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7.3 : Lipides - Biologie


Objectifs d'apprentissage

  • Décrire la composition chimique des lipides
  • Décrire les caractéristiques uniques et les diverses structures des lipides
  • Comparer et contraster les triacylglycérides (triglycérides) et les phospholipides.
  • Décrire comment les phospholipides sont utilisés pour construire des membranes biologiques.

Bien qu'elles soient principalement composées de carbone et d'hydrogène, les molécules lipidiques peuvent également contenir de l'oxygène, de l'azote, du soufre et du phosphore. Les lipides servent à des fins nombreuses et diverses dans la structure et les fonctions des organismes. Ils peuvent être une source de nutriments, une forme de stockage du carbone, des molécules de stockage d'énergie ou des composants structurels des membranes et des hormones. Les lipides comprennent une large classe de nombreux composés chimiquement distincts, dont les plus courants sont discutés dans cette section.

Acides gras et triacylglycérides

Les acides gras sont des lipides qui contiennent des hydrocarbures à longue chaîne terminés par une fonction acide carboxylique. Du fait de la longue chaîne hydrocarbonée, les acides gras sont hydrophobes (« craint l'eau ») ou non polaires. Les acides gras à chaînes hydrocarbonées qui ne contiennent que des liaisons simples sont appelés acides gras saturés car ils ont le plus grand nombre d'atomes d'hydrogène possible et sont donc « saturés » d'hydrogène. Les acides gras à chaînes hydrocarbonées contenant au moins une double liaison sont appelés acides gras insaturés car ils ont moins d'atomes d'hydrogène. Les acides gras saturés ont un squelette carboné droit et flexible, tandis que les acides gras insaturés ont des "plis" dans leur squelette carboné car chaque double liaison provoque une courbure rigide du squelette carboné. Ces différences dans la structure des acides gras saturés par rapport aux acides gras insaturés entraînent des propriétés différentes pour les lipides correspondants dans lesquels les acides gras sont incorporés. Par exemple, les lipides contenant des acides gras saturés sont des solides à température ambiante, tandis que les lipides contenant des acides gras insaturés sont des liquides.

Un triacylglycérol, ou triglycéride, est formé lorsque trois acides gras sont chimiquement liés à une molécule de glycérol (Figure (PageIndex{1})). Les triglycérides sont les principaux composants du tissu adipeux (graisse corporelle) et sont les principaux constituants du sébum (huiles cutanées). Ils jouent un rôle métabolique important, servant de molécules efficaces de stockage d'énergie qui peuvent fournir plus du double du contenu calorique des glucides et des protéines.

Exercice (PageIndex{1})

Expliquez pourquoi les acides gras avec des chaînes hydrocarbonées qui ne contiennent que des liaisons simples sont appelés acides gras saturés.

Phospholipides et membranes biologiques

Les triglycérides sont classés comme des lipides simples car ils sont formés à partir de seulement deux types de composés : le glycérol et les acides gras. En revanche, les lipides complexes contiennent au moins un composant supplémentaire, par exemple, un groupe phosphate (phospholipides) ou une fraction glucidique (glycolipides). La figure (PageIndex{2}) représente un phospholipide typique composé de deux acides gras liés au glycérol (un diglycéride). Les deux chaînes carbonées d'acide gras peuvent être toutes deux saturées, toutes deux insaturées ou l'une de chacune. Au lieu d'une autre molécule d'acide gras (comme pour les triglycérides), la troisième position de liaison sur la molécule de glycérol est occupée par un groupe phosphate modifié.

La structure moléculaire des lipides se traduit par un comportement unique dans les environnements aqueux. La figure (PageIndex{1}) illustre la structure d'un triglycéride. Étant donné que les trois substituants sur le squelette du glycérol sont de longues chaînes hydrocarbonées, ces composés sont non polaires et ne sont pas significativement attirés par les molécules d'eau polaires - ils sont hydrophobes. Inversement, les phospholipides tels que celui illustré à la figure (PageIndex{2}) ont un groupe phosphate chargé négativement. Parce que le phosphate est chargé, il est capable d'attirer fortement les molécules d'eau et est donc hydrophile, ou «aime l'eau». La partie hydrophile du phospholipide est souvent appelée « tête » polaire et les longues chaînes d'hydrocarbures « queues » non polaires. Une molécule présentant une partie hydrophobe et une partie hydrophile est dite amphipathique. Notez la désignation « R » dans la tête hydrophile représentée sur la figure (PageIndex{2}), indiquant qu'un groupe de tête polaire peut être plus complexe qu'une simple fraction phosphate. Les glycolipides sont des exemples dans lesquels les glucides sont liés aux groupes de tête des lipides.

La nature amphipathique des phospholipides leur permet de former des structures fonctionnelles uniques dans des environnements aqueux. Comme mentionné, les têtes polaires de ces molécules sont fortement attirées par les molécules d'eau, et les queues non polaires ne le sont pas. En raison de leurs longueurs considérables, ces queues sont en effet fortement attirées l'une par l'autre. En conséquence, des assemblages à grande échelle énergétiquement stables de molécules de phospholipides sont formés dans lesquels les queues hydrophobes se rassemblent dans des régions fermées, protégées du contact avec l'eau par les têtes polaires (Figure (PageIndex{3})). Les plus simples de ces structures sont les micelless, des assemblages sphériques contenant un intérieur hydrophobe de queues phospholipidiques et une surface extérieure de groupes de tête polaires. Des structures plus grandes et plus complexes sont créées à partir de feuilles de bicouche lipidique, ou membranes unitaires, qui sont de grands assemblages bidimensionnels de phospholipides rassemblés queue à queue. Les membranes cellulaires de presque tous les organismes sont constituées de feuilles de bicouche lipidique, tout comme les membranes de nombreux composants intracellulaires. Ces feuillets peuvent également former des sphères lipidiques bicouches qui sont la base structurelle des vésicules et des liposomes, des composants subcellulaires qui jouent un rôle dans de nombreuses fonctions physiologiques.

Exercice (PageIndex{2})

Quelle est l'importance de la nature amphipathique des phospholipides ?

Isoprénoïdes et stérols

Les isoprénoïdes sont des lipides ramifiés, également appelés terpénoïdes, qui sont formés par des modifications chimiques de la molécule d'isoprène (Figure (PageIndex{4})). Ces lipides jouent une grande variété de rôles physiologiques chez les plantes et les animaux, avec de nombreuses utilisations technologiques en tant que produits pharmaceutiques (capsaïcine), pigments (par exemple, bêta-carotène orange, xanthophylles) et parfums (par exemple, menthol, camphre, limonène et pinène [parfum de pin]). Les isoprénoïdes à longue chaîne se trouvent également dans les huiles et les cires hydrophobes. Les cires sont généralement résistantes à l'eau et dures à température ambiante, mais elles se ramollissent lorsqu'elles sont chauffées et se liquéfient si elles sont réchauffées de manière adéquate. Chez l'homme, la principale production de cire se produit dans les glandes sébacées des follicules pileux de la peau, ce qui donne une matière sécrétée appelée sébum, qui se compose principalement de triacylglycérol, d'esters de cire et d'hydrocarbure squalène. Il existe de nombreuses bactéries dans le microbiote de la peau qui se nourrissent de ces lipides. L'une des bactéries les plus importantes qui se nourrissent de lipides est Propionibacterium acnes, qui utilise les lipides de la peau pour générer des acides gras à chaîne courte et participe à la production de l'acné.

