point final et commun du catabolisme des glucides (glycolyse, voie des pentoses phosphates), lipids et acides aminés car tous ces catabolismes aboutissent à la formation d'acétyl-coenzyme A. L'acétyl-coenzyme A est une forme de transport des groupements acétyls qui proviennent du pyruvate. La première étape du cycle consiste à transférer ce groupement acétyl sur l'oxaloacétate pour former du citrate. Le reste du cycle consiste en des transformations catalysées. La dernière étape produit de l'oxaloacétate, qui peut ensuite réagir à nouveau dans la première étape un acétyl et recommencer le cycle. Il existe toutefois des réactions d'échappement au cycle de Krebs qui permettent d'utiliser certains intermédiaires pour d'autres fonctions cellulaires.Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice de la mitochondrie chez les eucaryotes, ou dans le cytoplasme des bactéries, en conditions aérobies(présence d'oxygène). Les enzymes catalysant cette suite de réactions sont localisées dans la matrice mitochondriale (cytoplasme chez les bactéries) ou au niveau de la membrane interne mitochondriale (membrane interne chez les bactéries).

Page 54: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Etapes du cycle Krebs:#1 synthese du citrate#2 deshydratation du cytrate#3 oxydation du isocitrate#4 decarboxylation oxydative de alfa-cetoglutarate#5 formation de succinate#6 oxydation de succinate#7 hydratation de fumarate#8 oxydation du malate:fermeture du cycle

Page 55: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

10.5. La fermentation (alcoolique, lactique).

La fermentation alcoolique est provoque par les microorganismes: saccharomyces (vini,oviformis,cerevisiae) qui effectue une fermentation des glucides complete. Elle se produit en 14 etapes anaerobes: la molecule de glucose se transforme par 12 etapes en 2 molecules d’acides piruvique en conditions anaerobes, après ca l’acide piruvique en presence de l’enzyme piryvatdecarboxylase se decarboxyle en formant aldehyde acetique, qui en presence des enzymes alcooldehydrogenase et en presence du forme reduite des NADH+H+ se transforme en alcool ethylique.C6H12O6=(12 etapes) 2CH3-CO-COOH=(-2CO2;piruvatdecarboxylase) 2CH3-COH=(alcooldehydrogenase, 2NADH+H=2NAD+) 2CH3CH2OHEquation generaleC6H12O6=(14 etapes) 2CH3CH2OH +2CO2+2ATP Fermentation lactique-est provoque des bacteries lactiques(lactobacterium,leuconostoc) se produit en 13 etapes ,commence d’une molecules de glucose en conditions anaerobes s transforme en 2 molecules d’acide piruvique, apres ca en presence de l’enzyme lacticodeshydrogenase se transforme en 2 molecules d’acide lactique(en presence de 2 molecules de 2NADH+H)C6H12O6=(12 etapes) 2CH3-CO-COOH=(2NADH+H+, lacticodeshydrogenase)2 CH3-CH-OH-COOH+1,7ATP

11. Métabolisme des substances azotés. NR11.1. Origine des aminoacides dans les organismes vivants.

- Synthèse du squelette carboné des aminoacides;- Transfert du groupement aminé sur les a-cétoacides

11.2. Métabolisme des aminoacides.Les acides aminés du métabolisme sont tous des acides α-aminés de la série L. Les réactions du métabolisme qui concernent ces deux fonctions sont donc communes à de nombreux acides aminés et constituent le métabolisme général des acides aminés.Les acides aminés sont a la fois les précurseurs et les produits de dégradation de protéines, ils jouent un rôle capital dans l'élaboration et le maintien de la matière vivante; ils proviennent soit d’une synthèse endogène, soit de l’alimentation, soit enfin de la dégradation ou du renouvellement des protéines circulantes et tissulaires. Comme il n’existe pas de réserve en acides aminés, les interrelations avec les métabolismes glucidique et lipidique contribuent a équilibrer les échanges d’azote amine et les adapter aux besoins cellulaires.Ce métabolisme général comprend des transaminations, des décarboxylations et des désaminations dont nous allons voir des exemples.

