BIO241 année 2008-2009 Examen de contrôle continu (CC2) du 25 mars 2009 Etudiant Nom : Prénom : N d étudiant : salle d examen : Note / 20 : Groupe :... (6 pages) Documents et calculatrice non autorisés Notation sur 60 Les calculs non faits et l absence d unités ont généralement été sanctionnés Question n 1 6 points Détaillez vos calculs Vous disposez d une solution A de monoacide fort concentré avec les indications suivantes : M=200 g.mol -1 d=1,6 pureté=50% a- Donner la concentration molaire de la solution A (1600/200) x 0,50 = 4 M 1pt pour calcul posé et 1 pt pour résultat Vous rajoutez 8 ml de cette solution A à de l eau pour obtenir un volume final de 160 ml. Vous obtenez la solution B. b- Quelle sera la concentration molaire de la solution B? Vi x Ci = Vf x Cf 8 x 4 = 160 x Cf Cf= [B] = 0,2 M 1pt pour calcul posé et 1 pt pour résultat c- Quel sera le ph de la même solution d acide à la concentration de 10-2 M? il s agit d un acide fort qui se dissocie complètement en solution, ph = - log[h + ] = - log [10-2 ]= 2 1pt pour formule et 1 pt pour résultat
Question n 2 10 points a- Donner les structures semi-développées, à ph 1, des 4 acides aminés suivants: alanine, acide glutamique, arginine, phénylalanine. Cf poly 1 pt par aa correct écrit à ph1 (4 pts) b- Classer ces 4 acides aminés par ordre d hydrophobicité croissante (à ph 1) Arg < Glu < Ala < Phe c- Donner les équilibres de dissociation de l arginine, et déterminer son phi. pka(α-cooh)= 2,2 ; pka(α-nh 3 + )= 9 ; pka(ch. latérale)= 12,5 équilibres de dissociation phi = (9 + 12,5)/2 = 10,75 (3 pts au total) (1 pt)
Question n 3 8 points Le tryptophane présente une bande d absorption avec un maximum à la longueur d onde de 280 nm. Dans une cuve de trajet optique 1 cm, une solution de tryptophane à 200 µm a une absorbance à 280 nm de 1,2. a- Calculer le coefficient d extinction molaire du tryptophane DO = ε x l x c ε = 1,2 / 200x10-6 = 6000 M -1.cm -1 Une solution de la protéine X, à la concentration de 25 µm, présente une absorbance à 280 nm de 0,6. La protéine X ne contient aucun résidu tyrosine et phénylalanine. b- déterminer le nombre de résidus tryptophane que contient cette protéine X En absence de Phe et Tyr, seul Trp absorbe à 280 nm Pour une valeur DO identique, le rapport des [Trp ] / [prot] donnera le nombre de résidus Trp Résultat : 4 résidus Trp Ajuster les points en fonction du raisonnement et du résultat : (4 pts) c- Sachant que la protéine X a une masse moléculaire de 100 kda, calculer la concentration de cette solution protéique en mg/ml. C prot = 25 µm 1 M 100 000 g/l (100 000 mg/ml) 1 µm 0,1 mg/ml 25 µm 2,5 mg/ml Question n 4 6 points Vous venez de purifier une nouvelle protéine P - Sa masse moléculaire estimée par filtration sur gel est de 120 000 Da - L analyse par électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de SDS ne donne qu une seule bande migrant à 60 000 Da. Si l échantillon de la protéine est traité par du SDS et du 2-mercaptoéthanol, le profil de migration révèle deux bandes, une à 34 000 Da et l autre à 26 000 Da. a- Rappeler le principe de la chromatographie par filtration sur gel Technique chromatographique consistant à séparer les protéines selon leur poids moléculaire dans la zone de fractionnement de la colonne.