Un autre type de lipides sont les stéroïdess, structures complexes en anneau que l'on trouve dans les membranes cellulaires; certains fonctionnent comme des hormones. Les types de stéroïdes les plus courants sont les stérolss, qui sont des stéroïdes contenant un groupe OH. Ce sont principalement des molécules hydrophobes, mais qui possèdent également des groupes hydroxyle hydrophiles. Le stérol le plus couramment trouvé dans les tissus animaux est le cholestérol. Sa structure se compose de quatre cycles avec une double liaison dans l'un des cycles et d'un groupe hydroxyle à la position définissant le stérol. La fonction du cholestérol est de renforcer les membranes cellulaires des eucaryotes et des bactéries sans parois cellulaires, telles que Mycoplasme. Les procaryotes ne produisent généralement pas de cholestérol, bien que les bactéries produisent des composés similaires appelés hopanoïdes, qui sont également des structures à plusieurs anneaux qui renforcent les membranes bactériennes (Figure (PageIndex{5})). Les champignons et certains protozoaires produisent un composé similaire appelé ergostérol, qui renforce les membranes cellulaires de ces organismes.

Liposomes

Cette vidéo fournit des informations supplémentaires sur les phospholipides et les liposomes.

Exercice (PageIndex{3})

Comment les isoprénoïdes sont-ils utilisés en technologie ?

Focus clinique : partie 2

La crème hydratante prescrite par le médecin de Penny était une crème corticostéroïde topique contenant de l'hydrocortisone. L'hydrocortisone est une forme synthétique de cortisol, une hormone corticostéroïde produite dans les glandes surrénales, à partir du cholestérol. Lorsqu'il est appliqué directement sur la peau, il peut réduire l'inflammation et soulager temporairement les irritations cutanées mineures, les démangeaisons et les éruptions cutanées en réduisant la sécrétion d'histamine, un composé produit par les cellules du système immunitaire en réponse à la présence d'agents pathogènes ou d'autres substances étrangères. Parce que l'histamine déclenche la réponse inflammatoire du corps, la capacité de l'hydrocortisone à réduire la production locale d'histamine dans la peau supprime efficacement le système immunitaire et aide à limiter l'inflammation et les symptômes associés tels que le prurit (démangeaisons) et les éruptions cutanées.

Exercice (PageIndex{4})

La crème corticostéroïde traite-t-elle la cause de l'éruption cutanée de Penny ou seulement les symptômes ?

Concepts clés et résumé

  • Lipides sont composés principalement de carbone et d'hydrogène, mais ils peuvent également contenir de l'oxygène, de l'azote, du soufre et du phosphore. Ils fournissent des nutriments aux organismes, stockent du carbone et de l'énergie, jouent des rôles structurels dans les membranes et fonctionnent comme des hormones, des produits pharmaceutiques, des parfums et des pigments.
  • Les acides gras sont des hydrocarbures à longue chaîne avec un groupe fonctionnel acide carboxylique. Leurs chaînes hydrocarbonées non polaires relativement longues les rendent hydrophobe. Les acides gras sans doubles liaisons sont saturé; ceux avec des doubles liaisons sont insaturé.
  • Les acides gras se lient chimiquement au glycérol pour former des lipides structurellement essentiels tels que triglycérides et phospholipides. Les triglycérides comprennent trois acides gras liés au glycérol, donnant une molécule hydrophobe. Les phospholipides contiennent à la fois des chaînes hydrocarbonées hydrophobes et des groupes de tête polaires, ce qui les rend amphipathiqueet capable de former des structures à grande échelle uniquement fonctionnelles.
  • Les membranes biologiques sont des structures à grande échelle basées sur des bicouches phospholipidiques qui fournissent des surfaces extérieures et intérieures hydrophiles adaptées aux environnements aqueux, séparées par une couche hydrophobe intermédiaire. Ces bicouches constituent la base structurelle des membranes cellulaires de la plupart des organismes, ainsi que des composants subcellulaires tels que les vésicules.
  • Isoprénoïdes sont des lipides dérivés de molécules d'isoprène qui ont de nombreux rôles physiologiques et une variété d'applications commerciales.
  • Une cire est un isoprénoïde à longue chaîne qui est généralement résistant à l'eau ; un exemple de substance contenant de la cire est le sébum, produit par les glandes sébacées de la peau. Stéroïdes sont des lipides avec des structures complexes en anneaux qui fonctionnent comme des composants structurels des membranes cellulaires et comme des hormones. Stérols sont une sous-classe de stéroïdes contenant un groupe hydroxyle à un emplacement spécifique sur l'un des anneaux de la molécule ; un exemple est le cholestérol.
  • Les bactéries produisent des hopanoïdes, structurellement similaires au cholestérol, pour renforcer les membranes bactériennes. Les champignons et les protozoaires produisent un agent fortifiant appelé ergostérol.

Choix multiple

Lequel des énoncés suivants décrit les lipides ?

A. une source de nutriments pour les organismes
B. molécules de stockage d'énergie
C. molécules ayant un rôle structurel dans les membranes
D. molécules qui font partie des hormones et des pigments
E. tout ce qui précède

E

Les molécules portant à la fois des groupes polaires et non polaires sont lesquelles des suivantes ?

A. hydrophile
B. amphipathique
C. hydrophobe
D. polyfonctionnel

B

Vrai faux

Les lipides sont un groupe naturel de substances qui ne sont pas solubles dans l'eau mais qui sont librement solubles dans les solvants organiques.

Faux

Les acides gras n'ayant pas de doubles liaisons sont appelés « insaturés ».

Faux

Un triglycéride est formé en joignant trois molécules de glycérol à un squelette d'acide gras dans une réaction de déshydratation.

Faux

Remplir les trous

Les cires contiennent des esters formés de __________ à longue chaîne et de __________ saturés, et elles peuvent également contenir des hydrocarbures substitués.

alcools; Les acides gras

Le cholestérol est le membre le plus courant du groupe __________, trouvé dans les tissus animaux; il a un système de cycle carboné tétracyclique avec une liaison __________ dans l'un des cycles et un groupe __________ libre.

stéroïde; double; hydroxyle

Esprit critique

Les micro-organismes peuvent prospérer dans de nombreuses conditions différentes, y compris les environnements à haute température tels que les sources chaudes. Pour fonctionner correctement, les membranes cellulaires doivent être dans un état fluide. Comment pensez-vous que la teneur en acides gras (saturés ou insaturés) des bactéries vivant dans des environnements à haute température pourrait se comparer à celle des bactéries vivant dans des températures plus modérées ?

