1

ANNALES

MAI 2006 - QUESTIONS DE COURS 1– Quelle est la (les) différence(s) entre glycine et résidu glycyl ? Écrivez leur formule en faisant ressortir la (les) différence(s). 2– Sous quelle forme les acides gras sont-ils stockés dans l’organisme ? Dessinez une molécule caractéristique en indiquant précisément le type de liaison qui s’y trouve. 3 - Dessinez une molécule amphiphile en précisant les caractéristiques des différentes parties de la molécule. 4 a – Représentez une molécule de galactose sous forme linéaire et sous forme cyclique. b – Représentez une galactosamine et une N-acétylgalactosamine (sous forme cyclisée) 5– Qu’appelle-t-on structure primaire, structure secondaire, structure tertiaire et structure quaternaire d’une protéine ?

structure primaire structure secondaire structure tertiaire structure quaternaire

EXERCICE 1 On cherche à déterminer la structure primaire de l’hexapeptide P. Pour chacune des expériences réalisées, il est demandé de rappeler l’action des réactifs utilisés et d’en tirer le maximum de conclusions. 1 – Par action courte du réactif d’Edman sur P, on libère un PTH-Thr. 2 – L’action brève de la carboxypeptidase libère une leucine. 3 - L’étude de la composition en acides aminés de P réalisée après hydrolyse acide donne un mélange équimoléculaire de Méthionine, Leucine, Lysine, Thréonine et Glycine. 4 – Par action du bromure de cyanogène, on obtient un dipeptide P1 et un tétrapeptide P2. 5 – L’action de la trypsine sur P1, libère deux acides aminés. 6 – L’action de la chymotrypsine sur P2 libère un acide aminé et un tripeptide. 7 – Struture primaire de P compatible avec l’ensemble de ces expériences ? EXERCICE 2 1 - La mesure par spectrophotométrie de l’activité en fonction du temps de la citrate synthase extraite de la pomme de terre, donne une vitesse de 0.2 unités d’absorbance par minute. Sachant que le coefficient

d’extinction moléculaire ( m) du substrat à sa longueur d’onde d’absorption maximale (longueur d’onde à laquelle ont été faites les mesures d’absorption précédemment réalisées) est de 20 000 M-1.cm-1, que le volume de la cuve de spectrophotométrie est de 3 mL et que la longueur du trajet optique est de 1cm, exprimez la vitesse de cette réaction enzymatique en µmol min-1 en justifiant vos calculs. 2 - L’ajout, en plus de la citrate synthase et de son substrat, d’une molécule inconnue dans la cuve de réaction réduit par 2 la vitesse maximale (Vmax) observée, mais ne modifie pas le KM de l’enzyme pour son substrat. Comment définiriez-vous cette molécule inconnue vis-à-vis de la citrate synthase et de son substrat ? Pourquoi ? EXERCICE 3 L’amygdaline (formule ci-dessous) est une molécule trouvée dans les amandes amères.

O

CH2OH

O

CH2

O C

H

C N

2

2

1 - Quelle est la nature de cette molécule ? Quel type d’interaction moléculaire est à l'origine de sa solubilité dans l'eau?

2 - L’émulsine est une enzyme contenue dans la paroi des amandes. Elle catalyse l’hydrolyse de l’amygdaline. Les produits de cette réaction sont l’acide cyanhydrique (HCN), le benzaldéhyde et X. L’acide cyanhydrique est un composé toxique qui altère le fonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale (il est le responsable

de la toxicité des noyaux de fruits). Le benzaldéhyde (C7H6O) est la molécule responsable de l’odeur des amandes. Ecrivez les formules développées de l’ensemble des produits d’hydrolyse de l’amygdaline et donnez le nom usuel de X. 3 - Ecrivez en représentation de Haworth et nommez les deux formes anomériques de X. JUIN 2006 - QUESTIONS DE COURS 1 - En prenant pour exemple la molécule d’eau et le chlorure de sodium, expliquer la différence entre une liaison polarisée et une liaison ionique. 2 – Les acides aminés sont classés en diverses catégories. Nommer (sans en donner la formule) les acides aminés acides, les acides aminés basiques et les acides aminés aromatiques. Quelle est la caractéristique de chacune des ces 3 catégories. 3 – Soit une protéine représentée par le schéma suivant : Cocher précisément, sur le schéma, les points d’attaque des enzymes ou réactifs suivants : a – trypsine b - aminopeptidase c - carboxypeptidase d - réactif d’Edman

e - -mercaptoéthanol. 4 - a -Dessiner à pH 7,00 une molécule d’acide phosphatidique.

