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07.10.19 biologie moléculaire lipides

Les lipides Table des matières I) Généralités ..............................................................................................................................................2 A) Définition ..........................................................................................................................................2 B) Classification .....................................................................................................................................3 II) Les acides gras........................................................................................................................................4 A) Définition ..........................................................................................................................................4 B) Nomenclature ...................................................................................................................................4 1) Les acides gras saturés .................................................................................................................5 2) Les acides gras insaturés ..............................................................................................................6 C) Propriétés ..........................................................................................................................................9 1) Générales ......................................................................................................................................9 2) Physiques ....................................................................................................................................10 III) Les glycérolipides ................................................................................................................................13 A) Les glycérides ou acylglycérols........................................................................................................13 1) Définition ....................................................................................................................................13 2) Rôles ...........................................................................................................................................14 3) Nomenclature .............................................................................................................................15 4) Saponification .............................................................................................................................17 B) Les phosphatides ou phosphoglycérolipides ..................................................................................18 1) Lipides ester................................................................................................................................18 a. Groupement X ........................................................................................................................19 b. Nomenclature ........................................................................................................................21 c. Hydrolyse ................................................................................................................................21 d. Propriétés physiques..............................................................................................................22 2) Lipides ether (plasmalogènes)....................................................................................................22 C) Les glycéroglycolipides ....................................................................................................................23 1) Généralités..................................................................................................................................23 2) Nomenclature .............................................................................................................................24 IV) Les sphingolipides ...............................................................................................................................24 A) Généralités ......................................................................................................................................25 B) Les sphingomyélines .......................................................................................................................26 C) Les cérébrosides ..............................................................................................................................26 1) Les galactosylcéramide ...............................................................................................................27 2) Les glucosylcéramide ..................................................................................................................27 D) Les gangliosides ..............................................................................................................................28

07.10.19 biologie moléculaire lipides

I)

Généralités

A)

Définition •

C’est une famille de molécule très hétérogène mais qui ont en commun d’être soit hydrophobes soit amphiphiles, ce qui amène à la formation de micelle ou de liposomes lorsqu’elles sont en contact avec de l’eau. Elles sont en revanche solubles dans les solvants organiques (composés organique qui contient des atomes de carbone: ester, chloroforme)

•

Molécules comportant des chaînes aliphatiques (-CH2-) d’au moins 8 C

•

Il existe près de 1000 lipides différents qui sont synthétisés par tous types d’organismes et qui sont classés selon leurs structures

B)

Classification •

Il n’existe pas vraiment de classification universelle des lipides, il y en a plusieurs

Exemple sur wikipédia

II)

Les acides gras

A)

Définition •

Un acide gras est une famille de molécule lipidiques qui renferme notamment les oméga 3 et les oméga 6

•

Un acide gras est une molécule formée d'une chaîne de carbones liés à des hydrogènes (c'est ce qu'on appelle un hydrocarbure en chimie organique) terminée par un groupement acide : COOH

•

Dans les aliments d'origine végétale, la chaîne carbonée comporte rarement plus de 18 atomes de carbone. Dans les aliments d'origine animale et dans notre organisme, la chaîne carbonée peut atteindre plus de 30 atomes de carbone : cet « allongement » est possible grâce à des métabolismes complexes au sein de nos cellules

•

Il existe trois types d'acides gras :

07.10.19 biologie moléculaire lipides ◦ les acides gras saturés ; ◦ les acides gras mono-insaturés (la chaîne carbonée contient une double-liaison) ◦ les acides gras polyinsaturés (contenant plusieurs doubles-liaisons)

•

Les acides gras insaturés ◦ Insaturation correspond à la présence de doubles liaisons ◦ Deux configurations possibles ▪ Ci : si deux grpmt du même côté ▪ Trans : si deux grpmt de côté ≠

B)

Nomenclature •

Il existe deux types de nomenclatures pour les acides gras : ◦ La numérotation chimique :on commence par le groupement COOH pour numéroter les carbones

◦ La numérotation oméga : on commence par par le groupement au bout de la chaîne, à l’opposé du COOH

1)

Les acides gras saturés •

3 types de nomenclatures

07.10.19 biologie moléculaire lipides ◦ Systématique

◦ Courante

◦ Symbolique : le 0 correspond au ombre de liaisons doubles (dans le cas des AG insaturés, il n’y en a pas)

•

Acide gras saturés à retenir : en rouge

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2)

Les acides gras insaturés •

Nomenclature systématique ◦ 1 insaturation

◦ 2 insaturations

◦ 3 insaturations

•

Nomenclature courante

•

Nomenclature symbolique

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•

À retenir

•

Exemple ◦ 2 ω forcément espacés de 3 carbones → si on a deux liaisons doubles et que la première est en ω6 alors la seconde est en ω9

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C) 1)

Propriétés

Générales •

Les acides gras ont 4 fonctions dans l’organisme ◦ Source d’énergie ◦ Éléments constitutifs des phospholipides et glycérolipides formant les membranes plasmiques des C/ ◦ Localisation sub-cellulaire de certaines protéines ◦ Précurseurs d’hormones