Réponse courte

Décrire la structure d'un phospholipide typique. Ces molécules sont-elles polaires ou non polaires ?


La pression hydrostatique diminue la fluidité membranaire et l'expression de la lipide désaturase dans les cellules progénitrices des chondrocytes

Les propriétés biomécaniques de la membrane sont essentielles pour moduler les échanges de nutriments et de métabolites ainsi que la transduction du signal. Les membranes biologiques sont majoritairement composées de lipides, de cholestérol et de protéines, et leur fluidité est étroitement régulée par le cholestérol et les désaturases lipidiques. Pour déterminer si une telle régulation de la fluidité membranaire s'est produite dans des cellules de mammifères sous pression, nous avons étudié les effets de la pression sur l'ordre des lipides membranaires des cellules chondrogéniques ATDC5 de souris et l'expression du gène de la désaturase. La pression hydrostatique augmentait linéairement le tassement des lipides membranaires et réprimait simultanément l'expression du gène de la lipide désaturase. Nous avons également montré que le cholestérol imitait et que l'épuisement du cholestérol inversait ces effets, suggérant que l'expression du gène de la désaturase était contrôlée par l'état physique de la membrane elle-même. Cette étude démontre un nouvel effet de la pression hydrostatique sur les cellules de mammifères et peut aider à identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans la détection de la pression hydrostatique dans les chondrocytes.

Mots clés: Cholestérol Désaturase Pression hydrostatique Fluidité membranaire.


Les phospholipides sont des constituants majeurs de la membrane plasmique qui constituent la couche la plus externe des cellules. Comme les graisses, elles sont constituées de chaînes d'acides gras attachées à un squelette de glycérol ou de sphingosine. Cependant, au lieu de trois acides gras attachés comme dans les triglycérides, il y a deux acides gras formant le diacylglycérol, et un groupe phosphate modifié occupe le troisième carbone du squelette du glycérol ((Figure)). Un groupe phosphate seul attaché à un diaglycérol n'est pas considéré comme un phospholipide. Il s'agit du phosphatidate (diacylglycérol 3-phosphate), précurseur des phospholipides. Un alcool modifie le groupement phosphate. La phosphatidylcholine et la phosphatidylsérine sont deux phospholipides importants qui se trouvent dans les membranes plasmiques.


Un phospholipide est une molécule amphipathique, c'est-à-dire qu'il a une partie hydrophobe et une partie hydrophile. Les chaînes d'acides gras sont hydrophobes et ne peuvent pas interagir avec l'eau alors que le groupe contenant du phosphate est hydrophile et interagit avec l'eau ((Figure)).


La tête est la partie hydrophile et la queue contient les acides gras hydrophobes. Dans une membrane, une bicouche de phospholipides forme la matrice de la structure, les queues d'acides gras des phospholipides font face à l'intérieur, loin de l'eau tandis que le groupe phosphate fait face à l'extérieur, côté aqueux ((Figure)).

Les phospholipides sont responsables de la nature dynamique de la membrane plasmique. Si une goutte de phospholipides est placée dans l'eau, elle forme spontanément une structure que les scientifiques appellent une micelle, où les têtes de phosphate hydrophiles font face à l'extérieur et les acides gras font face à l'intérieur de la structure.


Association physique de la petite GTPase Rho avec une phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase de 68 kDa dans des cellules Swiss 3T3.

Nos travaux antérieurs ont montré que Rho modifiée post-traductionnellement dans son état lié au GTP stimulait l'activité de la phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase (PIP5K) dans les lysats de fibroblastes de souris. Pour déterminer si Rho interagit physiquement avec PIP5K, nous avons incubé Rho-GST immobilisé avec des lysats de cellules Swiss 3T3 et testé l'activité PIP5K conservée. Rho-GST, mais pas Ras-GST ou GST seul, a lié une activité PIP5K significative. La liaison de PIP5K était indépendante du fait que Rho était dans un état lié au GTP ou au GDP. Un anticorps contre un érythrocyte humain de type I PIP5K de 68 kDa a reconnu une seule protéine de 68 kDa éluée de la colonne Rho-GST. Le PIP5K associé à Rho a répondu à l'acide phosphatidique différemment de l'érythrocyte de type I PIP5K, suggérant qu'il pourrait s'agir d'une isoforme distincte non signalée auparavant. Rho a co-immunoprécipité avec le PIP5K de 68 kDa des lysats suisses 3T3, démontrant que Rho endogène interagit également avec PIP5K. L'ADP-ribosylation de Rho avec l'exoenzyme C3 a amélioré la liaison de PIP5K d'environ huit fois, ce qui est compatible avec le fonctionnement de Rho ADP-ribosylé comme un inhibiteur négatif dominant. Ces résultats démontrent que Rho interagit physiquement avec un PIP5K de 68 kDa, bien que l'on ne sache pas si l'association est directe ou indirecte.


7.3 : Lipides - Biologie

Dernière mise à jour : 18 septembre 2006 à 02h05 avec les références fig mises à jour pour la 7e édition de Purves
Copyright 2006 Lawrence Chasin et Deborah Mowshowitz Département des sciences biologiques Columbia University New York, NY

Bio C2005/F2401x 2005 Lec.3 L. Chasin 12 septembre 2006

Accessoires : bricoler des jouets. modèles moléculaires pour les acides aminés,
Voir rec. devoirs de section sur le site Web.
Les récitations commencent cette semaine. Les quiz commencent la semaine prochaine pour les étudiants de C2005.

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POLYSACCHARIDES, suite.
Amidon et cellulose : la fonction suit la forme
LIPIDES : Solubles dans les solvants organiques
Stéroïdes
Graisses : Acides gras et glycérol comme monomères
Esters graisses vs huiles saturées vs graisses insaturées
Phospholipides, phosphoesters, phosphatidylcholine
Membranes bicouches phospholipidiques
Protéines : monomères = acides aminés
paquet
Stéréoisomères : acides aminés L et D
Polypeptides
Liaisons peptidiques
Structure primaire
Détermination d'une séquence polypeptidique
Électrophorèse sur papier

La dernière fois que nous avons vu comment dans les sucres, les carbones carbonyles qui peuvent changer le côté de leurs groupes hydroxyles lorsqu'ils sont cyclisés sont appelés anomérique carbones, et les deux sucres résultants (formes alpha et bêta) sont appelés anomères. Voir les sucres [Purves 6:3.11, 7:3.13], et plus de sucres [Purves 6:3.12b, 7:3.14]

L'existence de ces deux structures tridimensionnelles apparemment très similaires pour le glucose peut avoir des effets importants sur la structure tridimensionnelle des polysaccharides fabriqués à partir de ces monomères de glucose, qui à leur tour peuvent déterminer la fonction du polysaccharide, comme nous le verrons.

