UE1 : Biochimie ? Prparer aux cours de biochimie mtabolique ... Industrie agro-alimentaire

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    10-Sep-2018

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Les lipides et drivsPartie 1 : Les acides grasIsabelle HININGER-FAVIERAnne universitaire 2010/2011Universit Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits rservs.UE1 : BiochimieObjectifs Connatre les familles de lipides : leur structure, leurs caractristiques Comprendre les relations entre structure et activit Prparer aux cours de biochimie mtabolique Connaissance de base pour la comprhension des applications biomdicales et pharmacologiques Gnralits Dfinition Caractristiques Proprits physiques Sources classificationDfinition : les lipides du grec lipos (graisse) sont caractriss par une proprit physique, insolubilit en milieux aqueux* : Mais solubles dans les solvants organiques non polaires (mthanol, chloroforme, cyclohexane, ther thylique, actone) Ce sont des molcules organiques (C,H,O) Ils sont caractriss par la prsence dans la molcule d'au moins un acide gras* Sont rattachs aux lipides, en raison de leur insolubilit dans l'eau : le cholestrol, les strodes, la vitamine D*acide carboxylique (R-COOH) avec longue chane hydrocarbone Les corps gras huiles (fluides ou concrtes) graisses (solides) Cires (solides) temprature ambianteProprits gnrales Physique Solubilit * Point de fusion , consistance exercent pour certains la fonction d'mulsifiant Chimique stabilit vis--vis de l'oxydation, du chauffage. Nutritionnelle Energtique (1g=9kCal) Acides Gras Essentiels Proprits organoleptiques* Consquence biologique de leur insolubilit dans leau :les formes de transport dans le sang sont des associations protines et lipides, formes hydrosolubles appeles lipoprotinesEvolution de la consommationChasse/Cueillette Agriculture traditionnelleTempsAgriculture moderne Industrie agro-alimentaireAgeduchangementcomportementalRecommandation : En % des ApportsEnergtiques Totaux15%40%10%30-35%Agriculture Socits modernes et richesLipidesSucresAmidonProtinesPrsentation des lipidesLIPIDES ALIMENTAIRESSTRUCTUREMembranes cellulairesFluiditFONCTIONSInflammation (Eicosanodes)Expression des gnes (PPar-)Stockage(adipocytes, foie)sensible au jeneTriglycrides 100 - 150 g/jPhospholipides 2 - 10 g/jCholestrol 0,2 - 0,8 g/jVitamines liposolubles A,E,D :10- 20mgAcides gras insatursPhospholipidesglycolipidesCholestrolAcides gras insatursPhospholipidesAcides grasLIPIDES CELLULAIRESDaprs C. Couet. Collge des enseignants de nutritionO2NERGIE1g=9kCalCO2, H2OKrebs(-oxydation)Rles biologiquesLes lipides reprsentent environ 20 % du poids du corpsENERGTIQUE STRUCTURAL FONCTIONNEL ou SIGNALING : prcurseurs des eicosanoides, des hormones strodes TRANSPORTEURS de vitamines liposolubles Pathologie : les plaques d'athrome constitues de dpt lipidiques entranent le durcissement des artres (athrosclrose).Origine des lipidesExogne Vgtales- fruits (olive)- graines (tournesol, colza, noix) Animales graisses de dpt (saindoux, suifs) graisses de lait (ruminants) graisses de la faune aquatiqueEndogne : dans lorganisme biosynthseBiosynthse des lipidesbutyryl CoA (4C)Acto-actyl CoAmalonyl CoA Acides GrasTerpenescholesterolVoie