Page 56: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Le catabolisme des acides aminés conduit à des produits finaux différents suivant les circonstances physiologiques, glucose ou corps cétoniques à jeûn, triglycérides de réserve en période de stockage, gaz carbonique et énergie durant l’effort. Les voies de gluconéogénèse, cétogénèse et lipogénèse à partir des acides aminés forment des schémas généraux du catabolisme de ces substrats.Il existe toute une sous-sous-classe d’enzymes (EC 2.6.1.n) qui catalysent le transfert de la fonction amine entre les acides aminés et les acides α-cétoniques : les transaminases.Ces enzymes permettent l’entrée des acides aminés glucoformateurs dans la gluconéogénèse.Toutes ces enzymes ont pour coenzyme lié le phosphate de pyridoxal. Toutes ces enzymes sont régulées par le cortisol, qui induit leur synthèse dans les cellules qui catabolisent des protéines.Contrairement aux métabolismes glucidique et lipidique, le métabolisme azoté n’a pas de fatalité énergétique. Les macromolécules azotées sont des macromolécules informationnelles : - Les acides nucléiques contiennent l’information génétique. - Les protéines sont directement le produit de l’expression des gènes. La dégradation des protéines, ou protéolyse, fournit des acides aminés. La dégradation des acides nucléiques donne des molécules puriques et pyrimidiques. La biosynthèse des protéines à partir d’acides aminés est réalisée par traduction. LA synthèse des acides nucléiques à partir de nucléotides a lieu par copie d’un autre acide nucléique. La réplication est la synthèse d’ADN par copie d’ADN et la transcription est la synthèse d’ARN par copie d’ADN. La dégradation des acides aminés met en jeu des réactions de transamination et de désamination productrice d’ammoniac, qui est ensuite transformé en NH4+ par ammoniogénèse ou en urée par uréogenèse. Après séparation du groupement aminé, le squelette carboné des acides aminés rejoint les métabolismes glucidique et lipidique. Certains acides aminés dits « glucoformateurs » sont des substrats de la néoglucogenèse. D’autres dits « cétogènes » sont convertis en corps cétoniques. Les acides aminés peuvent également être convertis en acides gras en cas d’excès d’apport exogène. Les acides aminés peuvent subir une décarboxylation conduisant à des aminés. Ils sont aussi précurseurs d’autres petites molécules azotées comme la créatine, la carnitine, le glutathion, les porphyrines, etc…. La biosynthèse des acides aminés n’est pas possible pour tous, certains doivent être apportés par l’alimentation. Ce sont les acides aminés essentiels. L’urée, l’acide urique e l’ion ammonium sont trois déchets du catabolisme azoté et sont éliminés dans l’urine.1° Transamination : La réaction est catalysée par une aminotransférase ou transaminase (ALAT et ASAT). Elle nécessite un coenzyme appelé le phosphate de pyridoxal. Alanine + α-CG ---------- pyruvate + GLU Aspartate + α-CG--------- oxaloacétate + GLU