•

Notre organisme n’est pas capable de synthétiser certains AG pourtant essentiels, il doit donc se les procurer dans l’alimentation ◦ L’acide linoléique et l’acide linolénique sont des acides gras indispensables; constituants des membranes cellulaires

•

Acide gras trans/cis

07.10.19 biologie moléculaire lipides ◦ Chimiquement, les acides gras trans sont composés des mêmes atomes que les acides gras cis. Cependant, les AG trans sont beaucoup moins présent à l'état naturel par rapport aux AG cis. ◦ Et ils ont une géométrie spatiale différente : une forme plutôt droite au lieu d'être courbée ◦ Cette particularité les rend moins fluides et leur donne une température de fusion plus élevée que la forme cis : ils sont donc plus solides à température ambiante, ce qui est une propriété recherchée par l'industrie agroalimentaire, notamment pour la préparation de margarines. Ils diminuent également la fluidité membranaire s'ils sont intégrés dans la bicouche lipidique •

Acide gras trans ◦ Naturellement synthétisé dans le rumen des ruminant → présents donc en petite quantité dans le lait et la viande ◦ Fabriqués de manière industrielle par hydrogénation partielle des huiles végétales ◦ Sont à l’origine de problème cardio-vasculaire, de diabète et de cancers

2)

Physiques •

Température de fusion des AG

•

Indice de diiode

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•

Configuration et empilement

•

Auto-assemblage

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III)

Les glycérolipides

A)

Les glycérides ou acylglycérols

1)

Définition •

Acylglycérols = glycérides = glycérolipide

•

Ce sont des ester d’acides gras et de glycérols => on combine un acide gras et un alcool (glycérol) et ça donne un acylglycérol

•

Glycérol = alcool avec 3 groupement -OH, c’est un morceau qui est commun à tous les lipides

•

Les acylglycérols font majoritairement partie du tissus adipeux (=masse graisseuse)

•

Il existe plusieurs types de acylglycérols : ◦ Si le glycérol est lié avec un seul acide gras → monoacylglycérol (ou monoglycéride) (il peut être β si lié sur le carbone central ou α ou α’ si lié sur un carbone périphérique)

◦ Si l’alcool est lié à deux acides gras → diacylglycérol (ou diglycéride) (si les deux acides gras sont identiques on parle de diglycéride homogène, sinon hétérogène)

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◦ Si l’alcool est lié à trois acides gras → triacyglycérol (ou triglycérides) (si acides identiques homogène, sinon mixtes)

2)

Rôles a) Réserve énergétique à long terme •

Gouttelettes lipidiques dans les adipocytes ◦ Adipocyte = cellules animales présentes dans les tissus adipeux ◦ Gouttelette lipidique = organite cellulaire riche en lipide très présent dans les tissus adipeux. Il est principalement formé de triglycérides en son centre et entouré d’une membrane de phospholipides ◦ Il sert au stockage et à l’hydrolyse des lipides neutres et sert également de réservoir pour le cholestérol et les glycérides destinées à l’entretient et à la formation des membranes plasmiques

•

Oxydation des lipides rapporte bcp plus d’énergie que les glucides parce que la structure comporte des doubles liaisons qui par définition sont plus dures à péter que des chaînes carbonées classique (principe du jeûne intermittent)

07.10.19 biologie moléculaire lipides b) Isolant thermique chez les animaux hibernants •

Pendant l’hibernation, ce sont les lipides et non pas les glucides qui sont utilisés comme source d’énergie

•

Dans les tissus adipeux bruns, il y a plus de mitochondries. Ces mitochondries produisent des protéines qui favorisent le passage d’ions diminuant ainsi le gradient de concentration. Par conséquent, moins d’ATP et donc permet de maintenir l’état en hibernation

3)

Nomenclature •

Remplacer (o)ique par (o)yl

•

En temps normal la molécule de glycérol n’est pas chirale. Mais quand on lui rajoute un ou des acides gras elle le devient avec au moins un carbone asymétrique au centre et une stéréochiie de type L ou D

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•

4)

Exemples

Saponification •

C’est un procédé qui transforme les acylglycérols (glycérides) en savon

•

On prend l’acylglycérol composé de glycérol et d’acides gras, on ajoute des ions Na+ et des ions OH-. Il y a une réaction chimique qui sépare le glycérol des acides, les ions OH- se fixe sur le glycérol pour reformer les groupement alcool et les ions Na+ rejoignent les acides gras pour les transformer en molécule amphiphile (queue apolaire et tête polaire)

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B)

Les phosphatides ou phosphoglycérolipides

1)

Lipides ester •

Phosphatides = phosphoglycérolipides = phosphoglycérides

•

C’est une molécule de glycérol sur laquelle on ajoute deux acides gras sur les carbones 1 et 2 et un groupement phosphate sur le 3. Sur le groupement phosphate est également ajouté un groupement X qui définit plus ou moins le nom de la molécule.

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Glycérol avec phosphate sans acide gras

a.

