UNIVERSITE DE RENNES I~~~~~~~~~~

FACULTE DE MEDECINE~~~~~~~~~~

DEPARTEMENT DE BIOCHIMIE ET BIOLOGIE MOLECULAIRE~~~~~~~~~~

PCEM 1 Biochimie Structurale

LIPIDES~~~~~~~~~~

Anne Universitaire 2006-2007

LES LIPIDES1. DEFINITION ET CLASSIFICATION

1.1 Dfinition 1.2. Classification 1.2.1. Composs lipidiques simples 1.2.2. Composs lipidiques complexes 2.1. Solubilit 2.2. Hydrolyse et saponification 2.3. Association des lipides

2. PROPRIETES GENERALES

CONSTITUANTS DES LIPIDES1. ACIDES GRAS 1.1. Gnralits

1.1.1. Dfinition 1.1.2. Formule gnralechane carbone dterminant la classification R COOH groupement carboxylique responsable du caractre acide

1.1.3. Classification 1.1.4. Proprits a. Solubilit

OH R C O NaOH R C

OO

Na +ple hydrophile

chane hydrocarbone hydrophobe

ple hydrophile

Molcule de savon

ple hydrophobe

Couche monomolculaire de savon l'interface eau/air

Micelle de savon dans l'eau

b. Proprits chimiques lies la fonction acide1

c. Proprits chimiques lies la prsence de doubles liaisons Addition :

+ I2 R CH CH (CH 2 ) n COOH R CH IOxydation nergique :

CH I

(CH 2 ) n COOH

R R CH CH (CH 2 ) n COOH +

COOH

HOOC (CH 2 )n COOH1.2. Acides gras saturs 1.2.1. Formule gnrale CH3 (CH2)n COOH avec n > 2 formule brute : CnH2nO2

acide n -..........anoqueindique le caractre linaire prfixe correspondant la longueur de la chane suffixe dsignant la fonction acide carboxylique indique le caractre satur

1.2.2. Conformation 1.2.3. Classification 1.2.4. Proprits NOMBRE DECARBONES

NOM SYSTEMATIQUE n-butanoque n-hexanoque n-octanoque n-dcanoque n-dodcanoque n-ttradcanoque n-hexadcanoque n-octadcanoque n-eicosanoque n-docosanoque n-ttracosanoque

NOM USUEL butyrique caproque caprylique caprique laurique myristique palmitique starique arachidique bhnique lignocrique

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

1.3. Acides gras insaturs 1.3.1. Formule gnrale - Acides gras monoinsaturs ou monothylniques CH (CH2)n' COOH CH3 (CH2)n CH - Acides gras polyinsaturs ou polythylniques CH CH2 CH CH (CH2)n' COOH CH3 (CH2)n CH

2

Nomenclature systmatique :

mono acide n -.......... .... di tri indique le caractrelinaire prfixe correspondant la longueur de la chane n os des carbones porteurs de double liaison

noquesuffixe dsignant la fonction acide carboxylique indique le caractre insatur nombre de doubles liaisons3

CH2 R CH26

7

CH2 CH2 4

5

CH2 CH22

COOH1

Exemple : acide linolique ou acide n-octadca 9,12 -dinoque CH CH2 CH CH (CH2)7 COOH CH3 (CH2)4 CH 1.3.2. DiastroisomrieCH 2 H3 C CH 2 H2 C CH 2 H2 C CH 2 H2 C CH 2 HC CH Acide olique CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH HC HC CH 2 HC CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Acide linolique CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH CH 3

1.3.3. Classification NOM USUEL acide palmitolique acide olique acide linolique acide linolnique acide arachidonique POSITIONS DES DOUBLESLIAISONS

SYMBOLE C16 : 1 9 C18 : 1 9 C18 : 2 9,12 C18 : 3 9,12,15 C20 : 4 5,8,11,14

C9 C9 C9 et C12 C9, C12 et C15 C5, C8, C11, et C14

1.3.4. Proprits 1.4. Acides gras spciaux 1.4.1. Acides gras hydroxyls 1.4.2. Acides gras ramifis 1.4.3. Acides gras cycliques3