Page 57: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

La réaction de transamination est : - Un processus de synthèse permettant la formation d’un AA à partir de son acide cétonique. - Un processus de dégradation au cours duquel le groupement aminé d’un AA est transféré à l’α-CG. 2° Désamination : 2.1. Désamination oxydative du glutamate : Elle associe déshydrogénation et départ d’ammoniac de la fonction amine d’un acide aminé. On obtient une cétone. Glutamate + NAD(P)+ ------------ Imine + NAD(P)H,H+Imine + H2O ---------------------- NH3 + α-CG La glutamate déshydrogénase est présente en grande quantité dans le foie, le rein et le cerveau. Cette réaction réversible est très importante en raison du rôle central de l’acide glutamique dans le métabolisme des acides aminés et de plus, l’α-CG est un intermédiaire du cycle de Krebs. 2.2. Désamination hydrolytique de la glutamine : Deux AA possèdent un groupement amide. Seule la glutamine subit une désamination hydrolytique en quantité notable. On obtient du glutamate après action de la glutaminase. GLN + H2O ---------------- NH3 + GLU 3° Schéma de la séparation du groupement aminé : Le groupement aminé de n’importe quel acide aminé transaminable est transféré par transamination smhur le 2-oxoglutarate qui donne du glutamate. Celui-ci subit ensuite une désamination oxydative qui libère NH3 et régénère le 2-oxoglutarate. 4° Devenir de l’ammoniac libéré : 4.1. Transport plasmatique : La séparation du groupement aminé a lieu dans tous les tissus. L’ammoniac formé se combine à l’eau pour donner l’ion ammonium. C’est un produit de déchet, toxique pour l’organisme qui doit donc être éliminé (dans l’urine pour une partie mais l’essentiel est transformé en urée dans le foie). L’urée est ensuite éliminée dans l’urine. L’ammoniac formé dans les tissus périphériques doit donc gagner les organes transformateurs (rein et foie). Il est transporté sous forme de glutamine et non sous forme d’ammonium toxique. Ainsi, l’ammoniémie reste très faible. Puis, au niveau des organes transformateurs, la glutamine subit une désamination hydrolytique. 4.2. Ammoniogénèse rénale : L’ammoniac libéré dans les cellules rénales diffuse facilement à travers la membrane apicale vers la lumière intratubulaire. Il se combine aux protons sécrétés à ce niveau, pour donner l’ion ammonium qui est éliminé dans l’urine.4.3. Uréogenèse hépatique : La majeure partie de l’ammoniac est transformé en urée dans le foie, par le cycle de l’uréogenèse. C’est la voie métabolique cyclique de synthèse de l’urée. L’urée est une petite molécule très soluble, non toxique, qui est éliminée dans l’urine par filtration glomérulaire et réabsorption tubulaire passive partielle.

Page 58: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

L’uréogenèse est donc un processus de détoxication permettant l’élimination de l’azote sous une forme non toxique. Cette voie fait intervenir trois acides aminés basiques (l’ornithine, la citrulline et l’arginine). L’uréogenèse se déroule exclusivement dans le foie et certaines étapes sont cytosoliques, d’autres sont mitochondriales.4.3.1. Formation de carbamyl-phosphate : La condensation d’une molécule d’ammoniac et d’une molécule de dioxyde de carbone avec formation d’une liaison riche en énergie nécessite l’hydrolyse de deux molécules d’ATP. 4.3.2. Formation de la citrulline : Le radical carbamyl est ensuite transféré sur l’ornithine pour donner la citrulline. L’énergie nécessaire est fournie par l’hydrolyse de la liaison riche en énergie du carbamyl-phosphate. 4.3.3. Formation de l’arginosuccinate : Le deuxième atome d’azote est apporté par une molécule d’aspartate, qui se condense sur la citrulline pour donner l’arginosuccinate. L’énergie nécessaire est apportée par une molécule d’ATP hydrolysée en AMP. 4.3.4. Formation de l’arginine : La rupture de la liaison carbone-azote de l’arginosuccinate catalysée par une lyase donne l’arginine et libère du fumarate. 4.3.5. Libération d’urée et régénération de l’ornithine : L’hydrolyse de l’arginine libère l’urée et régénère l’ornithine. BILAN MOLECULAIRE : CO2 + NH3 + aspartate → urée + fumarate + H2O BILAN ENERGETIQUE : 2 ATP hydrolysés en ADP et 1 ATP hydrolysé en AMP soit 3 ATP. Du point de vue métabolique, on distingue les acides aminés indispensables pour l’homme des autres : ce sont des acides aminés qui ne peuvent être synthétisés dans les cellules humaines et qui doivent donc être apportées par l’alimentation.Lorsque les protéines se décomposent dans l'intestin, les acides aminés sont "libérés" du "collier". Ainsi, ils peuvent pénétrer la paroi intestinale. Ils se mélangent par la suite à d'autres acides aminés (notamment ceux provenant des protéines corporelles dégradées) pour former le "pool des acides aminés". De ce "pool" sont choisis les acides aminés dont l'organisme a besoin pour synthétiser les protéines qui lui manquent. Une fois choisis, ils sont liés dans le ribosome des cellules qui, eux, déterminent l'ordre des différentes "perles" à partir de l'information détenue dans l'ADN. D'autres acides aminés du "pool" sont aussi utilisés pour produire du glucose et des acides gras . Le processus par lequel l'organisme synthétise du glucose à partir des acides aminés s'appelle la "néoglucogénèse". Il consiste tout d'abord en la suppression du groupe amino (la partie NH2) grâce à une réaction impliquant de la pyridoxine (vitamine B6). Le groupe amino, qui est maintenant sous forme d' ammoniac (NH3) est tout de suite transformé en urée par le foie car cette substance est toxique. Le foie transforme ensuite le restant du groupe (appelé chaîne carbonée) en glucose ou en acides gras (qui sont les éléments de bases des lipides), ou aucun. Cela dépend si la chaîne carbonée est glucogénique (transformable en

