Université du Québec à Montréal

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1 RECUEIL D EXERCICES DE BICIMIE 4. Les acides aminés, peptides et polypeptides 4.1. Structure et classification 4.. Propriétés physicochimiques 4.3. Liaisons peptidiques, peptides et polypeptides Université du Québec à Montréal

2 4.1. Structure et classification 41 : Identifiez la structure des 0 acides aminés «naturels» suivants. A) B) C) D) E) F) C 3 3 C G) ) I) J) 3 S

3 K) L) M) ) 3 3 C ) P) C 3 3 C C 3 Q) R) S) T) 3 C C 3 C 3 S Choix : 1) tyrosine 6) leucine 11) glutamine 16) phénylalanine ) thréonine 7) arginine 1) lysine 17) isoleucine 3) histidine 8) méthionine 13) glutamate 18) alanine 4) valine 9) glycine 14) asparagine 19) aspartate 5) sérine 10) proline 15) tryptophane 0) cystéine

4 4 : Classez chacun des 0 acides aminés «naturels» dans l une des quatre catégories suivantes. A) acides aminés à chaîne latérale non polaire B) acides aminés à chaîne latérale polaire, non chargée C) acides aminés à chaîne latérale chargée positivement (basique) D) acides aminés à chaîne latérale chargée négativement (acide) 43 : Identifiez la structure des dérivés d acides aminés naturels (ou des acides aminés «non constitutifs» : qui n entrent pas dans la composition des protéines) suivants. A) B) C S C) D) C 3 3 C C 3 E) F) C G) ) adénosine 3 S 3 C C 3

5 I) J) I C C I 3 3 I Choix : 1) azasérine 6) homocystéine ) 4hydroxyproline 7) thyroxine 3) histamine 8) Sadénosylméthionine (SAM) 4) ornithine 9) dopamine 5) citrulline 10) acide γ aminobutyrique (GABA) 44 : Associez aux dérivés des acides aminés précédents les fonctions suivantes. A) rôle important dans l uréogénèse B) action hypotensive C) transporteur de groupements méthyle D) précurseur de la méthionine E) médiateur du système nerveux central F) hormone thyroïdienne G) action antibiotique ) précurseur de l adrénaline I) retrouvé dans le collagène Choix : 1) azasérine 6) homocystéine ) 4hydroxyproline 7) thyroxine 3) histamine 8) Sadénosylméthionine (SAM) 4) ornithine 9) dopamine 5) citrulline 10) acide γ aminobutyrique (GABA) I

6 4.. Propriétés physicochimiques 45 : Relation entre la courbe de titration et les propriétés acidobasiques de la glycine. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 13 #3. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM pp #45. (CP) 46 : Quelle est la quantité d alanine présente sous forme complètement non chargée? Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 13 #4. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 31 #46. (CP) 47 : États d ionisation des acides aminés. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 13 #5. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM pp. 313 #47. (CP)

7 48 : Préparation d un tampon glycine. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York pp #6. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 3 #48. (CP) 49 : Séparation d acides aminés par chromatographie. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 133 #7. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 3 #49. (CP)

8 4.3. Liaisons peptidiques, peptides et polypeptides 410 : Étude de la structure primaire des protéines. Énoncé : La composition totale en acides aminés d un peptide peut être déterminé par hydrolyse acide (Cl) suivi d une chromatographie. Un polypeptide ayant la composition suivante a été caractérisé (3 Ala, Arg, Glu, is, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Trp et 1 Val). Un traitement avec la carboxypeptidase A a identifié uniquement la Ser. Suite à l hydrolyse acide partielle, les peptides ayant la composition suivante ont été obtenus : (Leu, Lys), (Pro, Trp), ( Ala, Glu), ( Ala, Val), (Arg, is), (Leu, Pro), (Ala, Lys), (is, Val), (Phe, Ser, Trp), (Trp, Ser), (Glu, Phe), (Trp, Arg), (Ala, Leu, Lys). Question : Quelle est la séquence en acides aminés du polypeptide? 411 : Traitement d un polypeptide avec le βmercaptoéthanol. Énoncé : Le traitement d un polypeptide avec le βmercaptoéthanol libère deux polypeptides ayant la séquence suivante : (1) GlnProValGluSerCysAlaCysLeuGlyCysMetLeu () AsnGluisAlaCysProSerisLeuIle Une hydrolyse à l élastase de la protéine intacte libère les fragments ayant la composition en acides aminés suivante : (3) (Gln, Pro, Val) (4) (Glu, Ser) (5) (Ala, Cys, Leu, Met) (6) ( Cys, Gly, Leu, Pro, Ser) (7) (Ala, Asn, Glu, is) (8) (is, Ile, Leu) Question : Quelle est la position des ponts disulfures dans la protéine originale?