2. EICOSANOIDES2.1. Dfinition 2.2. Leucotrines 2.2.1 Structure

5

COOH1

CH 320

2.2.2. Diastroisomrie 2.2.3. Classification 2.2.4. Rles physiologiques8 O COOH CH3

Ex. : Leucotrine A

2.3. Prostanodes 2.3.1. Structure

COOH8 12 15 1 6 20

CH 3

2.3.2. Diastroisomrie 2.3.3. Classification 2.3.4. Rles physiologiques

O 8 COOH 14 12 OH 13 15 OH CH3

Ex. : Prostaglandine PGE1

10

3. ALCOOLS

3.1. Gnralites 3.1.1. Dfinition 3.1.2. Classification 3.1.3. Proprits gnrales 3.2. Alcools simples 3.2.1. Glycrol a. Structure1

CH2 OH

HO 2 C H3

CH2 OH

b. Stroisomrie c. Proprits4

3.2.2. Mso-inositol a. Structure

OH HO4 3 5 6 1 2

OH

OH OH OH plan desymtrie

b. Stroisomrie c. Proprits d. Rles biologiques 3.3. Alcools gras 3.3.1. Dfinition CH3 (CH2)n CH2OH 3.3.2. Classification 3.4. Alcools amines 3.4.1. Dfinition 3.4.2. Ethanolamine, Srine, Choline a. Structure (n pair)

H2 N H2 N CH 2 CH 2 OH HOOC CH CH 2 OH Ethanolamine Srine

H3 C H3 C H3 C

+ N CH 2 Choline

CH 2 OH

b. Proprits 3.4.3. Sphingosine a. Structure

CH HO NH 2b. Proprits

(CH 2 ) 12 CH CH 3 Sphingosine

CH CH CH 2 OH

5

4.STEROLS

4.1. Gnralites 4.1.1. Dfinition 4.1.2. Formule gnrale12 11 13 17

CNoyau strane1 2 3 10 9

14

D15

16

A4

5

B6

8 7

4.1.3. Stroisomrie a. Configuration des cycles

Configuration trans ou srie 5 Configuration cis ou srie 5 Reprsentation dans l'espacel'ensemble des cycles forme un treillis plan, le cycle A est dans le prolongement des autres cycles, l'hydrogne en 5 est orient vers le bas11 2 3 4 1 5 10 6 9 7 12 8 14 15 13 17 16

le cycle A est dirig vers le bas et forme un angle de 90 avec le plan des autres cycles, l'hydrogne en 5 est orient vers le haut

H

HDans les deux cas le substituant en 10 est orient vers le haut, c'est la position de rfrence

Configuration trans ou srie 512 11 13

Configuration cis ou srie 5

Reprsentation plane17

C1 2 3 10 9

14

D 1615

A4

5

B6

8 7

le pointill en 5 indique que la liaison est en

le trait plein en 5 indique que la liaison est en

Dans les deux cas le substituant en 10 est orient vers le haut et figure avec un trait plein

b. Orientation des substituantsReprsentation dans l'espaceface suprieure11 2 3 4 1 5 10 6 9 7 12 8 14 15 13 17 16 2 3 1 10 9

