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Acides aminés. Ionisation تأين الأحماض الأمينية (exercices S3)

L'ionisation des acides aminés (تأين الأحماض الأمينية) concerne les fonctions alpha-aminé, carboxyle (COOH) et le radical (R) pour plusieurs acides aminés. La propriété d'ionicité donne des charges électriques aux acides aminés qu'on exploite pour leur séparation par électrophorèse et chromatographie.

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Arabic

English

Ionisation des acide aminés
تأين الأحماض الأمينية
Amino acid ionisation
Saturation des groupes ionisables par H+ en ajoutant un acide
تشبع بالبروتونات H+ للمجموعات المتأينة بإضافة حمض
Saturation of ionizing groups with H+ by adding an acid
Dissociation (perte de H+) des groupes ionisables par addition d'une base
تفكك المجموعات المتأينة (فقدان H+) بإضافة قاعدة 
Dissociation (loss of H+) of ionizing groups by adding a base
Chromatographie d'échange d'ions
كروماتوغرافيا التبادل الأيوني
ion exchange chromatography
Electrophorèse des protéines
كهرتهجير البروتينات
Protein electrophoresis

Sur cette même page: Ionisation de la thréonine -- Ionisation de l'Histidine -- Ionisation d'un mélange d'acides aminés -- Electrophorèse -- Chromatographie --
Ionisation de la thréonine (Thr)
Les pK des fonctions ionisables de la thréonine sont pK1 = 2,63 et pK2 = 10,43.

- Ecrire la formule de cet acide aminé
- Calculer le pHi de la thréonine
- Sous quel état ionique se trouve la thréonine mise dans un tampon à pH = 6,5, dans un tampon à pH = 3,0 et dans un tampon à pH 9,0 ?
- Sous quel état ionique se trouve la thréonine dans un pH = pK1 ?
- Sous quel état ionique se trouve la thréonine dans un pH = pK2 ?


Réponse

- pHi = 6,53 (= (2,63 + 10,43)/2)
- à pH = 6,5, la thréonine se trouve sous forme Thr+-
- à pH = 3,0, la thréonine se trouve sous forme Thr+

Thréonine

- à pH = 9,0, la thréonine se trouve sous forme Thr-
- Si pH = pK1, 50% de forme Thr+- et 50% de forme Thr+ (demi-dissociation de la fonction carboxyle)
- Si pH = pK2, 50% de forme Thr- et 50% de forme Thr+- (demi-dissociation de la fonction amine)

Remarque: les acides aminés hydroxylés (Ser et Thr) présentent un radical ayant un hydoxyle. Certains considèrent que le radical est très faiblement ionisable (pK égal à 13, environ, dissociation très faible), d'autres vont jusqu'à considérer que le radical des deux acides aminés est non ionisable. Voir QCM ionisation de la sérine


Ionisation de l'Histidine (His)

Pour l'histidine, on donne: pK1 COOH = 1,8, pK2 NH2 = 9,2 et pHi = 7,6

- En déduire le pKR du noyau imidazole
- L'histidine exerce-t-elle un pouvoir tampon à pH = 6,0 ? Justifier votre réponse


Réponse

- pHi = 7,6 (= (9,2 + pKR)/2), ce qui entraîne pKR = 6,0. En partant d'un mileu acidifié (His++), l'ordre de dissociation des différentes fonction suit l'ordre d'acidité croissante des 3 fonctions ionisables qui est: pKCOOH, pKR et pKNH2. On passe de His++ à His++- à His+- à His-. Le pHi est la moyenne des pK qui entourent la forme His+-.

Histidine ionisation

Histidine-ionisation (acides aminés)

عند درجة الحموضة العالية (pH = 1) يكون الحمض الأميني مشبعا تماما بالبروتونات و يحمل شحنة كهربائية موجبة (+). عند الإضافة التدريجية للقاعدة، تبدأ مجموعة الكربوكسيل المحمولة فوق الكاربون ألفا (Ca)، و هي أكثر حامضية، بفقد بروتونها، تليها المجموعات الأقل حموضة

- L'histidine exerce un pouvoir tampon à pH = 6,0. 50% de forme His++-, 50% de forme His+-

Histidine. Courbe de titration

plus de détails dans le livre 'Sciences de la vie. Protéines et Enzymes', Baaziz, 2013 - علوم الحياة. بروتينات و أنزيمات، بعزيز 2013 , pages 36-37


Ionisation d'un mélange d'acides aminés
Soit le mélange constitué de l'acide glutamique (Glu), lysine (Lys) et glycine (Gly). Ce mélange est placé dans un tampon à pH = 6,8. Quel est l'état d'ionisation de chacun des acides aminés, sachant que leurs pHi respectifs sont 3,20, 9,70 et 5,97 ?