Ces deux réactions nécessitent des catalyseurs différents dans la cellule pour se produire, ce qui est généralement vrai pour toutes les réactions biochimiques dont nous parlerons. Voir le document sur les glucides, sous la ligne pour une représentation de deux dimères dans les formes d'anneaux plats. Notez la liaison 1-4 (C6 sort de l'anneau, c'est donc une façon de comprendre la numérotation dans l'anneau). Bien que les liaisons soient présentées comme courbées à angle droit, elles ne le sont pas vraiment, c'est juste une façon de présenter les deux monomères de sucre à l'endroit et de les connecter toujours avec une liaison glycosidique.

Ces déshydratations peuvent se poursuivre dans de nombreux cas de manière répétée pour former des chaînes contenant des milliers de monomères. Par exemple.

X--1,4--X--1,4--X--1,4--X--. (où X représente un anneau de sucre)

Pour être sûr de comprendre les disaccharides, essayez les problèmes 1-8C et 1-9 D & E.

(Amidon et cellulose : la fonction suit la forme)
Si les molécules de glucose sont assemblées avec une liaison alpha 1,4, alors les 2 sucres du dimère se trouvent à un angle l'un par rapport à l'autre. Ici, le C1 -OH est axial alors que le C4 -OH dans le glucose est (toujours) équatorial. Le disaccharide dans ce cas est appelé maltose. L'angle de cette liaison alpha 1,4 est tel que le polymère se plie à chaque liaison de connexion glycosidique, comme on peut le voir dans le polycopié 2-9, les disaccharides sous forme de chaise. En conséquence, il prend une forme hélicoïdale qui permet de nombreuses liaisons hydrogène entre les glucoses à chaque tour de l'hélice, stabilisant ainsi le polymère dans cette forme. [Démo de TINKER TOY]. C'est le cas de l'AMIDON, qui est constitué de molécules d'alpha-glucose liées par des liaisons 1,4. De plus, l'amidon a des branches [Purves 6:3.14b, 7:3.16] faites en liant des molécules de glucose supplémentaires au C6 OH de certains des résidus de glucose dans la chaîne, via une liaison alpha 1,6). La branche continue avec des liaisons alpha 1,4 (voir Becker : Fig. 3-24). La longueur et la fréquence des chaînes latérales donnent naissance aux différentes formes d'amidon (pommes de terre, maïs) ou d'un polymère semblable à l'amidon trouvé dans le foie et les muscles des mammifères, le GLYCOGEN (et voir [Purves 6:3.14a2, 7:3.16] . Ces polymères agissent comme des formes de stockage pour le glucose. Lorsque le glucose est nécessaire, ils peuvent être hydrolysés (en ajoutant de l'eau à la liaison entre les monomères) pour régénérer le monomère libre. Le glycogène est plus fortement ramifié que l'amidon et sa décomposition à partir des nombreuses extrémités ainsi produit conduit à une mobilisation rapide des fragments de glucose qu'il contient, une propriété plus importante chez les animaux que chez les plantes. .

Lorsqu'un catalyseur (un autre) assemble des molécules de glucose qui sont dans la conformation bêta, il en résulte un polymère de forme différente. Ici, le disaccharide est appelé cellobiose. Un poly-glucose de ce type est la CELLULOSE , qui contient exclusivement des molécules de glucose dans les liaisons bêta. vu sur le polycopié 2-9, disaccharides sous forme de chaise. Ainsi, une chaîne de cellulose s'étend droit avec ses C6 OH dépassant de la chaîne de chaque côté. [Purves 3.14a1] De nombreuses molécules de cellulose peuvent alors s'associer côte à côte (via des liaisons hydrogène entre elles) pour former une fibre d'une grande résistance (par exemple, en coton, et cela contribue également à la rigidité du bois) [Purves 6:3.14 b, 7:3.16] [Démo TINKER TOY]. La cellulose est le composé carboné le plus abondant dans la biosphère, représentant environ la moitié de tout ce carbone.

Voici notre premier bon exemple d'un thème important en biochimie, la relation entre la structure et la fonction au niveau moléculaire. La structure linéaire droite de la cellulose rendue possible par les liaisons bêta permet l'assemblage de milliers de molécules alignées pour produire une fibre de cellulose d'une grande résistance à la traction. La liaison alpha dans l'amidon produit une structure compacte, pas solide, qui sert de réservoir de glucose pour l'énergie en cas de besoin.

Vos textes contiennent des exemples supplémentaires de polysaccharides importants. Certains des sucres ont des groupes contenant de l'azote attachés au cycle glucidique basique. La paroi cellulaire bactérienne rigide est un autre exemple, comme la cellulose, d'un polysaccharide utilisé pour le support structurel. Il en va de même de la coquille, ou exosquelette, des insectes ( CHITIN ) [Purves 6:3.15c,.7: 3.17].

Pour passer en revue la structure des polysaccharides, essayez le problème 1-11. Si vous avez besoin de plus d'avis, essayez 1-25.

Il existe plusieurs hexoses différents dans la plupart des cellules. Le fructose, le galactose et le mannose sont des exemples courants. Les différences résident dans les positions du carbonyle le long de la chaîne et les positions relatives des hydroxyles dans l'espace. Le fructose a une cétone carbonyle en C2 qui est son carbone anomérique qu'il cyclise pour former un cycle à 5 chaînons (toujours avec un chaînon d'oxygène, bien sûr, donc 2 CH2Les groupes OH dépassent de l'anneau (document sur les glucides).

Et il existe plusieurs disaccharides courants (voir Becker) :

Le glucose-glucose via une liaison alpha 1-4 est le maltose , où alpha fait référence à l'état du -OH dans le monomère joint à son carbone C1 [Purves 3.13a]. Le maltose se forme lors de la digestion du pain.

Le galactose + glucose [Purves 6:3.12, 7:3.14] via une liaison bêta 1-4 est le lactose (dans le lait) ,

Glucose + fructose [Purves 6:3.12, 7:3.14] via un lien 1-2 alpha-beta = saccharose (sucre de table).

(LIPIDES : solubles dans les solvants organiques)
LIPIDES : C'est un groupe plus hétérogène, étant défini comme des substances dans une cellule qui sont extractibles dans des solvants organiques. Les composés non polaires ne sont pas solubles dans l'eau, car ils ont tendance à fusionner. Mais ils SONT solubles dans les solvants non polaires tels que l'octane ou le benzène (un hydrocarbure - des composés constitués uniquement d'atomes d'hydrogène et de carbone, comme la molécule d'octane que nous avons considérée plus tôt). Les lipides sont donc des molécules qui ont de vastes régions non polaires.