Reprsentation plane12 11 13 17

C A4

14

D15

16

face infrieure

5

B6

8 7

Le substituant en 10 est orient vers le haut, c'est la position de rfrence

6

4.1.4. ClassificationNOMBRE D'ATOMES PARTICULARITESSTRUCTURALES

FORMULES18

COMPOSES PHYSIOLOGIQUES

18 Noyau estrane

1 CH3 en 13

Estradiol

1 CH3 en 10 19 1 CH3 en 13 Noyau androstane

Testostrone19

21 Noyau prgnane

1 CH3 en 10 1 CH3 en 13 1 maillon dicarbon en 17

21

20

Progestrone Cortisol Aldostrone

24 Noyau cholane

1 CH3 en 10 1 CH3 en 13 1 chane ramifie 5 C en 17

22 23 24

Acides biliaires

27 Noyau cholestane

1 CH3 en 10 1 CH3 en 13 1 chane ramifie 8 C en 17

25 27

26

Cholestrol Vitamine D

4.2. Cholestrol et acides biliaires 4.2.1. Cholestrol a. Formule21 20 23 25 27 22 24 26

HO

b. Proprits c. Classification d. Rles biologiques

7

4.2.2. Acides biliaires a. Formule gnrale21 20 12 23 22 24

COOH

3

7

Hb. Proprits21 20 23 22

24

COOH + NH2-CH2-COOH Glycine

CO-NH-CH2-COOH Acide glyco-cholique

c. Classification d. Proprits 4.3. Stroides hormonaux agissant sur les gonades 4.3.1. Estrognes a. StructureOH17

EstradiolHO3

b. Proprits c. Rle biologique 4.3.2. Progestagnes a. StructureO20

CH 321

Progestrone3

17

O

5 4

b. Rle biologique

8

4.3.3. Andrognes a. StructureOH17

Testostrone3

O

5 4

b. Rle biologique 4.4. Stroides hormonaux action systmique 4.4.1. Glucocorticodes a. StructureO21 20 11 17

Cortisol3

HO

CH 2 OH OH

O

5 4

b. Rle biologique 4.4.2. Minralocorticoides a. StructureO HO18 11

CHO17

20

CH 2 OH21

Aldostrone3

O

5

b. Rle biologique 4.4.3. Cholcalcifrol ou vitamine D a. Structure

H2 C1 10 3

25 9 9

HO

HO

1,25 DHCC Cholcalcifrol10 3 1

CH 2

CH 2 HO OH

HO

b. Rle biologique

9

5. GLYCEROLIPIDES

5.1. Glycrides ou acylglycerols 5.1.1. Dfinition

CH 2 OH glycrol CHOH CH 2 OH (CH 2 ) n CH 3 CH 2 O CO (CH 2 ) n CH 3 CHOH CH 2 OH monoacylglycrol ou monoglycride

+acide gras HOOC

5.1.2. Structures a. Les monoglycridesO HO OH H3 C CO

CH3

-monoacylglycrolCO O

OH OH

-monoacylglycrol

b. Les diglycridesO HO O CO ' - diacylglycrol O CO H 3C O OH - diacylglycrol CO CO CH3 CH3

CH3

c. Les triglycridesO CO H 3C O CO O triacylglycrol CO CH3 CH 3

5.1.3. Proprits physico-chimiques des triglycrides a. Hydrolyse b. Saponification c. Hydrognation 5.1.4. Rle physiologique

10

5.2. Glycrophospholipides 5.2.1. Dfinition 5.2.2. Formule gnrale et classification

CH 2 O CO (CH2 ) CH 3n

H 3C (CH2 ) n CO O CH CH 2 O P O { O OH H Acide phosphatidique X Glycrophospholipides ou phosphatidyl XABREVIATION CHARGE

NATURE DE X

COMPOSES

H glycrol inositol thanolamine choline srine

acide phosphatidique phosphatidylglycrol phosphatidylinositol phosphatidylthanolamine Phosphatidylcholine = lcithines ? phosphatidylsrine

PA PG PI PE PC PS

2110 0 1-

5.2.3. PropritsLes chanes aliphatiques se disposent du mme cot, l'oppos du ple hydrophile.

partie hydrophobe ple hydrophile polaire

P

X

Phospholipase A 1 CO H3 C H3 C CO O O

Phospholipase A2 O OPOX OH

Phospholipase C

Phospholipase D

5.2.4. Rles physiologiques a. Phosphatidylinositols - MonophosphoinositidesR1 - CO - O R2 - CO - O O OPO OH

- Diphospho et triphosphoinositides b. Phosphatidylcholines

11

c. PhosphatidylglycrolsCO H3 C H3 C glycrol des acides phosphatidiques glycrol P CO H3 C H3 C CO O O CO O O P