Groupement X •

Il existe plusieurs groupement X possibles, donnant plusieurs molécules différentes

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• Cardiolipine ◦ La cardiolipine est une molécule constituée de deux phosphoglycérolipides liés (à priori y’a pas de groupement X du coup, mais pas sûr, à vérifier

•

Rôle de ces phosphoglycérolipides ◦ Phosphatidylsérine → tissus nerveux (gaine de myéline) et membrane plasmique (autre nom = céphalines) ◦ Phosphatidylcholine → couche externe des membranes plasmiques, réserve de choline (transmission nerveuse) (autre nom = lechitine), source : jaune d’œuf, bile, cerveau ◦ Phosphatidyléthanolamine → couche interne des membranes plasmiques (autre nom = céphalines) ◦ Phosphatidylglycérol (phosphoglycérolipide lié à un autre glycérol) → composant du surfactant pulmonaire (matériau d’un truc dans les poumons) ◦ Phosphatidylinositol → tissus nerveux, source d’inositol triphosphate et de diacylglycérol, messagers secondaire impliqués dans la transmission de signaux cellulaires (autre nom = inositides)

07.10.19 biologie moléculaire lipides ◦ Diphosphatidylglycérol → membrane mitochondriale (autre nom : cardiolipine)n •

b.

Formation d’inositol triphosphate (IP3) et diacylglycérol (DAG)

Nomenclature •

Position du carbone – nom courant AG suivit de yl – position du carbone – nom courant AG suivit de yl – position du carbone – sn – nom du phosphoglycérolipide

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c.

Hydrolyse •

d.

Il y a plusieurs endroits où une hydrolyse peut avoir lieu (figure de gauche), ici exemple avec l’AG du deuxième carbone (figure de droite)

Propriétés physiques •

Ce sont des molécules amphiphiles, on a donc un assemblage en micelle, en couche ou en bicouche possible

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2)

Lipides ether (plasmalogènes) •

Globalement c’est un peu pareil que les lipides ester, sauf que sur le carbone 1, ce n’est pas un acide gras mais un alcool gras et que du coup la liaison est vinyl-éther

•

Les groupements X les plus courants sont la choline, la sérine et l’éthanolamine

•

On comprend pas vraiment à quoi ils servent dans l’organisme… C’est un peu un mystère

•

La liaison vinyl-éther est facile à oxyder (phénomène de corrosion dû à l’oxygène) du coup la molécule peut facilement réagir avec les radicaux libres pour les empêcher de trop abîmer les constituants de la cellule

Remarque : Les radicaux libres sont des molécules chimiques instables produites en faible quantité par l'organisme. Ils sont principalement synthétisés dans la cellule lors de réactions avec l'oxygène. Cette instabilité chimique fait que ces substances sont très réactives et certaines des réactions avec des structures de la cellule entraînent des dégâts en leur sein

C)

Les glycéroglycolipides

1)

Généralités •

Composition

07.10.19 biologie moléculaire lipides ◦ Glycérol ◦ 2 acides gras venant estérifier le bordel sur les carbones 1 et 2 ◦ Un groupement glucidique sur le carbone 3 •

Rôle ◦ Ils sont présent dans les membranes des thylakoïdes (ensemble de membranes présent chez les cyanobactéries et dans les chloroplastes où se déroule la phase photochimique de la photosynthèse) ◦ Présents chez certaines bactéries ◦ Rare chez les animaux

2)

Nomenclature

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IV)

Les sphingolipides

A)

Généralités •

Les sphingolipides sont des lipides complexes dérivés de la sphingosine, présents surtout dans les membranes plasmiques

•

Ils résultent de l’amidification d’un acide gras sur une sphingosine. Sur la fonction alcool primaire de la sphingosine, peuvent s’ajouter différents substituants. En fonction de la nature du substituant, on distingue notamment les céramides, les phosphosphingolipides et les glycosphingolipides

•

Ils jouent un rôle important dans la transmission du signal, et la reconnaissance des cellules

•

La sphingosine est la structure de base de tous les sphingolipides. Elle est constituée d’une chaîne carbonée de 18 carbones, de deux groupements hydroxyles -OH et d’un groupement amine NH2. C'est sur sa fonction amine que viennent se fixer les acides gras via une liaison amide. Les groupements hydroxyle ont leurs propres substitutions

•

La céramide est un sphingolipide résultant de la combinaison d’un sphingosine et d’un acide gras via une liaison amide. On trouve de telles molécules en abondance dans les membranes cellulaires, où elles entrent notamment dans la constitution des sphingomyélines.

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B)

Les sphingomyélines •

Sont construits de la manière suivante : céramide + résidu X ◦ Avec les résidu X les plus courants : phosphocholine ou phosphoéthanolamine

•

Caractéristiques ◦ Constituants des MP des animaux ◦ Environ 85 % des sphingolipides et le seul phospholipide qui ne soit pas un phosphoglycérolipide ◦ T° de fusion plus élevée que les phosphoglycérolipides ◦ 10 % des constituants du cerveau (C18:0 dans la matière grise et C24:0 &...