(Stéroïdes)
Les stéroïdes tels que le cholestérol et la testostérone ont de multiples anneaux hydrocarbonés et appartiennent à cette catégorie [Purves 6:3.24, 7: 3.23], (voir Becker: p.72). Notez les conventions de dessin, avec un raccourci supplémentaire : la représentation (non) des C et des H. C est supposé avoir toujours 4 liaisons, sauf indication contraire, les C sont supposés être présents aux sommets des liaisons dessinées les liaisons de ces C qui ne sont pas représentées sont supposées être à H, pour un total de 4. Presque aucun atome n'est nommé, mais la structure est complètement définie.

Les stéroïdes sont de petites molécules ne pas monomères, ils ne se connectent pas pour former des polymères. Le cholestérol est un stéroïde qui est un composant de la membrane cellulaire, dont nous discutons en quelques minutes. Les stéroïdes tels que la testostérone, les œstrogènes, la cortisone et la vitamine D sont des hormones, des composés qui circulent dans le sang pour envoyer des signaux des cellules d'une partie du corps aux cellules d'une autre région. Vous en apprendrez plus sur les stéroïdes dans la section physiologie au deuxième semestre.

(Matières grasses : acides gras et glycérol comme monomères)
Une classe majeure de lipides sont les acides gras, des hydrocarbures à longue chaîne droite avec un groupe carboxyle (acide carboxylique) à une extrémité. Voir [Purves 6:3.19, 7:3.18], et une autre image. .

(Esters gras vs. huiles saturées vs. gras insaturés)
À l'intérieur des cellules, les acides gras (AG) sont généralement liés à une molécule du composé tri-hydroxy (tri-alcool) glycérol. Une fois de plus l'eau est éliminée, produisant cette fois une ester liaison (acide + alcool, voir le coin supérieur droit du document sur les lipides). Si tous les 3 OH sur le glycérol sont remplacés par des FA, alors nous avons un triglycéride. Voir [Purves 6:3.19, 7: 3.18], et une autre image. C'est gros. Les graisses sont très hydrophobes et sont pratiquement insolubles dans l'eau. Vous pouvez également avoir du glycérol mono- ou di-substitué, mais c'est le triglycéride qui est gras. Les graisses diffèrent selon la nature exacte des AG présents. Les graisses "saturées" ont -CH2- des groupes (méthylène), généralement 18 à 20 d'entre eux, le long de la chaîne. Elles sont saturé avec des hydrogènes, par rapport au insaturé variété. Ce dernier peut avoir une double liaison ou deux dans la chaîne, et donc avoir moins de H (insaturé pour les H). La présence de la double liaison crée un sertissage dans la structure, car contrairement aux liaisons C-C simples, il n'y a pas de rotation autour des doubles liaisons C=C) [Purves 6:3.20, 7:3.19]. En conséquence, il est plus difficile pour les molécules d'acides gras insaturés de s'associer.

En fait, il existe 2 façons dont une double liaison peut se former dans un acide gras, appelée cis et trans. Dans le cis cas, les deux hydrogènes sont du même côté de la double liaison (rappelez-vous qu'il n'y a pas de rotation, donc leur position est fixe). Maintenant, les deux liaisons portant le reste des atomes de carbone sont également ensemble d'un côté de la double liaison, de sorte que la molécule est sertie, avec un angle sévère entre les deux tronçons d'hydrocarbures. Dans le trans cas, les deux tronçons d'hydrocarbures sont sur les côtés opposés de la double liaison, et la chaîne globale est plus droite. La plupart des acides gras chez les animaux sont saturés de leurs chaînes relativement droites, leurs chaînes hydrocarbonées sont libres de s'associer les unes aux autres sans contraintes et elles s'agrègent en graisse solide. Les plantes contiennent beaucoup d'acides gras insaturés de type cis. Ces graisses insaturées (AVEC les doubles liaisons) sont généralement liquides (huiles), car leurs chaînes d'acides gras tordues ne peuvent pas s'approcher aussi facilement. Prenez de l'huile végétale (insaturée) et ajoutez de l'hydrogène à travers les doubles liaisons et vous obtenez Crisco, ou la texture crémeuse du beurre de cacahuète (lire l'étiquette : hydrogéné).

Trans les acides gras sont produits par les bactéries dans l'estomac des ruminants comme les bovins, ils finissent donc dans une certaine mesure dans le bœuf. Une source beaucoup plus importante d'acides gras trans insaturés provient de l'hydrogénation chimique des huiles, où ils se forment de manière quelque peu ironique en tant que sous-produit du processus d'hydrogénation. Les gras trans insaturés résistent au rancissement et sont donc favorisés par l'industrie alimentaire. Cependant, ils sont plus équivalents aux acides gras saturés dans leur capacité à former de la graisse solide, ce qui favorise la formation de plaques d'athérosclérose. Ainsi, la margarine peut être aussi mauvaise pour vous que le beurre.

Alors là encore comme dans le cas des polysaccharides, la structure tridimensionnelle de la molécule a beaucoup à voir avec ses propriétés physiques.

Les graisses sont un bon exemple des forces hydrophobes à l'œuvre. Pensez simplement à une soupe de poulet grasse avec ces globules de graisse flottant sur le dessus, hors de la solution.

Les graisses servent de forme de stockage d'énergie. C'est-à-dire que, comme le glycogène ou l'amidon, les graisses peuvent être décomposées et utilisées pour le métabolisme énergétique, comme nous le verrons plus tard. Les graisses sont stockées dans des cellules appelées adipocytes.

(Phospholipides, phosphoesters, phosphatidylcholine)
Il existe une classe spéciale de lipides qui sont liés aux graisses, mais avec une différence significative. Voici les phospho lipides , dont un exemple est montré au milieu du polycopié LIPIDS. Deux des hydroxyles du glycérol sont liés à des acides gras à longue chaîne, mais le troisième est lié à un groupe tout à fait différent, un phosphate. Acide phosphorique (H3Bon de commande4) est un acide, Les groupes -OH attachés au phosphore perdent facilement des hydrogènes à pH neutre. L'acide phosphorique a 3 hydrogènes acides. [Si vous êtes fragile sur le pH, demandez à le revoir dans la section de récitation.]

L'acide phosphorique est un acide fort, perdant la plupart de ses ions hydrogène à pH7. L'ion qui se forme s'appelle phosphate, et nous traiterons les 2 noms de manière équivalente, en les considérant tous les deux comme des acides (se référant à leur origine comme l'acide). De même, nous utiliserons l'acide carboxylique et l'ion carboxylate (la forme non protonée chargée négativement) de manière synonyme dans la plupart des situations.