5.2.5. Composs apparents a. Ether lipides ou alkylacylglycrolsliaison ther O H3 C H3 C CO O OH

b. Glycroglycolipidesliaison ther (ou ester) O liaison CO O osidique O HOH 2 C O

H3 C H3 C

c. LysophosphoglycridesCO H3 C O HO

P

X

12

6. SPHINGOLIPIDES CH HO H3 C (CH 2 ) n CO NH CH CH CH 2 OHCO H 3C H 3C CO O O OH HO CH 3 NH CO HO CH 3

(CH 2 )12 CH 3 CH

CramideANALOGIE STRUCTURALE ENTRE GLYCRIDE ET CRAMIDE. (le OH estrifi par l'acide phosphorique est entour)

-diacylglycrol

acylsphingosine ou cramide

6.1. Sphingophospholipides 6.1.1. Dfinitionliaisons esterHO CH 3 NH CO CH 3

X OP OO OH

ple hydrophile polaire

6.1.2. ClassificationNATURE DE X COMPOSES

choline thanolamine 6.1.3. Proprits 6.1.4. Rle physiologique 6.2. Sphingosidolipides 6.2.1. Dfinition Ex. : glucosylcramideHO

choline sphingomylines thanolamine sphingomylines

CH3 HOH 2 C O NH CO O CH 3

liaison osidique

13

6.2.2. ClassificationNATURE DES SUCRES TYPE DE SPHINGOSIDOLIPIDE

un seul sucre

plusieurs sucres

D galactose D glucose D galactose 3 sulfate galactose, glucose et N actylosamines idem + acides sialiques

Galactosyl cramide Glucosyl cramide Crbrosulfatides

}

Oligosido cramides Gangliosides

6.2.3. Proprits 6.2.4. Exemples a. Cramide ttrahexosides Globoside : GAL NAC 1 3 GAL 1 4 GAL 1 4 GLU 1 1 cramide b. Cramide polyhexosides

CERAMIDE

GLU

GAL

GAL Nac

GAL Antigene O Fuc

CERAMIDE

GLU

GAL

GAL Nac

GAL Fuc

GAL Nac Antigene A

CERAMIDE

GLU

GAL

GAL Nac

GAL Fuc

GAL Antigene B

c. Gangliosides

SHINGOSINE Ac. GRASEx. : GM1

HEXOSE

HEXOSE NANA

HEXOSE

gal 1

3 gal Nac 1

4 gal 1 3 2 NANA

4 glu 1

1

CER

14

7. COMPOSES POLYISOPRENOIDES7.1. Gnralites 7.1.1. Dfinition 7.1.2. Formule gnrale

CH 3 C H 2C

Isoprne CH 2 CH

x4 Isoprne

Chane diterpne en C 20

7.1.3. ClassificationNOMENCLATURE Monoterpnes Sesquiterpnes Diterpnes Triterpnes Ttraterpnes NOMBRE D'ISOPRENES COMPOSES QUI EN DERIVENT Graniol Farnsol Phytol Squalne Carotne

2 3 4 6 8

C 10 C 15 C 20 C 30 C 40

7.2. Carotnoides et vitamine A

-carotne5 4 3 2 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

- CH 2 OH - CHO - COOH

rtinol ou vitamine A rtinal acide rtinoque

Vitamine A et drivs (tout trans)

7.2.1. Structure 7.2.2. Conformation 7.2.3. Classification a. Carotnodes b. Drivs de la vitamine A 7.2.4. Proprits et rles biologiques 7.3. Tocoquinones, phylloquinones et ubiquinones 7.3.1. Structure gnrale

p diphnolHOCH 2 CH C CH 3 (CH 2 ) 3 CH CH 3 (CH 2 ) 3 CH CH 3 (CH 2 ) 3 CH CH 3 CH 3

HO

OH

Phytol

15

7.3.2. PropritsCH 2 O O CH C CH 3

noyau chromane substitu H 2C CH 2 O C CH 3

+2HHO

-2H

forme oxyde quinone7.3.3. ClassificationSUBSTITUANTS DU p DIPHENOL Phylloquinone Tocoquinone Ubiquinones

forme rduite hydroquinone

CHAINE LATERALE

1 mthyl ( CH3) 1 cycle aromatique en C 6 3 mthyl ( CH3) 1 mthyl ( CH3) 2 mthoxy ( OCH3)CH3 O CH 2 O CH C CH 3