b -De quelles molécules l’acide phosphatidique est-il le précurseur ? c - Où trouve-t-on généralement ces molécules ? 5 – Principe du tamis moléculaire EXERCICE 1

Le D-apiose ou 3-hydroxymethyl-D-tétrose est un ose « atypique » à 5 carbones (C5H10O5) entrant dans la composition de nombreux polysaccharides de la paroi cellulaire végétale (on le retrouve essentiellement dans le persil et l’écorce de l’hévéa). 1. La réduction du D-apiose donne un seul produit. Quelle est la nature de cet ose ? 2. Proposez une projection de Fischer pour cette molécule. 3. Ecrire les quatre formes cycliques possibles pour le D-apiose en représentation de Haworth.

C

Lys

Cys Cys

Met

Phe

N

Pro

Arg

Trp

3

EXERCICE 2 La malate déshydrogénase catalyse la réduction de l’oxaloacétate en malate en présence de NADH. La réaction globale peut s’écrire : 1- Quelle expérience doit-on réaliser pour mesurer avec approximation la vitesse maximale (Vmax) de la réaction et le KM de cette enzyme ? Indiquez les unités dans lesquelles sont généralement exprimés ces deux paramètres. 2- Dans les conditions de phase stationnaire, donnez l’expression de l’équation de Michaelis-Menten. L’activité de cette enzyme extraite de la pomme de terre a été mesurée en présence de différentes concentrations d’oxaloacétate avec une quantité d’enzyme constante. 3- Quel(s) graphique(s) va-t-on pouvoir tracer ? Indiquez sur ce(s) graphique(s) les différentes constantes que vous pouvez déterminer. MAI 2007 - QUESTIONS DE COURS 1 - Après avoir rappelé l’équation de Michaelis-Menten, vous définirez chacun des termes la composant et en donnerez les unités. 2 - Soit le peptide P suivant : P = Asp - Leu - Lys - Met - Trp - Cys - Ser - Val

1°) Quelle est la charge globale de ce peptide à pH 7 et à pH 12 ? Justifiez votre réponse en précisant quels sont les résidus d’acides aminés chargés dans les deux cas.

2°) Peut-on détecter ce peptide par une mesure d'absorbance ? Pourquoi ? 3°) Donnez le résultat de l'action des réactifs suivants sur ce peptide ?

a) action courte de l'aminopeptidase b) réactif d'Edman (action courte et action prolongée)

c) carboxypeptidase d) trypsine e) chymotrypsine f) bromure de cyanogène

3 – Certains acides gras possèdent des doubles liaisons. Quelles propriétés sont en relation avec la présence de ces doubles liaisons ? 4 – Quelle propriété physicochimique de l'ADN permet de suivre sa dénaturation ? Donner la courbe caractéristique obtenue en indiquant quel paramètre elle permet de mesurer. EXERCICE 1 Soit le triholoside suivant : 1°) Donnez son nom en nomenclature systématique 2°) Donnez le nom des produits obtenus par hydrolyse acide de ce triholoside et dessinez-les en représentation de Fischer. 3°) Nommez les enzymes capables d’hydrolyser chacune des liaisons de ce triholoside et donnez les produits obtenus dans chacun des cas.

Oxaloacétate + NADH+H+ malate + NAD+

O O O

CH2OH

O

CH2

O

CH2

H, OH

CH2OH

4

EXERCICE 2 (les différentes questions de cet exercice peuvent être traitées séparément) 1°) L’acide ascorbique absorbe la lumière à plusieurs longueurs d’onde. Son coefficient d’extinction molaire à 265 nm est de 14,9 mM-1cm-1. Calculez la concentration molaire en acide ascorbique si la lecture au spectrophotomètre a donné une absorbance de 0,298 (épaisseur de la cuve 1cm) 2°) Vous avez réalisé une gamme étalon permettant grâce à une réaction colorimétrique de relier une concentration en protéine à une absorbance. Vous obtenez les résultats suivants :

Concentration en protéine (μg.mL-1) 0 10 20 40 60 80 100

Absorbance à 540 nm 0 0,028 0,055 0,107 0,155 0,210 0,250

Après avoir tracé la droite d’étalonnage, déterminez la concentration en protéine d’un échantillon dont l’absorbance est de 0,133 en sachant que l’échantillon a été dilué 5 fois (1/5) avant de mesurer l’absorbance au spectrophotomètre. JUIN 2007