Le groupement phosphate est lié à un hydroxyle de glycérol, là encore par une déshydratation qui forme un ester (acide + alcool). Alors que jusqu'à présent on avait un ester d'acide carboxylique liant l'acide gras au glycérol, ici on a un phospho-ester. Le partenaire acide est celui nommé pour spécifier un type d'ester. Dans les deux cas l'ester est formé par un alcool lié à un acide. Après la liaison, le groupe phosphate est toujours chargé, comme indiqué. Le reste du phosphate peut être libre, comme dans un acide phosphatidique, ou il peut être estérifié en un autre alcool via un autre de ses groupes acides, un commun est l'éthanolamine : HO-CH2-CH2-NH3 +. Le phospholipide résultant serait appelé phosphatidyl-éthanolamine et serait classé dans la catégorie phosphodiester (phosphodiester).

(Bicouche phospholipidique : membranes)
La phosphatidyl-éthanolamine est un composé hautement hydrophobe dans la majeure partie de la molécule, mais qui possède ensuite un groupe hautement polaire à une extrémité, avec deux charges complètes, si opposées. Un autre dérivé a 3 méthyle (-CH3) des groupes liés à l'azote au lieu de H. Cette fraction est la choline (tri-méthyl-éthanolamine) l'azote conserve sa charge positive. Lorsqu'il est estérifié en un diglycéride, on obtient de la phosphatidylcholine, décrite dans [Purves 6:3.21, 7:3.20]. L'extrémité polaire peut interagir fortement avec l'eau (elle est hydrophile), tandis que le reste de la molécule veut sortir de solution aqueuse. C'est une molécule confuse. Ce qui se passe, c'est que les parties hydrophobes s'alignent toutes les unes avec les autres pour minimiser leur interface avec l'eau (à la fois côte à côte et bout à bout), tandis que les extrémités chargées restent en contact avec l'eau. Voir [Purves 6:3.22, 7:3.21] et la photo. C'est ainsi que la biologie membranes forme, en tant que bicouche phospholipidique, les extrémités chargées de la double couche étant à l'extérieur en contact avec l'eau, avec le cytoplasme d'un côté et l'extérieur de la cellule de l'autre : Voir photo.

Une telle bicouche présente une barrière de perméabilité aux composés hydrosolubles, qui ne peuvent pas traverser la barrière hydrophobe. Des structures protéiques spéciales qui sont intégrées dans cette membrane sont alors nécessaires pour permettre le passage des composés hydrosolubles dans et hors de la cellule. Ce sont les canaux et les pompes mentionnés précédemment. Voir un schéma d'une membrane cellulaire à [Purves 6:5.1, 7:5.1]. Pourtant, à nouveau, nous voyons comment les propriétés chimiques de ces molécules déterminent leur structure et comment leur structure assure une fonction biologique. Pour revoir la structure des phospholipides, essayez les problèmes 1-12 et 1-13.

De grandes quantités de cholestérol sont incrustées dans les membranes des cellules animales. Le cholestérol est maintenu à l'intérieur par des forces hydrophobes. Il agit pour boucher les espaces qui pourraient provoquer des fuites, pour conférer plus de force et pour empêcher une trop grande association des acides gras saturés à basse température (c'est-à-dire la "congélation" de la membrane en graisse).

Les textes ont de jolis schémas de tout cela.

Les lipides sont impressionnants dans leur variété (voir photo) et surtout dans la formation des membranes, mais il faut reconnaître qu'ils ne sont pas vraiment de bons exemples des biopolymères linéaires que nous avons définis. Mais ils doivent aller quelque part, et donc ils sont coincés parmi les macromolécules.

ACIDES NUCLEIQUES : Contrairement à la catégorie fourre-tout des LIPIDES, les ACIDES NUCLEIQUES sont des biopolymères par excellence. Il existe 2 types, l'ADN et l'ARN, les monomères sont des nucléotides, qui ont des cycles contenant de l'azote, des sucres à 5 carbones et des liaisons phosphodiester. Il existe quatre types de monomères dans chaque polymère. Nous en discuterons en détail, mais pas avant quelques semaines.

(Protéines : les acides aminés sont les monomères (20))
PROTÉINES. Ce sont la classe de macromolécules la plus importante dans la cellule, et nous allons les discuter maintenant en détail. Les monomères qui composent les protéines sont les acides aminés, au nombre de 20. Les mêmes 20 dans E. coli et dans les éléphants et les aubergines.

La structure générale d'un acide aminé est :

Notez l'atome de carbone central, auquel 4 groupes différents sont attachés : un groupe amino (dessiné par convention à gauche), un groupe acide carboxylique (mis à droite), un hydrogène et une chaîne latérale, ou groupe R . Seul le groupe R varie parmi les 20 acides aminés différents. C'est la chaîne latérale, et il y a donc 20 chaînes latérales différentes. Regardez le document sur les acides aminés et les peptides pour certaines des chaînes latérales. Vos textes et votre document papier montrent tous les 20, et vous devriez examiner les 20.

Out of laziness, I drew the general amino acid incorrectly: Actually at neutral pH, the molecule is charged, because the carboxylic acid group is an acid, and the amine group is a base, so more accurately: (also see 3-D picture)

Let's take this opportunity to discuss the charge on organic molecules a bit more. In living systems, the carboxylic acid group is mostly charged and the amine is mostly charged, but that is at pH7, the cellular pH under most circumstances. Is an acid always charged in aqueous solution? No. It depends on the pH of the environment. In the laboratory we do not have to keep things at pH 7, as it is in the cell. We can vary the environment at will, adding strong acids such as hydrochloric acid as a source of hydrogen ions (lowering the pH), or a strong base such as sodium hydroxide (raising the pH). The strength of an acid is a measure of how readily it gives up a proton. Carboxylic acids are always in equilibrium with the hydrogen ions (protons) in the solution, so if the hydrogen ion concentration is high (acidic) then the equilibrium will shift toward the protonated (uncharged) species. At pH 2.5 an amino acid carboxyl group is protonated about half the time for each pH unit this proportion of protonated species will drop by a factor of 10, so very little of the carboxyl group is protonated at the neutral pH of 7 found in most cells. A similar situation pertains to the amine base end: at a very low H+ ion concentration (e.g., 10 -11 M H+, a high pH of 11), it will tend to lose its extra proton, but at pH 7 it will mostly remain protonated, with a positive charge. There will always be some intermediate pH at which we find the the group half charged/half uncharged. This pH is called the pK of the group, and it can be influenced by the remainder of the molecule. The pK is an indication of the acidic or basic strength of the group (the lower the pK is the stronger the acid, the higher the pK the stronger the base).

So at pH7, most amino acids are neutre (no net charge), but they are highly charged nonetheless.

A molecule that is charged but electrically neutral is called a zwitterion.

Now, what are some of these 20 different side groups?

Here are 2 charged side group, e.g.:

asp: R= -CH2-COO - , there is a second carboxyl group on this amino acid)
lys: R= -CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 + , there's a second amine on lysine, so lysine will have 3 charged groups, and a net charge of +1 (two +'s and one -) at pH7.

There is a convention for numérotage amino acid carbons actually it's a lettering. It starts from the central carbon, called alpha: so lys has (count with me) an alpha, beta, gamma, delta, EPSILON-amino group as well as an alpha-amino group (and an alpha-carboxyl).

