PTERIDINES ET PTERINES


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Les ptérines font partie de la famille des ptéridines ; ce sont des composés à noyaux hétérocycliques azotés parmi lesquels on trouve les pigments des ailes de papillons ainsi que ceux des écailles de poissons mais où on trouve aussi certains coenzymes comme par exemple la vitamine B9 (ou acide folique).

1) Définitions :

 

            - La ptéridine est une molécule dans laquelle une  molécule de pyrimidine (1,3-diazine ou 1,3-diazabenzène) et une molécule de pyrazine (1,4-diazine ou 1,4-diazabenzène) sont accolées :

PTERIDINE.gifnumérotation des cycles : PTERIDINE2.gif

 

            - Les ptéridines sont des composés possédant une molécule de ptéridine ("noyau ptéridine")  avec des substituants sur les carbones de cette molécule. C'est le cas par exemple du lumichrome :

LUMICHROME4.gif

           

- La ptérine est une ptéridine portant un groupement amine (NH2-) sur le carbone numéro 2 et un groupement hydroxyle sur le carbone numéro 4 :

 

PTERINE3.gif

 

            - Les ptérines sont des composés possédant une molécule de ptérine ("noyau ptérine")  avec des substituants sur les carbones de cette molécule. C'est le cas par exemple de la leucoptérine :

 

LEUCOPTERINE3.gif

On peut mettre en évidence des formes tautomères dans certaines de ces formules.

 

2) Propriétés de certaines ptéridines et de certaines ptérines :

 

On envisagera dans le tableau ci-dessous :

 

            2-1) Des ptéridines qui ne sont pas des ptérines :

La ptéridine, le lumichrome.

            2-2) Des ptérines qui sont des pigments :

La ptérine, la xanthoptérine, l'isoxanthoptérine, la leucoptérine, la sépiaptérine, l'érythroptérine, la drosoptérine.

2-3) Des ptérines dont  certaines sont des coenzymes (cofacteurs) :

L'acide folique (vitamine B9), la bioptérine, la tétrahydrobioptérine, la dihydrobioptérine, la molybdoptérine.

 

Ptéridine

ou

Pyrazino[2,3-d]pyrimidine

C6H4N4

Aspect :

Plaques jaunes.

Masse molaire :

132,123 g.mol-1

Fusion :

139,5°C

Ebullition :

Se sublime vers 125°C

N° CAS :

91-18-9

Solubilité :

Très soluble dans l'eau ; soluble dans l'éthanol ; légèrement soluble dans l'éther et le benzène.

 

Les ptéridines sont, pour certaines, des composés biologiquement actifs.

Lumichrome

ou

7,8-diméthylbenzo[g]ptéridine-2,4(1H, 3H)-dione.

C12H10N4O2

Aspect :

Cristaux jaunes (lorsque le produit est recristallisé dans le chloroforme).

Masse molaire :

242,2334 g.mol-1

Fusion :

300°C

N° CAS :

1086-80-2

Solubilité :

Légèrement soluble dans l'eau, l'éthanol, le chloroforme.

LUMI1.gif

 

LUMI3.gif

Lumichrome


LUMI2.gif

 

Réaction de la riboflavine avec l'eau

Le lumichrome se forme lorsque la riboflavine réagit sur l'eau, réaction catalysée par une enzyme la riboflavinase pour donner du ribitol et le lumichrome.

Ptérine

ou

2-amino-4-hydroxyptéridine

C6H5N5O

Aspect :

Cristaux jaunes, avec fluorescence dans le bleu à 360 nm.

Masse molaire :

163,137 g.mol-1

Fusion :

>360°C

N° CAS :

2236-60-4

PTERINE2.gif

Son nom vient du grec Pteron, aile.

On trouve de nombreux pigments ptériniques dans les ailes de certains papillons (Pieridae (lepidoptera) par exemple) ainsi que dans les yeux et le tégument du papillon en formation.