9 41 : Fragmentation d une chaîne polypeptidique par des enzymes protéolytiques. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 158 #10. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 34 #413. (CP) 413 : Détermination de la séquence d un peptide cérébral, la leucine encéphaline. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 158 #11. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 35 #414. (CP) 414 : Structure d un antibiotique peptidique obtenu à partir de Bacillus brevis. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 158 #1. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 36 #415. (CP)

10 415 : Solubilité des polypeptides. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 158 #8. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 37 #416. (CP) 416 : Bactériorhodopsine dans les protéines de la membrane pourpre. Énoncé : Voir Lehninger, A. L., elson, D. L. and Cox, M. M. Principes de biochimie. Deuxième Édition. Traduction française de : Biochemistry. Second Edition. Worth Publishers. ew York p. 196 #8. ou Charles Bilodeau. Recueil d exercices de biochimie. Département des Sciences biologiques. UQAM p. 37 #417. (CP)

11 41 : A(16), B(9), C(14), D(10), E(5), F(4), G(3), (1), I(1), J(0), K(13), L(15), M(), (7), (17), P(18), Q(19), R(6), S(11), T(8). 4 : A) glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phénylalanine, méthionine, tryptophane et cystéine B) asparagine, glutamine, sérine, thréonine et tyrosine C) lysine, arginine et histidine D) acide aspartique et acide glutamique 43 : A(), B(6), C(10), D(4), E(5), F(9), G(3), (8), I(7), J(1). 44 : A(4 et 5), B(3), C(8), D(6), E(10), F(7), G(1), (9), I().

12 45 : A(I), B(II), C(IV), D(II), E(IV), F(II et IV), G(III), (III), I(II), J(V), K(III), L(IV), M(V), (II), (III), P(IV), Q(V), R(I, III et V), S(V) Au point I : charge nette = 1 Au point II : 3 3 (50%) (50%) 3 charge nette = 1 charge nette = 0 1 X 50% = 0,5 0 X 50% = 0 charge nette = 1/ Au point III : charge nette = 0 Au point IV : 3 3 (50%) (50%) charge nette = 0 charge nette = 1 0 X 50% = 0,5 1 X 50% = 0,50 charge nette = 1/ Au point V : charge nette = 1

13 46 : A) Chaque groupement obéit à son pk. Au point isoélectrique : le p est au dessus de pk du groupe C donc C C (C est la forme qui prédomine) le p est plus bas que le pk du groupe 3 3 ( 3 est la forme qui prédomine) B) Il faut calculer la proportion de chaque groupe sous sa forme non chargée : pour C C pk a =,314 pk pk pi = on a : [C [C = ,5 [C [C = 1 [C = 1/473,5,34 9,69 = = 6,015 (à p 1 = [C p = pk a log [C [C 6,015 =,34 log [C 3,675 = log [C [C = [C [C 4731,5 ou [C pi) = 4,731,5[C

14 pour 3 pk a = 9,69 on a : p = pk [ [ 3 = ,5 [ [ = 1 [ = 1/473,5 pour ceux qui ont pris le chemin habituel : [ 3,675 = log [ 3 [ =,1135 X10 [3 [ [ 3 = 1,1135 X 10 4 [ 3 [ 3 = 1 [ 3 = 0, Donc [ log [ a 3 [ [ 3 = 1 [ 6,015 = 9,69 log [ [ 3,675 = log [ [ = 1 0, =,113 X 10 4 ou 1/473,5 (même réponse) La question demandait, quelle proportion de molécules contient à la fois, les deux groupements sous la forme non chargée. La réponse est le produit de la proportion de chaque groupe sous cette forme non chargée. Alors, les formes C et se retrouveront dans la proportion : 1/473,5 X 1/473,5 = 1/. X ou 3,675 = 3 [ 3 = 4731,5 ou [ [ 3 [ log [ 3 = 4,731,5[ 4 4 ou [ =,1135 X10 [ 3

15 47 : 1 3 C 3 3 pk 1 = 1,8 pk = 9,17 C 4 C 3 pk R = 6,0 p structure charge nette migre vers 1 1 cathode () 4 1 cathode () ne migre pas anode ()

16 48 : n demande la proportion de [A et [A pour un p de 3, La glycine : pk a =,34 (C) [A p = pk a log [A [A 3, =,34 log [A [A [A 0,86 = log ou 7,4 = ou [A = 7,4[A [A [A [A [A = 1000 ml [A 7,4 [A = 1000 ml [A = 11,36 ml [A = 1000 ml 11,36 ml = 878,64 ml Il faut donc 878,6 ml de glycine (base) et 11,4 ml d hydrochlorure de glycine (acide).