The average molecular weight of an amino acid is

120, but the range is from 75 to 203.

The smallest amino acid (a.a.) is glycine (gly), MW = 75. Here the side chain is merely hydrogen.

The largest is tryptophan (trp), MW = 203 [-CH2- bridge to a 5-membered ring containing a N plus a fused 6-membered ring] and is fairly hydrophobic.

Look over the structures of the 20 amino acids in the textbook. It is the properties of the functional groups on the 20 different chaînes latérales of the 20 different amino acids that determine the function of a protein, so they are all-important. The handout shows all 20 aa's, but without indicating the ionization of the acidic and basic groups. We will discuss many of the side chains within the context of the discussion as we go along.

There are two that deserve special mention: arginine contains a functional group that will not be found elsewhere in this course it is -NH-C + (NH2)NH2, called the guanido group. The guanido group is a strong base, even stronger than an ordinary amine, so it is positively charged at pH7 (like lysine). You can consider the positive charge to be distributed over all 3 N atoms. Proline has a side chain that folds back and forms a covalent bond to the amine nitrogen of the amino acid, thus producing a ring structure.

You should be able to recognize the properties of the side chains as polar or non-polar, charged or not charged. You will not be responsible for recalling a specific amino acid structure from the English name or vice versa, but given the structure you should know how it behaves. .

To be sure you understand amino acid structure, try problem 1-15 except C. For additional review of the effects of pH, try problem 1-16. For the effects of different R groups, try 1-20.

(Stereoisomers)
Now let's consider the structure of an amino acid in 3 dimensions:

When carbon forms 4 single bonds, it makes them spaced equally apart from each other in space, in the form of a tetrahedron as in this representation of glycine [a model with 2 white groups (the H's) is shown].

Now consider this other molecule of an amino acid [again with 2 white groups], with 2 H's of glycine, e.g. Are these the same molecule, that is, are they distinguishable or are they indistinguishable?

They are indistinguishable, since I can rotate them and superimpose their atoms.

But now suppose I make this alanine instead of glycine. I replace one H with a [blue] -CH3 group on each molecule [I am being sure to make them stereoisomers].

I can no longer superimpose them. They are both alanine, as they have the same four groups attached to the central carbon. But in three dimensions they are actually mirror images of each other. See [Purves6ed+7th: 2.21a]. We call one D-ala and one L-ala. See [Purves6ed+7th: 2.21b].

This one is D, or is it this one. ? I can't remember .. it's not too important here.

What is important is that in general, you have this situation, the possibility of two stereoisomers, whenever there is what is called an ASYMMETRIC carbon atom in a molecule, that is, a carbon with four different groups attached. No matter how you might divide an asymmetric molecule in two by placing a plane through it, the two sides look different.

These stereoisomers are sometimes called optical isomers, since the two forms, in solution, will bend a beam of polarized light one way or the other. Thus the D designation originally meant dextro, or to the right), whereas L stood for levo, to the left.

All amino acids except glycine have an asymmetric carbon, which is the alpha-carbon. So we can draw 19 of the amino acids in 2 stereoisomeric forms.

So do we really have 39 a.a.'s? No. All the stereoisomeric forms of the amino acids in proteins are L -amino acids, so we only have to worry about 20.

Note that the sugars we discussed, like glucose, have several asymmetric carbon atoms. Aside from L and D designations, the sugar stereoisomers are given different English names (e.g., D-glucose, D-mannose, L-rhamnose, etc.).

To review the various chemical groups discussed so far, try problem 1-19.

(Polypeptides, peptide bond)
Polymerization of aa's
OK, now let's now string these L-amino acids together, polymerize them. The bond that connects two amino acids is an AMIDE bond (-CO-NH-) between the carboxyl of one amino acid and the amino group of the next. Once again, a molecule of water is removed in the formation of the connecting bond:

In the special case of proteins, this amide bond is called a PEPTIDE BOND , and the resulting product a PEPTIDE , a dipeptide (or we could go on to a tri-peptide, oligo-peptide, or finally, POLY-PEPTIDE ). (See also polypeptide handout). Also see another picture.

By convention, the amino group is written on the left for an amino acid and also for a peptide.

In the tripeptide in the diagram, note the peptide bond (boxed), and the repeating unit, or aa "residue" [circled]. Residue refers to what's left of the amino acid monomer after it has been incorporated into a polypeptide, which is most of it: it just lacks one H at what was the amino end and one OH at what used to be the carboxyl end. Note also that the charged amine and carboxyl groups no longer exist inside the polypeptide, having been replaced by the amide, an uncharged (but polar) functional group.

Almost all polypeptides have 2 ends, the amino end and the carboxyl end , which faire remain charged at pH7.

The " backbone " of the polypeptide is defined as all of the atoms except the side chains.

The only free amino and carboxyl atoms of the backbone are at the 2 ends.

The side chains , then, stick out of this backbone (also see polypeptide handout).

Nomenclature: e.g., alanine-methionine-alanine, or ala-met-ala, or alanyl-methionyl-alanine, or AMA

To review peptide structure, try problem 1-15, C, and then try 2-3 part A.

The length of polypeptides is commonly 100-1000 amino acids, but smaller and larger ones also can be found.

Each and every protein molecule in the cell has an identity defined by its particular sequence of amino acids. Each E. coli cell contains about 3 million polypeptides molecules, but only about 3000 different ones. Each of these individual protein types has a name to go along with its chemical identity.

Are there enough combination to specify 3000 different polypeptide sequences? Well, if the average polypeptide is 500 amino acids long, then the possible combinations are 20 500 or 10 650 , which is a number of inconceivable magnitude. So evolution has settled on about 100,000 of these combinations to do biological jobs.

Some examples of polypeptides, taken not from E. coli, but from more familiar organisms include:

Carriers: hemoglobin, which carries oxygen in red blood cells

Nutrients: egg albumin, a nutrient in the white of a hen's egg

Structural: keratin, providing toughness in skin, fingernails, and wool

collagen, providing a strong connection between cells in tendons

Signal reception: estrogen receptor (intracellular)
epidermal growth factor receptor (spanning the cell membrane)

Recognition of foreign substances: immunoglobulins (antibodies)

Enzyme catalysts: beta-galactosidase, which helps digest the milk sugar lactose.

We will discuss enzymes in some detail as an important category of proteins.

(Primary (1 o ) structure = linear sequences of AAs)
Each of these proteins contains a polypeptide with a particular sequence of amino acids, usually all 20 are represented, although not at all equally. Unlike polysaccharides, this sequence usually exhibits no obvious simple regularity, or repeating subsequence:

This linear sequence of amino acids is called the primary (1 o ) structure of a protein.

It might be, for instance: met-ala-leu-leu-arg-glu-leu-val . How is this sequence determined?