Beaucoup de ptérines sont des composés biologiquement actifs.

Xanthoptérine

ou

2-amino-4,6-dihydroxyptéridine

C6H5N5O2

Aspect :

Substance amorphe jaune hygroscopique ou poudre orangée (si recristallisation dans l'acide éthanoïque) avec fluorescence dans le jaune vert à 392 nm.

Masse molaire :

179,137 g.mol-1

Fusion :

>410°C (se décompose)

Ebullition :

99°C (sous 18 mm de Hg)

Densité :

1,559 (à 25°C)

N° CAS :

119-44-8

Solubilité :

Très soluble dans les acides et les bases alcalines ; soluble dans l'éthanol ; insoluble dans l'eau.

XANTHOPTERINE2.gif

Constitue le pigment jaune des ailes de papillons et de différents insectes.

La xanthoptérine serait un précurseur de la leucoptérine.

La xanthoptérine a été isolée et identifiée pour la première fois des ailes de Pieris.

Isoxanthoptérine

ou

2-amino-4,7-dihydroxyptéridine

C6H5N5O2

Masse molaire :

179,137 g.mol-1

Ebullition :

828,8°C

Densité :

2,45

N° CAS :

492-11-5

ISOXANTHOPTERINEPTERINE.gif

Substance incolore avec fluorescence dans le violet (339 nm) qui est surtout présente dans les ailes de certains papillons mâles (famille des Pieridae papillons diurnes ; 24 espèces connues en France).

Leucoptérine

ou

2-amino-4,6,7-trihydroxyptéridine

C6H5N5O3

Aspect :

Composé incolore avec fluorescence dans le bleu pâle à 345 nm.

Masse molaire :

195,136 g.mol-1

Densité :

2,45

Ebullition :

828,8°C

N° CAS :

492-11-5

LEUCOPTERINE2.gif

Constitue la couleur blanche des ailes de papillons. C'est la première ptérine qui a été isolée et identifiée (Gonepteryx rhamni).

L-Sépiaptérine

ou

6-lactoyl-7,8-dihydroptérine

C9H11N5O3

Aspect :

Poudre ou cristaux jaunes avec fluorescence dans le jaune-orangé à 268 nm.

Masse molaire :

237,215 g.mol-1

N° CAS :

17094-01-8

SEPIAPTERINE.gif

Pigment à l'origine de la couleur rouge chez certains poissons (exemple Betta splendens).

Erythroptérine

ou

2-amino-3,4,5,6-tétrahydro-4,6-dioxoptéridine-7-acide pyruvique.

C9H7N5O5

Aspect :

microcristaux rouges (λmax(à pH=1,0) = 450 nm) avec fluorescence dans l'orangé entre 254 et 365 nm.

Masse molaire :

265,18 g.mol-1

Densité :

2,16

N° CAS :

7449-03-8

ERYTHROPTERINE.gif

Pigment responsable de la couleur rouge orangé ou jaune des ailes de certaines espèces de papillons. Cette molécule a aussi été détectée dans les téguments d'autres insectes.

Drosoptérine

DROSOPTERINE2.gif

Pigment rouge orangé présent dans les yeux des drosophiles (souche sauvage).

Ce pigment dérive après diverses transformations enzymatiques de la guanosine triphosphate (GTP) ;

la molécule de guanosine ayant comme formule :

DROSOPTERINE.gif

Acide folique

ou
Vitamine B9

C19H19N7O6

Aspect physique:
Cristaux jaune-orangé.

Masse molaire :

441,397 g.mol-1
Fusion :

250°C (se décompose)

N° CAS :

59-30-3

Solubilité :

Très soluble dans la pyridine, l'éthanol, l'acide acétique.

ACIDEFOLIQUE

Vitamine B9


Sa réduction conduit à l'acide tétrahydrofolique :

ACIDETHFOLIQUE

Qui joue le rôle d'un transporteur biochimique d'entités monocarbonées.