Page 59: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

glucose) ou cétogénique (transformable en acides gras). Cette capacité est importante dans les cas d'une glycémie trop faible.

11.3. Produits d'élimination du métabolisme azoté.Les réactions du catabolisme cellulaire conduisent, d'une part, à la formation d'eau, de gaz carbonique et, d'autre part, à celle de divers composés azotés (fig. 1). Ceux-ci sont les seuls que l'on doive envisager dans le cadre de l'excrétion au sens strict. La dégradation des acides aminés et des bases pyrimidiques produit de l' ammoniac par des réactions de désamination (fig. 2). Ces réactions concernent environ 95 p. 100 de l'azote éliminé. Le reste, soit 5 p. 100, provient du catabolisme des bases puriques, qui conduit à l'acide urique. Ces réactions correspondent à un catabolisme primaire, qui ne permet pas à lui seul de rendre compte de la diversité des types d'excrétion azotée. Ainsi, l'Homme élimine environ 85 p. 100 de son azote en excès sous forme d' urée, les Oiseaux éliminent essentiellement de l'acide urique... ce qui n'est guère explicable par ce qui précède (qui correspondrait à 95 p. 100 d'ammoniac et 5 p. 100 d'acide urique).

12. Biosynthèse des protéines. VerginiaLa biosynthèse des protéines est appelée traduction, elle a lieu au niveau du ribosome qui reçoit les ARN de transfert (a la fonction de transporteurs des acides aminés) et l'ARN messager (qui contient l'information nécessaire à la synthèse de la protéine). La traduction est un processus complexe qui nécessite l'action contrôlée de nombreuses macromolécules, est le passage d'un langage à un autre, la transposition d'un alphabet de 4 lettres (A, U, G, C) dans l'ARN messager, à un alphabet de 20 lettres (les 20 acides aminés) dans les protéines. Le code génétique est la clé qui permet de passer d'un langage à l'autre.

12.1. Le code génétique.Le code génétique est l'ensemble des règles permettant d'exprimer sous forme de protéines les informations contenues dans le matériel génétique des cellules vivantes . Ce code établit une correspondance entre d'une part chaque acide aminé constitutif des protéines et d'autre part un ou plusieurs codons, qui sont une suite de trois bases nucléiques d'un ARN messager , lui même transcription fidèle de l'ADN (et de ses codons) constituant les gènes.Le code génétique définit la correspondance entre la séquence nucléotidique de l'ARN messager (et donc celle de l'ADN) et la séquence en acides aminés de la protéine. La séquence des acides nucléiques est une combinaison de 4 lettres (A, C, G, T dans l'ADN ; A, C, G, U dans l'ARN), la combinaison de ces 4 bases va permettre de "coder" pour les 20 acides aminés. Pour que cela soit possible, il faut qu’un acide aminé soit signifié (codé) par un groupe de 3 bases dans l’ARNm ; ce groupe de 3 bases, au niveau de l’ARNm, est appelé "codon". Comme il y a 4 bases, il y a 64 combinaisons différentes pour un triplet (4x4x4 = 64 codons). La correspondance triplet (ou codons) - acide aminé est le code génétique.Ce code génétique est :

● Universel : tous les êtres vivants (sauf quelques exceptions) possèdent le même.● Non ambigüe : à un codon correspond un seul et unique acide aminé.