(Methods: Paper chromatography, electrophoresis, fingerprinting)
I will discuss now a bit of some methodology used in the purification of amino acids and proteins. We bring in some selected lab methods from time to time for two reasons: First, the behavior of molecules in experimental situations helps you to understand their behavior in nature and second, the methodology is interesting in its own right as an example of how science is done.

Our first topic of methodology is directed at the question of how we get to know this primary structure, this sequence of amino acids in a polypeptide?

The modern way to determine the sequence of a polypeptide involves an instrument called a mass spectrometer: the protein is fragmented and the exact molecular weight of each small fragment is determined by its flight path in an electric field in the instrument. From repetitions of this type of analysis the exact amino acid sequence can be deduced.

A more traditional method used to determine the sequence of a polypeptide is to chemically degrade from one end it in a stepwise fashion, starting at either the amino or the carboxyl end. First you must purify the polypeptide in question away from the other 3000 polypeptides in the cell we will discuss that process a little later.

The degradation of the polypeptide back to its free monomer AA's is a form of HYDROLYSIS, a reverse of the dehydration that accompanied the formation of the peptide bond. As an example we will only discuss here the degradation of a peptide or polypeptide from the C-terminal. Les contrôlé hydrolysis of amino acid residues from the carboxyl end of a polypeptide is a form of enzymatic hydrolysis an enzyme, called carboxypeptidase, itself a polypeptide, catalyzes this hydrolysis it does not happen by itself. Carboxypeptidase is called an exopeptidase since it works on the end (exterior) of the polypeptide. We will learn more about enzymes next week. After the carboxypeptidase is mixed with a peptide and hydrolysis begins: all the trillions of molecules release their C-terminal amino acid in unison, almost synchronously, so that in the first wave the last (original C-terminal) amino acid is released. A bit of the reaction mixture is remove at this point the released amino acid is separated from the main peptide and identified. By letting the reaction proceed for increasing amounts of time, the time that amino acids are released can be correlated with their distance form the C-terminal end.

You can get the sequence of perhaps 20 amino acids in from the carboxy terminal in this way, before the process breaks down. Since most polypeptides are greater than 20 amino acids in length, you first need to chop the polypeptide into manageable pieces and then sequence each piece by subjecting it to hydrolysis by carboxypeptidase. This internal chopping is done using a different type of proteolytic enzyme, an endopeptidase (cleaves inside, not from the end). One such enzyme is trypsin, which cleaves after the 2 amino acids with basic side groups, arginine and lysine.(after means reading from left to right, so it cleaves to the right of what was the carboxyl group of the amino acid)

Let's consider the analysis of the sequence of one of these sub-peptides produced by trypsin cleavage. The problem is how to separate and identify the different amino acids that are released by this carboxypeptidase hydrolysis. How do you know which amino acid came off when? Amino acids behave sufficiently differently from each other under certain conditions to allow the complete separation of all 20 species from a mixture. We will discuss two methods for separation and identification here.

One way is based on the migration of amino acids in an electric field. In PAPER ELECTROPHORESIS , an amino acid mixture is spotted onto a sheet of filter paper, the paper is wet with a buffered salt solution and placed between two electrodes and high voltage (e.g., 2000 volts) is applied. At neutral pH, the acidic amino acids (asp and glu) will have a net negative charge and will migrate toward the ANODE (+ pole) while the basic amino acids (arg and lys) will migrate toward the CATHODE (- pole). Electrically neutral amino acids will not migrate much, unless the pH is made acidic or basic (as it is sometimes, and in some problems in the problem book).

Copyright 2006 Lawrence Chasin and Deborah Mowshowitz Department of Biological Sciences Columbia University New York, NY


Physical association of the small GTPase Rho with a 68-kDa phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase in Swiss 3T3 cells.

Our previous work showed that post-translationally modified Rho in its GTP-bound state stimulated phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase (PIP5K) activity in mouse fibroblast lysates. To investigate whether Rho physically interacts with PIP5K, we incubated immobilized Rho-GST with Swiss 3T3 cell lysates and tested for retained PIP5K activity. Rho-GST, but not Ras-GST or GST alone, bound significant PIP5K activity. The binding of PIP5K was independent of whether Rho was in a GTP- or GDP-bound state. An antibody against a 68-kDa human erythrocyte type I PIP5K recognized a single 68-kDa protein eluted from Rho-GST column. The Rho-associated PIP5K responded to phosphatidic acid differentially from the erythrocyte type I PIP5K, suggesting that it could be a distinct isoform not reported previously. Rho co-immunoprecipitated with the 68-kDa PIP5K from Swiss 3T3 lysates, demonstrating that endogenous Rho also interacts with PIP5K. ADP-ribosylation of Rho with C3 exoenzyme enhanced PIP5K binding by approximately eightfold, consistent with the ADP-ribosylated Rho functioning as a dominant negative inhibitor. These results demonstrate that Rho physically interacts with a 68-kDa PIP5K, although whether the association is direct or indirect is unknown.


Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Extended Data Fig. 1 The analysis results after applying ensemble machine-learning method for fed and short-term starved (2–3 hr) adult hermaphrodites as well as adult male (him-5) worms.

une, The analysis results of gonad (oocytes) and skin-like epidermis near pharynx in the fed wild-type adult hermaphrodites. b, The analysis results of the intestine in the fed / short-term starved adult hermaphrodite and male (him-5) worms. c, The analysis results of gonad and epidermis in the short-term starved adult hermaphrodites. Scale bar =10 μm for (une) to (c). The experiments were repeated at least four times independently with similar results for (une) et (b), and were repeated two times independently with similar results for (c). The region of pharyngeal neurons was excluded for the analysis of skin-like epidermis near pharynx.

Extended Data Fig. 2 The effect of long-term starvation and phenformin.

une, The CARS images of control, long-term starved (18–20 hr), and phenformin-treated worms. The young adult worms that had been fed dFA since the late L4 stage (12 h) were placed on the OP50 lawns that lacked the deuterium label (for control), on the plates lacked OP50 (for 18–20 h long-term starvation), and on the OP50 lawns that lacked the deuterium label but contained phenformin (20 h treatment with final concentration = 7.5 mM), respectively. After that, the worms were imaged by BCARS. The right column is the results after applied the ensemble machine-learning method. Scale bar =10μm. The experiments were repeated at least three times independently with similar results. The region of pharyngeal neurons was excluded for the analysis of skin-like epidermis near pharynx. b, The normalized lipid content (or normalized mean 2845 cm -1 intensity) of total lipid-rich particles in the tissue (normalized to a fixed tissue area). c, The average number of the dFA-retaining observed in the tissue (normalized to a fixed tissue area). Le total

4000 particles were analyzed the data were collected from n = 3–6 biologically independent animals for each condition, where each measurement is presented as a dot The error bars represent the standard error of the mean.


Voir la vidéo: cours de biochimie: les lipides (Janvier 2022).