 

Apports:

Extraits de foie, légumes verts, légumineuses, levure, pain complet.
Carence :

Chez la femme enceinte, entraîne des anomalies fatales pour l'enfant à la naissance : spina-bifida, anencéphalie.

 

L'apport quotidien recommandé (AQR) en vitamine B9 est d'environ 200 µg.

 

Propriétés :

C'est une vitamine hydrosoluble.

Catalyse la synthèse des nucléoprotéides.

Rôle hématopoïétique (Création et renouvellement des cellules sanguines).

Bioptérine

C9H11N5O3

Masse molaire :

237,2471 g.mol-1

BIOPTERINE.gif

Molécule ayant des dérivés biologiquement actifs (dihydrobioptérine, tétrahydrobioptérine …).

Dihydrobioptérine

C9H17N5O3

Masse molaire :

243,2471 g.mol-1

DIHYDROBIOPTERINE.gif

Dihydrobioptérine


Le NADPH (Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate) réduit la dihydrobioptérine en tétrahydrobioptérine.

BH4BH2.gif


La dihydrobioptérine est synthétisée à partir de la guanosine (GTP) dans le foie et le rein.

Les bioptérines sont des coenzymes transporteurs d’hydrogène.

Dans l'organisme humain le noyau ptéridine se transforme en dihydrobioptéridine par réduction de la double liaison C7 N8. La  dihydrobioptéridine peut recevoir encore deux atomes d'hydrogène en N5 C6 pour donner la tétrahydrobioptérine.

Le couple redox dihydrobioptérine/tétrahydrobioptérine sert de coenzyme réducteur dans quelques voies métaboliques.

Tétrahydrobioptérine

ou

BH4

ou

Saproptérine

C9H15N5O3

Masse molaire :

241,2471 g.mol-1
Ebullition :

506,585 °C

Densité :

1,898

N° CAS :

17528-72-2

Risques :

R 20/21/22, 36/37/38, 68

S 22,26,36

TETRAHYDROPTERINE

Tétrahydrobioptérine


La synthèse de la tétrahydrobioptérine se fait à partir de la GTP (guanosine triphosphate) de formule :

 

GTP.gif

Les bioptérines sont des coenzymes transporteurs d’hydrogène.

La tétrahydrobioptérine est un important coenzyme d'enzymes hydroxylases qui interviennent dans des réactions de dégradation (phénylalanine) ou de biosynthèse (sérotonine, mélatonine, dopamine, adrénaline, noradrénaline).

C'est aussi un coenzyme dans la biosynthèse de l'oxyde nitrique (NO).

 

Lié à la dégradation de la phénylalanine, il joue donc un rôle dans la phénylcétonurie ; en effet, lorsque le chemin qui mène de la phénylalanine à la tyrosine est bloqué par l’absence du système enzymatique, l' acide phénylpyruvique (acide α-cétophénylpropionique ou 2-oxophénylpropanoïque) se concentre. Cette maladie héréditaire s’appelle la phénylcétonurie (du latin urina et du grec uron, l’urine) et entraîne des lésions cérébrales irréversibles. Le diagnostique (du grec diagnosis, jugement, avis) doit être établi le plus tôt possible chez le nouveau-né, la thérapie consiste en un régime pauvre en phénylalanine.

 

Lié à la synthèse de l'oxyde nitrique, il est aussi impliqué dans plusieurs désordres cardiovasculaires ; en effet l'oxyde nitrique est un vasodilatateur des artères notamment cardiaques.

Molybdoptérine

MOLYBDOPTERINE.gif

Cette molécule est nécessaire à l'activité de deux enzymes, la xanthine oxydase et la sulfite oxydase.

Sa structure est voisine de celle de la bioptérine mais possède un atome de molybdène.

En cas de carence en molybdoptérine il y a augmentation d'hypoxanthine et  de xanthine dans l'urine et diminution de l'acide urique.