Réponse

Par rapport à leurs pHi, les acides aminés Glu, Lys et Gly seront respectivement, dans pH > pHi (donc Glu chargé -), pH < pHi (donc Lys chargé +) et pH > pHi (donc Gly chargé -)

plus de détails dans le livre 'Sciences de la vie. Protéines et Enzymes', Baaziz, 2013 - علوم الحياة. بروتينات و أنزيمات، بعزيز 2013 , pages 44-45



Ionisation des acides aminés et séparation par électrophorèse
On sépare par électrophorèse sur papier le mélange des deux acides aminés suivants:
 
pK(COOH)
pK(a-NH2)
pKR
2,35
9,69
 
2,09
9,82
3,86

1/ Calculer le pHi des deux acides aminés.

2/ L'électrophorèse des deux acides aminés est effectuée avec un tampon de pH = 8,0
- Ecrire la forme développée de la forme dominante de chaque acide aminé à ce pH.
- Déterminer le sens de migration des deux acides aminés dans le champs électrique ?
- Où faut-il déposer le mélange sur la bande ?
- Donner un schéma de la bande de papier (support de migration) après révélation.



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Sciences de la vie. Glossaire


Réponse

1/ pHi de l'Alanine: En partant d'un milieu acidifié, l'ordre de dissociation des fonctions ionisables suit l'ordre décroissant de leurs acidité qui est pK(COOH) puis pK(a-NH2). On part de la forme A+ à A+- (pK(COOH)) et de A+- à A- pK(a-NH2). Le pHi est la moyenne des pK qui entourent la forme A+- (charge électrique nette égale à 0). Donc: pHi = (2,35 + 9,69)/2 = 6,02

1/ pHi de l'acide aspartique: En partant d'un milieu acidifié, l'ordre de dissociation des fonctions ionisables suit l'ordre décroissant de leurs acidité qui est pK(COOH), pKR et pK(a-NH2). On part de la forme A+ à A+- (pK(COOH)), de A+- à A+-- (pKR) et A+-- à A-- pK(a-NH2). Le pHi est la moyenne des pK qui entourent la forme A+- (charge électrique nette égale à 0). Donc: pHi = (2,09 + 3,86)/2 = 2,97

2/ Electrophorèse

- Forme de l'alanine dominante à pH = 8,0: à pH = 8,0 la dissociation de NH3+ n'a pas commencé, donc la forme dominante est A+-

- Forme de l'acide aspartique dominante à pH = 8,0: à pH = 8,0 la dernière dissociation (celle de NH3+) n'a pas encore commencé, donc la forme dominante est A+--

- Sens de migration: à pH = 8,0, l'acide aspartique sera hautement chargé négativement, par contre l'alanine sera légèrement chargée négativement. Donc le dépôt sera effectué du côté cathode (-).

- Electrophorégramme:

-
.....Ala .......................................................Asp
+

Chromatographie d'échange d'ions
On procède à la séparation par chromatographie d'échange d'ions d'un mélange des acides aminés constitué d'acide glutamique (Glu), leucine (Leu) et lysine (Lys). Le support de la chromatographie est composé de la résine polystyrénique substituée par des groupements sulfonatés (SO3-). Les pH isoélectriques (à 25°C) du Glu, Leu et Lys sont 3,22, 5,98 et 9,74, respectivement. Les trois acides aminés sont déposés sur la colonne à pH = 2,0, puis au cours de la chromatographie, le pH est amené progressivement à 7,0.

Quels sont les acides aminés élués dans ces conditions et quel est leur ordre d'élution ? Justifier.


Réponse

A pH = 2,0: Glu sera chargé + (faiblement), Leu chargée + (c.moyenne) et Lys chargée + (fortement). Les 3 acides aminés sont fixés, tous, sur la colonne.

A un gradient de pH 2,0-7,0: la charge électrique des acides aminés change. Dès que la charge électrique d'un acide aminé devient négative, il se décroche de la colonne. L'ordre d'élution des acide aminés sera Glu --> Leu. Comme le pH d'élution (pH = 7,0) n'atteint pas le pHi de Lys, cet acide aminé reste accroché à la colonne.


Lysine (acide aminé basique). Ionisation et courbe de titration, vidéo narration mixte Arabe et Français:



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Acides aminés. Ionisation تأين الأحماض الأمينية (exercices)