maloniqueVoie isoprenoidemvalonateActyl-CoAActyl *(+2C)* Actyl transport sous forme dactyl-CoAActyl *(+2C)Actyl *(+2C) Actyl *(+2C)O OC NH CH2 CH2 C NH CH2 CH2 S C CH3OOOHCH2NNNNNOO P O P O CH2 CO OCH3CH3CHOH O OPOOOCH3-CO-S~ CoAAdnineRibose-alanineAc. Pantoquecoenzyme A Liaison thioesteractylAcetyl-coenzyme AVitamine B5Classification des lipides : (selon Bloor)Lipides simples (neutres)Homolipides- corps ternaires (C, H, O)- classs selon l'alcool qui estrifie lacide gras : Glycrol : Acylglycrols Alcools longue chane (alcool gras) : Crides Strols (alcool polycyclique) : StridesLipides complexes (polaires)Htrolipides- Contiennent des groupes phosphate ou sulfate ou azote ou glucidique- classs par rapport la molcule qui fixe les acides gras : Glycrolphosphate : phosphoglycrolipides Sphingosine : sphingolipidesSphingolipides Glycrolipides Glycolipides Phospholipides Non hydrolysablesHydrolysablesAcetyl coenzyme AIsoprnodes Acides grasAcides gras Non estrifisEicosanodes Diterpnes Ttraterpnes TriterpnesVitamine EVitamine KVitamine AStrodes Carotnodes CholestrolHormonesAcides biliairesVitamine DProstaglandinesLeucotrines thromboxanesprostacyclines-carotneLycopneCryptoxanthinegangliosidescrbrosidessulfatidessphingomylinePhosphoglycridesAcylglycrides StridesprotolipidesAutre Classification : selon hydrolysePlan du coursCOMPOSS CARACTRE LIPIDIQUELIPIDES base dacides grasEicosanodesL.polyisopreniquesStrodes(cholesterol, Vit.D,..)Quinone chaine isoprniques (vit A,E,K)Ch. I Ch. II Ch. IIICh. IV(phospholipides)Sphingolipide(sphyngomyline)Glycero-phospholipidesPlanGENERALITESCH. I : LES ACIDES GRASA.LES ACIDES GRAS SATURSB.LES ACIDES GRAS INSATURSC. LES ACIDES GRAS ATYPIQUES.CH. II : LES LIPIDES SIMPLES2.1 LES ACYLGLYCERIDES2.2. LES CERIDES 2.3 LES STERIDESCH. III : LES LIPIDES COMPLEXES3.1. LES GLYCROPHOSPHOLIPIDES3.2. LES SPHINGOLIPIDESCH. IV : LES COMPOSS CARACTRE LIPIDIQUE (LIPOIDES)4.1. LES EICOSANOIDES4.2. LES LIPIDES POLYISOPRENIQUESStructure-Biosynthse 4.2.1. Les vitamines (E,A,K)4.2.2. Les stroidesA. Les strolsB. Les acides et sels biliairesC. Les stroides hormonauxD. Vitamine DCH. V : METABOLISME DES LIPIDES5.1. DIGESTION ET ABSORPTION5.2 LES LIPOPROTEINESCH. VI : METHODE dANALYSEI. Les acides grasA) Les acides gras satursB) Les acides gras insatursC) Les acides gras atypiquesDfinition : acides gras Chanes hydrocarbones de longueur et de degrs dinsaturation variables comportant un groupement carboxylique -COOH une extrmit ils peuvent tre Linaires , cycliques ou ramifis non hydrolysablesCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3COOHcarboxylemthyleStructure des acides grasNomenclature des acides gras Drive du nom de lhydrocarbure apparente par substitution de oque Exemple 18 Carbones Dsignation abrge : Cn:e Nom de lhydrocarbure octadcaneNom de lacide gras saturoctadcanoque C18:01 une double liaison octadcnoque C18:12 doubles liaisons octadcadinoque C18:23 doubles liaisons octadcatrinoque C18:3n = nombre de carbonese : nombre de doubles liaisons (ne) ou degr dinsaturationNoms de quelques acides gras Nbe de C Nbe de dlDnomination Nom commun Formule abrg468101214000000ButanoquehxanoqueOctanoqueDcanoquedodcanoquettradcanoqueButyrique Ac caproquecapryliqueAc caprique Ac lauriqueAc