Page 60: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

● Dégénéré : à un acide aminé peut correspondre plusieurs codons (il existe en effet 64 possibilités de codons, et seulement 20 acides aminés).

De plus, 3 triplets ne codent pour aucun acide aminé. Ces triplets "non-sens" indiquent, lors de la traduction, la fin de la protéine. Ils sont ainsi nommés "codons STOP".

12.2. Les éléments du système traducteur.Le système traducteur est composé des trois éléments :

1. Le ribosome – se présente sous forme d’une particule de 20 nm de longueur, avec la masse moléculaire de 2,7 MDa et une constante de sédimentation, ks=70S; dans la cellule eucaryote k=80S.

La fonction des ribosomes dans la synthèse protéique est double :● Assurer le positionnement du groupement acyl-ARNt sur l’ARN-m● Effectuer la synthèse de la liaison peptidique.

Au cours de la synthèse protéique les ribosomes se trouvent dissocié.2. Les acides ribonucléiques de transferts – acides nucléiques à faible masse moléculaire

(25 kDa) qui vont incorporé les acides aminés dans la chaine peptidique e y assurent la position correcte en décodant les signaux portés par l’ARN-m. Dans les cellules il existe 60 types d’ARN-t, pour chaque acide aminé il existe au moins un type. Il existe une rassemblant structurale entre diffèrent type d’ARN-t en contre et notamment :

Ø Leur chaine comporte environ 40 nucléotides assembles dans un bras monocaténaire dans lequel se trouve de base anormale (base méthylé, hydrogéné ou isomère géométrique)

Ø La chaine est replie en feuille de trèfle, certains parties de bras sont torsadé en double hélices, d’autre forme de boucle. La base anormale est responsable de l’organisation de cette boucle.

La plupart des ARNt ont une structure canonique, conservée chez toutes les espèces. Ils se replient sur eux-mêmes, formant des appariements intramoléculaires de nucléotides pour donner une structure à quatre tiges ou bras, appelée "feuille de trèfle" (figure 1). La tige supérieure, qui porte les extrémités 5' et 3' s'appelle le bras accepteur, car c'est lui qui porte (accepte) l'acide aminé. La tige inférieure, terminée par la boucle de l'anticodon s'appelle bras anticodon, les deux autres tiges s'appellent bras T et bras D (figure 1), car ils portent des ribonucléotides modifiés, autres que A, G, C et U : la ribothymidine (T), pour le bras T et la dihydrouridine (D) pour le bras D.

Ces quatre tiges se replient en trois dimensions pour former une structure en forme de "L". Celle-ci résulte de l'empilement coaxial deux à deux des tiges : le bras T sur bras accepteur et le bras anticodon sur le bras D. Cette structure en forme de "L" est stabilisée par des interactions entre la boucle T et la boucle D, qui fait intervenir des nucléotides modifiés, que l'on retrouve conservé dans la plupart des ARNt. L'extrémité 5' ne présente qu'un seul phosphate. L'extrémité 3' comporte une séquence nucléotidique commune à tous les ARN-t qui représente le point de fixation de l’acide aminé. Aussi l’extrémité 3’ comporte quatre nucléotides non appariés et se termine toujours par le

Page 61: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

trinucléotide CCA, dont l'adénosine terminale porte la fonction OH où est estérifié l'acide aminé.

Figure 1 : Schéma de l'ARNt : α, anticodon (3 nucléotides) ; β, site de fixation de l'acide aminé ; γ, boucle variable ; δ, branche D ; τ, Branche T ; A, Boucle de l'anticodon ; D, Boucle D ; T, Boucle T.

3. Les enzymes – plus de 30 enzymes intervient à différents étapes de la traduction d’ARN-m en protéine. Parmi elles 20 enzymes différents catalysent la réaction de charge des acides aminés sur leur ARN-t. Ces sont les aminoacides ARN-t synthétase qui reconnaisse à chaque fois l’acide aminé et son ARN-t spécifique.