20 5

C 2 D

H L 6 L A C T O S E

O E 4 9 L 8 1 E L E C T R O N E G A T I V I T E 7 A D N

E I M I O L

S T 3 A M Y L O P E C T I N E L

T H H A O

E I I M S

R N 17 10 S A P O N I F I C A T I O N

O E E H N E 19

L 13 E N A N T I O M E R E R D

Z 14 L 16 E P I M E R E S

Y A E 12 E N

18 A M Y L O S E C A

E A 11 Y T

N T S U

15 I N H I B I T E U R R

N Y E A

E M I T

I N I

N E O

E N 1 : tendance qu’a un élément à attirer le doublet de liaison vers lui dans sa liaison covalente avec un autre élément 2 : c’est aussi la phosphatidylcholine 3 : un composant ramifié de l’amidon 4 : ces composés sont à la fois hydrophiles et hydrophobes 5 : unité de masse moléculaire 6 : disaccharide composé de glucose et de galactose 7 : molécule stable qui porte notre patrimoine génétique 8 : théorie permettant d’expliquer le comportement d’enzyme dont la cinétique n’est pas michaelienne 9 : molécule indispensable à un organisme mais ne produisant pas d’énergie 10 : réaction permettant la synthèse de savon

5

11 : base hétérocyclique constitutive de l’ADN 12 : acide aminé possédant une fonction thiol 13 : isomère non superposable à son image dans un miroir 14 : acide aminé symbolisé par A 15 : molécule pouvant réduire la vitesse de réaction d’une enzyme 16 : 2 structures ne différant entre elles que par la configuration spatiale d’un seul carbone asymétrique dans une molécule qui en contient plusieurs 17 : catalyseur biologique 18 : constituant non ramifié de l’amidon 19 : perte de la structure tridimensionnelle d’une protéine liée à sa perte d’activité biologique 20 : lipide polycyclique présent dans les membranes eucaryotes

II Au cours d’un TP de biochimie, un étudiant de L1 tente de caractériser les paramètres enzymatiques de la

malate déshydrogénase extraite de la feuille de Maïs. La mesure de cette activité enzymatique est réalisée par spectrophotométrie, à 25°C dans un milieu tamponné (TRIS 10mM, EDTA 1mM, dithiotréitol 1mM) à pH 7.6. En présence d’oxaloacétate (substrat), la quantité de NADH consommée par l’extrait enzymatique est mesurée par spectrophotométrie à 340nm. L’étudiant réalise une étude de la vitesse de réaction en fonction de la concentration de substrat. Pour cela différents volumes de la solution mère d’oxaloacétate (à 10 mM) sont ajouté dans une cuve de spectrophotométrie (volume de mesure 3 mL).

Tube n° 1 2 3 4 5 Volume d’oxaloacétate 3µL 7,5 µL 15 µL 30 µL 300µL

Concentration finale d’oxaloacétate (mM) 0.01 0.025 0.05 0.1 1 V0 (µmol.min-1) 0.18 0.4 0,67 1 2

1 - Calculer les concentrations finales d’oxaloacétate présentes dans chaque tube. 2 - En traçant un premier graphe, peut-on déterminer même de manière approximative les différents paramètres caractérisant cette enzyme?

Si oui, donner ces valeurs. 3 - Comment déterminer avec précision ces mêmes valeurs ? 4 - Tracez le ou les graphes nécessaires pour mesurer ces paramètres et les comparer aux résultats précédents. Données : 1/0,18 = 5,5 et 1/0,67 = 1,5

III - Un peptide P est constitué de 11 résidus d’acide aminé.

- Après action de la trypsine, on obtient 3 peptides qui sont séquencés suivant la technique récurrente d’Edman : A : Pro-Trp-Gly-Arg B : Ala-Glu-Phe-Asp-Lys C : Thr-Ser - Après action de la chymotrypsine, on obtient 3 peptides qui sont séquencés suivant la technique récurrente d’Edman :

X : Gly-Arg-Thr-Ser Y : Ala-Glu-Phe Z : Asp-Lys-Pro-Trp

Parmi les peptides trypsiques et chymotrypsiques, quel est celui qui se trouve en position N-terminale de P ? Justifiez. Même question pour le peptide en position C-terminale de P ? Justifiez. Quelle est la séquence du peptide P ?