myristiqueC4:0 (beurre, rumen)C6:0C8:0C10:0C12:0 (huile de coco)C14:0161601Hxadcanoquecis -9 hxadcnoqueAc palmitiqueAc palmitoliqueC16:0 (huile de palme) C16:1181818180123Octadcanoquecis-9 octadcnoquecis,cis 9,12 octadcadinoquecis,cis,cis 9,12,15 OctadtrinoqueAc stariqueAc olique Ac linolique ac -linolniqueC18:0C18:1 9 ou C18:1 9 (huile dolive) C18:2 9,12 ou C18:2, 6C18:3 9,12,15 ou C18:3, 3 202020045eicosanoquettes cis-5,8,11,14eicosattranoquettes cis-5,8,11,14,17 eicosapentanoqueAc arachidiqueAc arachidoniqueAc EPA C20:0 (arachide)C20:45,8,11,14 ou C20:4, 6 C20:5 5,8,11,14,17 ou C20:5, 3222216cis 13- docosnoqueTtes cis 4,7,10,13,16,19 docosahexanoique (DHA)ruciqueac cervonique ou DHA C22:113 (colza, moutarde)C20:64,7,10,13,16,19 ou C20:6, 3 (huile de poissons) 24 01ttracosanoqueCis 15-ttracosnoquelignocriquenervoniqueC24:0 (cerveau) C24:1D15 (cerveau)Nomenclature des acides grasLe premier carbone est le carboxyle. 1CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3COOH18 461014151617 11121389 5723Numrotation des carbones des acides grasExemple : Nom : Acide octadcanoque (ou starique) Formule : CH3 - (CH2)16 - COOHNomenclature des acides gras (2)Ex: Acide palmitoliqueC16:1 9 ou C16:1,7- Soit en partant du carboxyle (1er carbone) : le symbole est n- Soit en partant du mthyl (dernier carbone) : le symbole est En mdecine clinique et en biologie, la dsignation des acides gras insaturs la plus courante est celle qui fait appel au symbole omga ( ).Pour les acides gras insaturs : deux dnominations possibles :20:4 5,8,11,1420:4 6Nombre de carbonesExemple : lacide arachidoniqueNomenclature des acides gras (3)20:4 5,8,11,1420:4 6Nombre de doubles liaisonsNomenclature des acides gras (3)20:4 5,8,11,1420:4 6Position des doubles liaisonsA partir de lextrmit -CH3 terminal : ou n- ) partir de lextrmit -COOH : (re,2nd,3meNomenclature des acides gras (3)Notion de familles dacides grasLes diffrentes familles dacides grasAGPI Cycliques (Cf. chapitre 4) Les eicosanodes: prostaglandines ; leucotrnesNB : Les acides gras naturels sont majoritairement en cisConfiguration cis Configuration trans Configuration Isomrie cis - trans (1)C18:1 c9Acide cis-9 octadcnoqueAcide oliqueH2 H 2HCH2CCH2CH2CH2CH2CH2CH3 CH2CH2CH2CH2CH2CHCH2COOHC CC CC18:1 t()Acide trans-9 octadcnoqueAcide ladqueH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3HCCH2CH2CH2CH2CH2CH2HCOOHcistrans(C18:1 n-9)Configuration Isomrie cis - trans (2)Conformation des acides gras Rsum des caractristiques des acides gras une seule fonction acide carboxylique gnralement nombre pair de carbonela longueur de leur chaneLes plus courants 12Proprits physico-chimiques (1) :Le point de fusion- Augmente avec la longueur de la chane dacide gras satursles acides gras sont liquides 20C si n Nom commun Formule simplifie Point de fusionAc myristique C14 : 0 + 54CAc. palmitique C16 : 0 + 63CAc. starique C18 : 0 + 70CAc. olique C18 : 1 c(n-9) + 13,7CAc. ladique C18 : 1 t(n-9) + 46CAc. linolique C18 : 2 c(n-6) - 9CAc. -linolnique C18 : 3 c(n-3) - 17CAc. arachidonique C20 : 4 c(n-6) - 50CEffet de linsaturationsur le point de fusionProprits physico-chimiques (2) :La solubilitLa fonction carboxylique est polaire dans leau (hydrophile) La chane carbone est