Corrigé CC2_2013

BIO241
Examen de contrôle continu (CC2) du 12 mars 2013
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Nom : …………………………………………………….. Prénom :………………………………….. N° d’étudiant : ……………………………………….. Salle d’examen : ………………………. Note / 20 : Groupe : ……………………….............. _________________________________________________________________________________
Documents et calculatrice non autorisés Notation sur 40 6 pages Question 1 : Concentration, solution tampon 5 pts Les solutions tampons « phosphate » sont utilisées de façon classique en biologie car elles permettent de couvrir une gamme étendue de pH comprise entre pH 5,8 et pH 8, en combinant des volumes appropriés d’une solution de KH2PO4 (dihydrogénophosphate de potassium) et d’une solution de K2HPO4 (monohydrogénophosphate de potassium) en utilisant l’équation d’Henderson‐
Hasselbalch. Afin de préparer 100 mL d’une solution de tampon « phosphate » de concentration 0,1 M à pH 6,8, vous disposez de 500 mL d’une solution mère de K2HPO4 de concentration 0,5 M. Vous devez cependant préparer une solution mère de KH2PO4 (MM= 136 g/mol). a) Indiquez la masse de KH2PO4 à peser afin de préparer 500 mL de solution de concentration 0,5M. Masse KH2PO4 = 136 g pour 1L à 1M d’où 136g / (2 x2) = 34 g pour 0,5L à 0,5M C’est bon ou c’est faux, quand pas de calcul fait=0 b) Formulez l’équation d’Henderson‐Hasselbalch pH = pKa + log [base] / [acide] ou pH = pKa + log [K2HPO4] / [KH2PO4] c) Indiquez comment préparer les 100 mL de solution tampon phosphate de concentration 0,1 M à pH 6,8, à partir des solutions mères de KH2PO4 et K2HPO4 (Donnée : pKa = 6,8 pour l’équilibre considéré dans cette question ) Dans ce problème on remarque que la valeur de pH désirée est égale à la valeur de pKa de l’équilibre entre la forme mono‐ et la forme dibasique. La première remarque attendue de la part des étudiants est que pour préparer une solution de tampon « phosphate » de pH 6,8 il faudra mélanger des volumes équivalents de la solution monobasique et de la solution dibasique (car pH = pKa). Ils peuvent proposer de mélanger 50mL de KH2PO4 à 0,5M et 50mL de K2HPO4 à 0,5M pour obtenir 100mL de solution tampon pH 6,8 de concentration 0,5M, puis proposer la dilution par 5 pour obtenir 100 mL de solution tampon pH 6,8 à 0,1M. Ou bien remarquer directement que les solutions mères sont 5 fois plus contrées que la solution tampon phosphate désirée et proposer de mélanger 10mL de chaque solution mère, puis de compléter à 100mL avec de l’eau. DILUTION Question 2 : protéines, peptides et acides aminés 10 pts a) Ecrire en formule semi‐développée le peptide P suivant, à pH1. P : Ala‐Asp‐Arg‐lys‐Glu‐Tyr‐Gly b) Donner la charge nette du peptide P, à pH 7, justifier votre réponse. réponse : 3 charges + et 3 charges négatives, donc charge nette neutre c) Dans une protéine globulaire hydrosoluble, quels acides aminés dans la liste suivante : méthionine, histidine, arginine, phénylalanine, glutamine, acide glutamique, se retrouveront préférentiellement : ‐ à la surface de la protéine ? His, Arg, Gln, Glu ‐ à l’intérieur de la protéine ? Met, Phe d) Représenter schématiquement les protéines membranaires A, B et C dont les caractéristiques sont les suivantes A : protéine intrinsèque monotopique B : protéine intrinsèque polytopique C : protéine extrinsèque Question 3 : Bioénergétique Soit la réaction : ATP + pyruvate 7 pts ADP + phosphoénolpyruvate Avec ΔG°’ = 31,5 kJ.mol‐1. a) Quelle est la signification de ΔG’° ? Expliciter chaque terme de l'abréviation et décrire les conditions associées aux notations ' et °. Δ : variation, G d'énergie libre de Gibbs, ’ : apparente (ou pH7) ° : standard Accepté aussi: variation d’énergie libre standard apparente (ou pH 7) ° : conditions standard = [ chaque réactant ] = 1M ; T= 298 K, P= 1 bar ' : à pH = 7 b) Que pouvez‐vous dire de sa valeur numérique ? Valeur positive donc réaction non spontanée dans le sens 1, endergonique, dans les contions standards apparentes. c) Donner la relation permettant de calculer la constante d’équilibre de cette réaction Keq= e‐ ΔG°’/RT ou ΔG°’= ‐RTLnKeq d) Dans les conditions cellulaires, quelle valeur numérique permet de prédire le sens de la réaction ? Indiquer la formule qui permettra de déterminer cette valeur. C’est la valeur ΔG’ , variation d’énergie libre en condition non standard ΔG’= ΔG°’ + RT Ln [ADP] [PEP] / [ATP] [Pyr] Question 4 : Cinétique 10 pts a) La constante de Michaelis d’une enzyme pour le substrat A est de 0,2 mM tandis qu’elle est de 1 mM pour le substrat B, avec des vitesses maximales pratiquement égales. Lequel de ces deux substrats présente l’affinité la plus grande pour l’enzyme ? Justifier 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 b) En utilisant la représentation de Lineweaver et Burk, dessiner l’allure des droites correspondant à chacun des deux substrats A et B. c) 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 Inhibiteur non compétitif qui se fixe sur E en un site distinct du S. Cet inhibiteur n’affecte pas la liaison du S à l’E d’où la valeur de Km inchangée. L’inhibition ne pouvant être levée par excès de S, la Vm est donc diminuée. d) Sur le même graphe (question b), donner l’allure de la droite correspondant à la cinétique réalisée avec le substrat A et le composé I Question 5 : Cinétique (8 pts) Une enzyme E catalyse la réaction suivante : S P L’étude cinétique de l’enzyme E est réalisée à température optimale de 37°C, pH optimum de 7, avec une concentration en enzyme ET = 5.10‐10 M et en présence de concentrations croissantes de substrat. La constante catalytique kcat de E vis‐à‐vis de S est égale à 300 s‐1. La vitesse initiale V0 obtenue avec une concentration initiale en substrat [S]0 = 0,5 mM est égale à 7,5.10‐8 M.s‐1. a) Tracer la représentation de Michaelis‐Menten et la légender à l’aide des données numériques que vous aurez calculées. 1 pt pour légende des axes avec unités 2 pts pour calculer Vm = kcat x ET = 300 x 5.10‐10 = 1,5.10‐7 M.s‐1 (‐1 pt si pas d’unités) 1 pt pour la valeur de Km = 0,5.10‐3 M car avec cette concentration en substrat, V0 = Vm/2 1 pt pour placer Vm et Km sur le graphe Pénalité (‐2pts) si flèche Vo sur le graphe b) Calculer l’efficacité catalytique de E vis‐à‐vis de S. Kcat/Km = 300 / 0,5.10‐3 = 600.103 = 6.105 s‐1.M‐1 c) Indiquer si cette enzyme est proche de la perfection cinétique. Justifier. Non, car perfection cinétique : kcat/Km proche de 109 s‐1.M‐1.