b- A partir de ces données, que peut-on dire sur la structure de la protéine P. Rappeler le rôle du SDS et du 2- mercaptoéthanol. SDS est un agent dénaturant qui va rompre les liaisons non covalentes et qui confère une charge négative aux protéines (les chaînes polypeptidiques seront séparées en SDS- PAGE selon leur PM). Le mercaptoéthanol est un agent réducteur qui clive les ponts disulfure. La protéine native a un PM de 120 kda (déterminée par filtration sur gel) La protéine est constituée de 4 sous-unités : 2 sous-unités de PM 34 kda et 2 sousunités de PM 26 kda. Les sous-unités 34 kda et 26 kda sont reliées par un ou plusieurs ponts disulfure. Question 5 15 points a- Donner les noms et ce que représentent (brièvement) les fonctions d état suivantes : H : C est l enthalpie (ou contenu de chaleur), correspond à la chaleur transférée dans une réaction évoluant à P cste S : c est l entropie d un système. La notion d entropie permet de prévoir l évolution des systèmes. (Un processus se produit spontanément lorsque la somme de l entropie du système et de l entropie extérieure augmente.) G : c est l énergie libre (ou enthalpie libre). Energie libre est un critère simple pour déterminer le sens d une réaction. Correspond à la portion de la variation d énergie qui est utilisable (ou libre) pour du travail utile. b- Donner la relation permettant de relier la fonction G aux fonctions H et S G = H TS ou G = H - T S (1 pt) c- Donner la relation permettant de calculer la variation d énergie libre apparente de la réaction suivante : A + B C + D G = G + RT Ln [C]x[D] / [A]x[B]
d- Donner une définition précise de G Variation d énergie libre dans des conditions standard (P atm, conc. molaire de chaque réactant, ph 7) e- Donner la relation permettant de calculer la constante d équilibre de cette réaction à partir du G G = - RT Ln Keq f- Quel critère permet de déterminer si cette réaction est spontanée dans les conditions cellulaires? C est uniquement le signe de G qui détermine le sens spontané d une réaction. Il est possible d avoir un G négatif avec un G >0 car tout dépend des concentrations cellulaires des produits et réactifs. Question 6 15 points La constante de Michaelis d une enzyme est de 0,2 mm pour le substrat A et de 2 mm pour le substrat B. a- Lequel de ces deux substrats présentent l affinité la plus grande pour l enzyme (justifier votre réponse) La valeur de Km est un indicateur de l affinité de l enzyme pour son substrat. Plus la valeur de Km est faible, plus l affinité est grande. Affinité de l enzyme pour A > affinité pour B 1 point 1 point b- La valeur du kcat a été déterminée pour chaque substrat : elle est de 5x10 2 s -1 pour le substrat A et de 5x10 3 s -1 pour le substrat B. Calculer l efficacité catalytique de l enzyme pour les substrats A et B. Que pouvez vous en déduire? 3 points On calcule la valeur de kcat/km pour comparer l efficacité catalytique de l enzyme vis-àvis de ces deux substrats. Plus ce rapport est grand et plus l enzyme est efficace. substrat A : kcat/km = 5x10 2 / 0,2x10-3 = 2,5 10 6 M -1.s -1 substrat B : kcat/km = 5x10 3 / 2x10-3 = 2,5 10 6 M -1.s -1 L enzyme a la même efficacité catalytique pour les substrats A et B. La plus faible affinité pour le substrat B (10x plus faible) est compensée par une meilleure efficacité cinétique (kcat 10x meilleur).
c- En utilisant la représentation de Lineweaver et Burk, dessiner l allure des droites correspondants aux deux substrats A et B (essayez d être le plus précis possible dans le tracé en vous aidant des indications données). 1 point pour la représentation correcte et axes nommés 2 points pour chaque courbe (trois courbes doivent figurer sur le graphe) sur 6 points Si tracé trop approximatif, noter sur 3 ou 4 points seulement d- Le test cinétique est répété en présence du substrat A et d un composé I supposé inhiber l enzyme. Le résultat obtenu montre une diminution de la valeur de Vm d environ 50% et un Km inchangé. Déterminer quel est le type d inhibition. Justifier Il s agit d une inhibition non compétitive car seul le Vm est affecté. Les INC sont des molécules qui se fixent sur un site de l enzyme distinct du site de liaison du S. Ils agissent donc sur la valeur du kcat et non sur la valeur du Km. 2 points e- Sur le même graphe (question c), donner l allure de la droite correspondant à la cinétique réalisée avec le substrat A et le composé I cf plus haut f- Quelle relation permet de déterminer la constante d inhibition K I? Vm app = Vm / (1 + [I]/K i ) (1 pt)