apolaire (hydrophobe)- La longueur de la chane confre le caractre hydrophobe-L'acide butyrique 4C est soluble dans l'eau- partir de 10C : insolubles dans leau et sorganisent en micelles ou film molculaire solubles dans les solvants organiques apolaires : benzne, chloroforme, TtequeueProprits physico-chimiques (3)- Caractre amphiphile- pKa =4,5; -PH7 : charge ngative- Formation de savons avec sels de sodium ou de potassium Proprits dtergentes (moussantes, mouillantes, mulsionnantes)- Formation d'ester avec des alcool (glycrol, cholestrol) et de thioester (avec le coenzyme A)R - COO-Hydrophobe queue apolaireHydrophile tte polaire Proprits physico-chimiques (4) : Oxydation- Oxygne de l'air rancissement - Biologique : enzymatiques Ex: cyclooxygnase, lipoxygnase.(voir : eicosanodes)- Auto-oxydation : ractions radicalairesFragilit des acides gras insaturs200C 240CC18:1 9 4 13C18:2 6 33 73C18:3 3 65 99En % daltration de divers acides gras au cours dun chauffageA. Les acides gras satursCaractristiques Formule gnrale : CH3-(CH2)n-COOH Les plus abondants chez les mammifres Le plus souvent nombre pair de carbone saturs en hydrogne1CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3COOH18 461014151617 11121389 5723Ac stariqueAcide palmitiqueC 16:0H3CCOOH1Acide starique C 18:0H3CCOOH1Les plus reprsentatifsEt aussi Acide butyrique (C 4:0) : (beurre, mtabolisme des bactries)Acide lignocrique (C 24 :0) lipides du tissu nerveux Les acides gras saturs : exemplesSources dacides gras satursExognes (alimentaire) :viandes, charcuteries, lait et drivsConsommation leve : mortalit coronarienne Recommandations nutritionnelles : 8-10% des AET (soit F=16g/j ; H= 19g/j) Endogne : voie malonique (AET =Apports Enrgtiques Totaux)Les plus athrognes : acide laurique, myristique et palmitiqueSchma gnral de la synthse dun acide gras satur PyruvateCycle citrique ou KrebsNADH,FADH NAD+,FAD+O2ADPProduction d Energie ATPGlycolyseVoie maloniqueActyl-coAGlucosecitrateTriglycridesglycrolAcides grasactyl CoAcytoplasmemitochondrie (n=8)(acide palmitique)Les acides gras satursdans le rgne animalLocalisation :tissus adipeux tissus de protection des organes,circulation : acides gras libres et triglycridesMtabolisme nergtique:Lipolyse et beta oxydation / lipognse et estrification (triglycrides),sensibles au jeneLes lipides ne peuvent jamais compltement remplacer le glucose Rle Energtique : 1g =9kcalac palmitique (C16:0) =136 ATPB. Les Acides Gras InsatursCaractristiques Prsence dau moins une double liaison En fonction du degr dinsaturation : - rigidit- points de fusion faibles (-5 -50C)- sensible loxydation Stroisomrie : Configuration cis-trans1. Les acides gras mono-insaturs Une seule double liaisonLe plus reprsentatif : acide olque ( acide 9-octadcnoque)CH39 9Proprits : Peu sensible loxydation(plantes et animaux)Synthse des AGMILacide olique (C18:1,9) est synthtis dans le rgne vgtal et animal , grce une enzyme : Etudes pidmiologiques : rgime mditerranen , riche en huile dolive et prvention des maladies cardiovasculaires ; Consommation fortement recommande (50% des apports en lipides)- 2 6 doubles liaisons par molculeSrie 3 Ou n-3Srie ou n-6 nbe de Cnbe de (c=c)ou n333662. Les acides gras poly-insaturs (AGPI)Recommandation