17 49 : A) Asp à p 7,0 : charge = 1, polaire, non retenu Lys à p 7,0 : charge = 1, polaire, retenu par S 3 C est donc, Asp qui quittera en premier B) Arg à p 7,0 : charge = 1, polaire, retenu Met à p 7,0 : charge = 0, non polaire, faiblement retenu C est donc, Met qui quittera en premier C) Glu à p 7,0 : charge = 1, polaire, non retenu Val à p 7,0 : charge = 0, non polaire, retenu C est donc, Glu qui quittera en premier D) Gly à p 7,0 : charge = 0, faiblement non polaire, faiblement retenu Leu à p 7,0 : charge = 0, fortement non polaire, retenu C est donc, Gly qui quittera en premier E) Ser à p 7,0 : charge = 0, polaire, non retenu Ala à p 7,0 : charge = 0, faiblement non polaire, faiblement retenu 410 : C est donc, Ser qui quittera en premier La Ser est le dernier acide aminé (en Cterminal). Leu, Lys (111) Pro, Trp (910) Ala, Glu (345) Ala, Val (456) Arg, is (78) Leu, Pro (1011) Ala, Lys (113) is, Val (67) Phe, Ser, Trp(1) Trp, Ser (1) Glu, Phe (3) Trp, Arg (89) Ala, Leu, Lys (11113) AlaLysLeuProTrpArgisValAlaAlaGluPheTrpSerC (13) (1) (11) (10) (9) (8) (7) (6) (5) (4) (3) () (1)

18 411 : L élastase coupe après Ala, Gly, Ser et Val (sauf si Pro suit). GlnProVal GluSer CysAla CysLeuGly CysMetLeu AsnGluisAla CysProSer isleuile 41 : A) la trypsine coupe après Arg et Lys ( ) B) la chymotripsine coupe après Trp, Phe et Tyr ( ) PheValAsnGluisLeuCysS 3 GlySerisLeuValGluAlaLeuTyr Leu Val CysS 3 GlyGluArg GlyPhe Phe Tyr ThrProLysAla La trypsine ne coupe pas après Lys à la fin de la chaîne de même que la chymotripsine ne coupe pas après Phe au début de la chaîne. 413 : De a : Gly, 1 Tyr, 1 Leu et 1 Phe De b : Tyr De c : la pepsine coupe avant Phe, Trp et Tyr De b c : TyrGlyGly (tripeptide contenant Tyr et Gly) De a c : il reste 1 Leu et 1 Phe et la pepsine doit couper avant Phe, donc PheLeu Alors la séquence de l encéphaline est : TyrGlyGlyPheLeu

19 414 : De a : Leu, rn, Phe, Pro, Val De b : Le PM est d environ 1 00 daltons et le P.M. moyen des acides aminés est d environ daltons. Donc étant équimolaire, il y a acides aminés de chacun pour une séquence tolale de 10 acides aminés. De c et d : Il n y a pas de séquence terminale, donc nous avons un peptide circulaire. De e : 415 : LeuPheProValrn rnvalpropheleu A) (Gly) 0 : 3 C C C C... C C u (Glu) 0 : Donc : (Glu) 0 est plus soluble R 3 B) (LysAla) 3 : Lys (R polaire : 3 ) et Ala (R non polaire) ou (PheMet) 3 : Phe et Met (R non polaires) Donc, (LysAla) 3 est plus soluble R 3 R 3 R 3 3 C C C C... C C C) (AlaSerGly) 5 : Ala (R non polaire), Ser (R pk élevé), Gly (non polaire) ou (AsnSeris) 5 : Asn (R pk élevé), Ser (R pk élevé), is (au pk = 6,0, 50% ionisé) Donc, (AsnSeris) 5 est légèrement plus soluble D) (AlaAspGly) 5 : Ala (R non polaire), Asp (non chargé à p 3,0), Gly (R non polaire) ou (AsnSeris) 5 : Asn (R pk élevé), Ser (R pk élevé), is ( à p 3,0 ; pk = 6,0) Donc, (AsnSeris) 5 est plus soluble à p 3,0 R 3

20 416 : A) Une hélice α a 0,54 nm pour chaque tour et 3,6 acides aminés par tour. Pour 4,5 nm il faut X tours 4,5 0,54 = 8,33 tours 8,33 tours X 3,6 acides aminés = 30 acides aminés Donc chaque segment d hélice α doit avoir 30 acides aminés B) Il y a sept segments traversant la membrane, 7 X 30 = 10 acides aminés en hélice α au minimum La protéine contient = 36 acides aminés La proportion d hélice α dans la protéine est donc de : = 89 % de la protéine au moins