12.3. Fonctionnement du système traducteur. Initiation, élongation, terminaison.

13. Les substances phénoliques et leur métabolisme. MirceaSubstances Phenolique - subst. organiques dans les molecules desquelles se contient le noyeau aromatique qui est lie directement avec le groupement OH.

Zaprometov a propose de diviser les substances phenoliques d’apres leur squelet des chaines carboniques en 3 groupes:

● subst.phen.(C6-C1) qui contient un noyau benzenique et un atom de C en chaine lateral.● subst.phen.(C6-C3) qui contient un noyaux benzenique et 3 atoms de C en chaine

laterale.● subst.phen.(C6-C3-C6) deux noyaux benzeniques qui sont lies avec un heterocycle

pyranique qui contient O2 .

Les subst phenoloques se trouvent en plantes sous forme de:○ tanines○ lignines

Page 62: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

○ melaninesLes Tannines - composes phenoliques resultees par esterification de polyphenol et l’acide phenolique. A une petite masse moleculaire 1000-5000 unites. Tres rependu dans les plantes, ont un gout acerbe. Ont la propriete de precipiter les proteines en solution aqueuse et de cuire la peau des animaux.Se trouve dans l’ecorce et les feuilles des chaines, sapin, les fruits(curmal).On distingue 2 groupes:

a. tanines hydrolisableb. tanines condensees (non-hydrosables)

a) Les Tanines Hydrolisables se forment par esterificatiom des fonctions alcooliques du glucose par divers acides polyphenoliques. Dans differant plantes se divise en 2 sous groupes:○ galotannines - par hydrolise se transforme en acide gallique (digallique) et dans une substance non-phenolique (glucose). (ex: tannines turques)○ elagotannines - par hydrolise forment une monoglucide (ac.gallique) et un derive insoluble (ac.elagique). Se trouve dans l’ecorces des granades, les noix vertes et le bois d’eucalipt.

b) Les Tannins Condensees, par chauffage avec les ac. diluees se transforme en polymers. Ne contienent pas la glucose et ont une structure chimique semblable aux antocianidol.Les tannines ou les copolimers de ces 2 type des substances flavonoidiques se trouve dans l’escorce du sapin, acatia. Par le chauffage en presence des bases s’elibere la pirocatechine.Les tannines condensees ont les proprietes des tannines natuelles.

Lignine - subst. aromatique macro-moleculaire qui occupe tout l’espace libre entre les fibres de cellulose. Elle se contient dans le sapin (29-33%) et penplier (18-24%). Une grande quantite de lignine se separa du cellulose pendant la production du papier. Seulement 5-10% de lignine peut se dissoudre dans les solvents organiques. La lignine est resistante a l’action des microorganisme. Se detrouise lantement.Du point de vue chimique la lignine presente un polimer de nature phenolique qui contient

15-22% OCH3 (gr. methoxylique) et ~0,6% (OH). Par l’oxydation douce de lignine de l’arbre de conifere a une temperature de 160oC avec

nitro-benzen en milieu alcalin, la lignine se detruit en formant 3 aldehides aromatiques: vaniline, aldehide siringilique, aldehide parahydroxy-benzyque. La quantite des aldehides depend du type des arbres. En coniferes se contienent beaucoup de vaniline, dans la lignine des feuilles luces - l’aldehide sirigilique. Pour la synthese de lignine s’utilise les substances phenolique monomeres:

● alc. cynamique● alc. coniferilique● alc. parahydroxybenzenique,

qui permetant la copolimerisation par les reactions de dehydrogenisation.

Page 63: BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Melanines - subst. phenolique de couleur brun-noir qui se trouve dans l’ecorce des bannanes et grains du the et caffe.

Par la hydrolise en milieu alcalin les melanines se transform en substances phenoliques simples:

● pirocatechine● ac. protocatechinique● ac. salicilique● et une petite quantite de 5,6-dioxynidol (subst. non-phenolique)

Les melanines semblables a celles naturelles peuvent etre obtenues par oxydation de la pirocatechine et tyrosine avec les enzymes polyphenoloxydases.

13.1. Structure des substances phénoliques.13.2. Classification et nomenclature.13.3. Métabolisme des substances phénoliques.14. Interrelation entre les processus métabolique