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JANVIER 2008 I – Questions de cours 1 - Qu’est-ce qui caractérise une molécule hydrophile ? 2 - Dessinez une molécule de saccharose et donnez-en le nom systématique. 3 - Considérant une solution d’acide caractérisé par un pKA :

R-COOH RCOO- +H+ Donner l’équation d’Henderson-Hasselbalch reliant les concentrations de la forme acide et de la forme base conjuguée en fonction du pH. 4 – Quels sont les sucres qui apparaissent dans une solution alcaline de fructose (nom, formules linéaires et cycliques de composés) ? 5 – Ecrire la formule d’une phosphatidyl-choline à pH 7, en précisant le nom des liaisons existantes (les placer sur la formule) et en justifiant son état ionique. Quel est l’autre nom de la phosphatidyl-choline et quelle est son utilisation dans l’industrie alimentaire ? Exercice Le glucose peut être oxydé par l’intermédiaire d’une enzyme, la glucose oxydase, en acide gluconique. 1 – Dessinez une molécule d’acide gluconique en projection de Haworth. Lors de cette oxydation, de l’eau oxygénée est libérée. Cette eau oxygénée en présence de peroxydase oxyde par hydroxylation un chromogène réduit incolore en un dérivé oxydé coloré (rose). Cette réaction est mise à profit pour doser le glucose en solution. L’intensité de la coloration, proportionnelle à la concentration en glucose, peut être mesurée au spectrophotomètre. Nous nous proposons de déterminer la concentration de glucose d’une solution inconnue (X) grâce à une solution de concentration connue (C) de concentration 1 g.L-1 préalablement diluée au 1/10. Une gamme d’étalonnage est réalisée en prenant les volumes suivant de la solution C diluée. N° tube 1 2 3 4 5 6

Volume de C (mL) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Volume d’H2O (mL) 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1

2 – Quelle est la concentration de glucose dans chaque tube ? N° tube 1 2 3 4 5 6

Concentration (mg.mL-1

)

Après avoir ajouté 5 mL de réactif (qui contient les enzymes et le chromogène réduit) et laissé incuber 30 minutes à 37°C, l’absorbance de chaque tube lue à 510 nm est reportée dans le tableau ci-dessous. N° tube 1 2 3 4 5 6

Absorbance (U.A.) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

A partir de la solution mère X, une dilution au 1/10 est également réalisée. Plusieurs dilutions de la solution X diluée ont été réalisées, mises à incuber en même temps que les tubes précédents et leur absorbance mesurée : N° tube 7 8 9

Volume de X (mL) 0,2 0,4 0,8

Volume d’H2O (mL) 1,8 1,6 1,2

Absorbance (U.A.) 0,12 0,24 0, 48

3 - Tracer la droite d’étalonnage en prenant 1cm = 0,002 mg.mL-1 et 1cm = 0,04 UA

4 - Quelle est la concentration des tubes 7, 8 et 9 ? N° tube 7 8 9

Concentration (mg.mL-1

)

5 - En déduire la concentration de la solution X de départ.

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MAI 2008 QUESTIONS DE COURS (sur 10 points) 1 - Quels sont les 2 paramètres qui caractérisent une enzyme. Quelle relation sous forme d’équation existe entre ces paramètres ? Comment les obtient-on graphiquement ? 2 - Donnez le nom général et un exemple (nom et formule à pH = 7) des éléments de bases qui, enchaînés les uns aux autres, permettent d’obtenir les classes de molécules suivantes :

- Les protéines - Les acides nucléiques

3 - Quel type de liaison retrouve-t-on pour enchaîner ces molécules pour former les macromolécules déjà citées ? Dessinez schématiquement cette liaison.

- Les protéines - Les acides nucléiques

4 - Quelle est la principale force stabilisatrice des structures secondaires ? - des protéines - des acides nucléiques ?

EXERCICES (sur 10 points)

I - On veut déterminer la vitesse initiale d’une réaction enzymatique. La quantité de substrat transformée en

fonction du temps est donnée dans le tableau suivant :

Temps (minutes) 0 1 2 3 5 10 20

Quantité de substrat transformé (nmoles) 0 30 60 90 110 170 230

a - Pendant combien de temps la vitesse de la réaction peut être assimilée à V0, vitesse initiale de la réaction ?

b - Calculez cette vitesse initiale.

II - On dispose d’un mélange de quatre protéines globulaires : La protéine A a une masse moléculaire de 15000 Da, un pHi = 6 ; elle est constituée d’une seule sous unité. La protéine B a une masse moléculaire de 15000 Da, un pHi = 4 ; elle est constituée d’une seule sous unité. La protéine C a une masse moléculaire de 80000 Da, un pHi = 8 ; elle est constituée de deux sous unités identiques reliées par un pont disulfure. La protéine D a une masse moléculaire de 60000 Da, un pHi = 7 ; elle est constituée d’une seule sous unité.