4 isoprnes dont les trois derniers sont saturs 4 isoprnes dont les trois derniers sont saturs variable (10 isoprnes tous insaturs pour le CoE Q10)H CH3

CH 3

Phylloquinone

CH 3 O CH 3

CH 2 O CH 3

CH C CH 3 CH3

H

CH 3

Tocoquinone

CH 3 O

CH 2 O

CH C CH 3

CH C9

H

CH 3

OCH 3 OCH 3

Ubiquinone

7.3.4. Rles biologiques a. Phylloquinone ou vitamine K b. Tocoquinone ou vitamine E c. Ubiquinones ou coenzymes Q

16

ANALYSE DES LIPIDES1. SEPARATION DES LIPIDES 2. FRACTIONNEMENT DES LIPIDES2.1. Saponification 2.2. Analyse des composs 2.2.1. Glycrophospholipides 2.2.2. Lipides non polaires

3. DETERMINATION DE LA STRUCTURE DES LIPIDES ISOLES3.1. Sensibilit vis a vis des enzymes 3.2. Dosage du phosphore 3.3. Rapport N/P 3.4. Indice de saponification

CH 2 O CO R + 3 KOH R CO OCH CH 2 O CO R3.5. Indice d'iode

CH 2 OH CHOH CH 2 OH + 3 R COOK

+ I2 R CH CH (CH 2 ) n COOH R CH I3.6. Oxydation

CH I

(CH 2 ) n COOH

R R CH CH (CH 2 ) n COOH +

COOH

HOOC (CH 2 ) n COOH

17

FILIATION DES LIPIDESACIDES GRAS R COOH ACIDES GRAS R COOH (gnralement nombre pair de C) (gnralement nombre pair de C)2 carbones : groupement actyl CH3 CO 5 carbones : isoprnyl H3 C H2 C C CH CH

Composs polycycliques : cyclopentanophnantrne

Composs linaires : polyisoprnodes

STEROIDES STEROIDES

TERPENES TERPENES

LIPIDES PROVENANT DU GROUPt ACETYLCOMPOSES LIPIDIQUES (glycrolipides, shingolipides strides, crides) ACIDES GRAS saturs insaturs MEDIATEURS BIOLOGIQUES (eicosanodes)

A.G. en tant que INTERMEDIAIRES METABOLIQUES A.G. en tant que Drivs d'A.G. ELEMENTS ayant UN ROLE CONSTITUTIFS BIOLOGIQUE

ACIDES GRAS R COOH ACIDES GRAS R COOH (gnralement nombre pair de C) (gnralement nombre pair de C)

LIPIDES PROVENANT DU GROUPt ISOPRENYL

18

LIPIDES ISSUS DE CONDENSATIONE S T E R S G l y c r o l i p i d e sCERIDES STERIDESSTEROL ALCOOL GRAS

GLYCEROL mono di ACYLGLYCEROL tri OU GLYCERIDES DIGLYCERIDE H3PO4 ACIDE PHOSPHATIDIQUE X OH PHOSPHATIDYLXNATURE DE X

ACIDES GRAS

SPHINGOSINE ACYLSPHINGOSINE OU CRAMIDES OSES

A M I D E S S p h i n g o l i p i d e s

H3PO4 X OH

1 seul ose XSPHINGOMYELINE

enchanement polyosidique

GLYCEROPHOSPHOLIPIDES

CHOLINE ETHANOLAMINE SERINE GLYCEROL INOSITOL

OSYLCERAMIDES OLIGOSIDOet CERAMIDES CEREBROSIDES et GANGLIOSIDES

SPHINGOPHOSPHOLIPIDES

PHOSPHOLIPIDES

OSIDOLIPIDES

LIPIDES COMPOSES

19

HYDROPHOBIE AMPHIPHILIEHydrophobe Structure hydrocarboneX P

AmphiphileHO

Tte polaire -OOC

Queue hydrophobe

TRIGLYCERIDES CERIDES STERIDES CAROTENOIDES TERPENES

ACIDES GRAS CHOLESTEROL PHOSPHOLIPIDES SPHINGOLIPIDES

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