nutritionnelle en AGPI : 25% des AET Acide linolique (C18:2,6) Acide linolnique (C18:3,3)Besoins quotidiens : 10g/j Besoins quotidiens : 2-4 g/jAcides gras poly-insaturs essentiels Les acides gras essentiels :rles fonctionnelsAcide linolque Ac -linolnique- croissance et dveloppement- constituants des phospholipides membranaire- fonction pidermique et des reins- reproduction -rle essentiel dans la biognse des membranes (systme nerveux et rtine) rle critique au moment du dveloppement - facilite la croissance et le dveloppement (Dsaturases du rgne vgtalDsaturases du rgne animalLes plantes et les animaux ne possdent pas les mmes capacits de dsaturation notion dacides gras essentielsAGPIessentielset indispensables apport exogne, sources vgtales33 Synthse des acides gras polyinsatursSens des dsaturations Les animaux peuvent insrer une double liaison en 6 dans les deux familles de polyinsaturs apportes par les plantesdsaturases durgne animallongasesSynthse des AGPI du rgne animal Avant dinsrer une nouvelle insaturation, les animaux doivent dabord ajouter deux carbones supplmentaires la chane carbone grce une longase Les enzymes du ncessaires au AGPI longue chane (AGPI-LC) LES DSATURASES spcifiques : 6 , 5, dsaturases LES LONGASES Ajoutent 2 C LES OXYGNASES cyclo oxygnases prostaglandines (PG) lipo oxygnases leucotrines (LT)18 : 2 18 : 3 20 : 3 20 : 4 22 : 4 22 : 5LA DGLA AA18 : 3 18 : 4 20 : 4 20 : 5 22 : 5 22 : 6LNA EPA DHA556644EEEEDPAac.arachidoniqueac.eicosapenta-noqueac.docosopenta-noqueac.docosohexa-noqueac. dihomo linolniqueac.linoliqueac.linolniqueGLAac linolnique ac.adrniqueac.cervoniquenoqueouac.cervoniqueac. Docosa-pentanoiqueac.staridoniquesrie 6srie 3comptitionSynthse des AGPI-LC (1)18 : 2 18 : 3 20 : 3 20 : 4 22 : 4 22 : 5LA DGLA AA18 : 3 18 : 4 20 : 4 20 : 5 22 : 5 22 : 6LNA EPA DHA556644EEEEDPAac.arachidoniqueac.eicosapenta-noqueac.docosopenta-noqueac.docosohexa-noqueac. dihomo linolniqueac.linoliqueac.linolniqueGLAac linolnique ac.adrniqueac.cervoniquenoqueouac.cervoniqueac. Docosa-pentanoiqueac.staridoniqueE : longasesrie 6srie 3comptitionSynthse des AGPI-LC (2)18 : 2 18 : 3 20 : 3 20 : 4 22 : 4 22 : 5LA DGLA AA18 : 3 18 : 4 20 : 4 20 : 5 22 : 5 22 : 6LNA EPA DHA6644EEEEDPAac.arachidoniqueac.eicosapenta-noqueac.docosopenta-noqueac.docosohexa-noqueac. dihomo linolniqueac.linoliqueac.linolniqueGLAac linolnique ac.adrniqueac.cervoniquenoqueouac.cervoniqueac. Docosa-pentanoiqueac.staridoniqueE : longasesrie 6srie 3comptitionSynthse des AGPI-LC (3)Synthse des AGPI-LC (4)18 : 2 18 : 3 20 : 3 20 : 4LA DGLA AALNA EPA5566EEac.arachidoniqueac.eicosapenta-noqueac. dihomo linolniqueac.linoliqueac.linolniqueE : longase Dsaturases 6,5,4Oxygnasessrie 6srie 3comptitionEicosanodes (Ch. IV)Eicosanodes (Ch. IV)Oxygnases18 : 3 18 : 4 20 : 4 20 : 5Synthse des AGPI-LC (5)18 : 2 18 : 3 20 : 3 20 : 4 22 : 5LA DGLA AA18 : 3 18 : 4 20 : 4 20 : 5 22 : 6LNA EPA DHA5566EEEEac.arachidoniqueac.eicosapenta-noqueac.docosohexanoiqueac. dihomo linolniqueac.linoliqueac.linolniqueouac.cervoniqueac. Docoso-pentanoiqueE : longase Dsaturases 6,5oxygnasessrie 6srie 3comptitionEicosanodes (Ch. IV)Eicosanodes (Ch. IV)oxygnasesEPA (20:5n-3) AA (20:4n-6)24:6n-3 24:5n-6+2C+2CdsaturaseReticulum endoplasmiqueperoxysome24:6n-3 24:5n-622:6n-3 22:5n-6Ac docosapentanoiqueDHA (Acide Docosahexaenoique)Oxydation (-2C)Synthse des AGPI-LC :DHA et docosapentanoqueTournesolMasArachideViande rougeFoieufslait maternelPoissonshuiles marines(morue, saumon)lait maternelColzaSojanoixAcide linoliqueC 18:2 n-6Acide linolniqueC 18:3 n-3Acide linolniqueC 18:3 n-6C 18:4 n-3 C 20:4 n-3Acide dihomo linolniqueC 20:3 n-6Acide arachidoniqueC 20:4 n-6Acide eicosapentanoqueC 20:5 n-36 dsaturase 5 dsaturasehuile bourrachehuile onagreSources des acides gras polyinsaturs Intrts Biologiques des omega-3 Les omga-3 sont des acides gras importants pour le dveloppement du cerveau et de la vision. Les communauts inuites malgr une consommation leve de lipides, ont des taux bas de MCV La consommation de poissons (sources de w3) plusieurs fois par semaine diminue le risque de mortalit coronarienne comparativement une consommation faibleBillman GE et al.; Circulation ; 1999 ; 99 : 2452-7Prvention de l'effet arythmognique de concentrations toxiques de Ca++ et d'ouabane sur des cardiomyocytes de rats par ajout d'EPA.Arythmie provoque par ajout de Ca++Prvention de l'arythmie par ajout pralable d'EPAExemple deffets biologiques : EPA et arythmieRecommandations nutritionnelles 6/3normal 6/3 =53 ac linolnique6 ac linoliqueRapport idal : 5 Actuel en France : 15Palolithique(estimation) : 0,79Etats-Unis : 16,74 Grce avant 1960 : 1-2 Japon : 4,00 Teneur des aliments en acides gras (1)Aliments riches en acides gras (2)C. Les acides gras atypiquesEx : acide ladique(18:1 trans 9),C1. Les acides gras trans Sources :- naturelle : lait , beurre, graisses animale- Industrielle : processus dhydrognation des huiles Consommation en France 1,7 g/j (40 % naturelle ; 60 % industrielle ) Problme de Sant publique :- augmentation du risque de MCV- Engagement des industriels rduire la teneurtrans-10, cis-12cis-9,trans-11Acide linolique(cis,cis)CH3 COOHEt maintenantPrincipales sources alimentairesC2. Les Acides Linoliques Conjugus (CLA)CH3COOHCH3CH3OHCOOHAcides gras hydroxylsAcides gras ramifis : trs souvent par mthylationAcide ricinoliqueBacille de Koch : Ac gras C 28 ttramhyl (2,4,6,8)Maladie de Refsum : acide phytaniqueC3. Les acides gras substitusDaprs Guesnet et coll., 2005Rles biologiques des acides grasMentions lgalesL'ensemble de ce document relve des lgislations franaise et internationale sur le droit d'auteuret la proprit intellectuelle. Tous les droits de reproduction de tout ou partie sont rservs pour lestextes ainsi que pour l'ensemble des documents iconographiques, photographiques, vidos etsonores.Ce document est interdit la vente ou la location. Sa diffusion, duplication, mise disposition dupublic (sous quelque forme ou support que ce soit), mise en rseau, partielles ou totales, sontstrictement rserves luniversit Joseph Fourier de Grenoble.Lutilisation de ce document est strictement rserve lusage priv des tudiants inscrits en 1reanne de Mdecine ou de Pharmacie de lUniversit Joseph Fourier de Grenoble, et non destine une utilisation collective, gratuite ou payante.Ce document a t ralis par la Cellule TICE de la Facult de Mdecine et de Pharmacie de Grenoble(Universit Joseph Fourier Grenoble 1)

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