1°) Ces protéines sont soumise à une chromatographie par tamis moléculaire qui sépare les protéines globulaires entre 10 000 et 100 000 Da de masse moléculaire. Enumérer les protéines dans leur ordre de sortie de la colonne de chromatographie. Justifiez.

2°) D’autre part, le mélange de ces protéines est soumis à une électrophorèse bi-dimensionnelle (électrofocalisation suivie d’une électrophorèse en présence de SDS). Identifier les spots sur le gel ci-dessous après avoir rappelé le principe de cette technique. Justifiez.

3°) Le mélange de ces protéines est soumis à une électrophorèse sur gel de polyacrylamide en condition dénaturante avec et sans β-mercaptoéthanol. Faire un schéma du résultat de l’électrophorèse dans les deux conditions en précisant le sens de migration, le dépôt et la polarité du gel. Justifiez.

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JUIN 2008 –PREMIER SEMESTRE QUESTIONS DE COURS (sur 10 points) I – Qu’obtient-on par oxydation d’un alcool primaire ? Donner un exemple (on peut n’écrire que la formule de la

fonction alcool associée à un radical R et indiquer ce que cette fonction devient).

II – Ecrire la formule de l’acide phosphorique et de l’acide phosphatidique à pH = 7,0 en justifiant l’état

d’ionisation de ces molécules.

III – Qu’est-ce qu’une gamme d’étalonnage ? A quoi sert-elle ? Donner un exemple (vu en TP).

EXERCICES (sur 10 points)

I - ANALYSE D'UN MÉLANGE D'ACIDES GRAS Les acides gras d'un mélange à analyser sont transformés en esters méthyliques et soumis à une chromatographie en phase gazeuse (CPG). On compare l'enregistrement obtenu (fig. 1) avec celui obtenu dans les mêmes conditions avec un mélange d'esters méthyliques d'acides gras témoins (fig. 2).

1. Rappeler le principe de la chromatographie en phase gazeuse. Expliquer l’ordre de sortie des acides gras dans l'enregistrement de la figure 2.

2. Par comparaison des figures 1 et 2, quels peuvent être les acides gras X1 et X2 ? 3. L’indice d’iode de ces deux acides gras a été mesuré : l'acide gras X1 a un indice d'iode nul ; l'acide X2 a

un indice d'iode non nul. En déduire de ces données le nom et donner la formule des acides gras du mélange.

II - Le pouvoir rotatoire spécifique pour une solution fraîchement préparée de glucose diminue et se stabilise après un certain temps à +52,7°.

1. Rappeler ce qu’est le pouvoir rotatoire et à quelle caractéristique de la molécule il est relié. 2. Quel phénomène se traduit par le changement de pouvoir rotatoire observé ? 3. Après avoir écrit la formule des molécules de α-D-glucose et de β-D-glucose, calculez les proportions des

deux formes α et β du glucose à l'équilibre sachant qu’une solution de glucose à l’équilibre présente un pouvoir rotatoire de 52,7 °.

Données: Le pouvoir rotatoire spécifique de l’ α-D-glucose est de +112,2 ° celui du β-D-glucose est de +18,7°. Il n’y a pas de formule magique à connaître. Il suffit de savoir que les pouvoir rotatoires s’additionnent. Si vous avez des difficultés avec les calculs, vous pouvez faire les approximations suivantes :

pouvoir rotatoire spécifique de l’ α-D-glucose = + 120 °,

pouvoir rotatoire spécifique du -D-glucose = + 20 ° et la solution de glucose présente un pouvoir rotatoire de 50°.

Figure 1 Figure 2

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JUIN 2008 –DEUXIEME SEMESTRE

QUESTIONS DE COURS (sur 10 points)

I – Lors de la détermination de la structure primaire d’une protéine, on utilise certains réactifs ou enzymes. 1°) Qu’est-ce que la structure primaire d’une protéine ? 2°) Citez une enzyme protéolytique en précisant ses caractéristiques de spécificité.

3°) Quelle est l’action du -mercaptoéthanol ?

II – Les acides nucléiques. 1°) Quelles sont les caractéristiques importantes de la structure tridimensionnelle de l'ADN selon Watson et Crick ? 2°) Comment appelle-t-on les enzymes qui hydrolysent l'ADN ? Indiquer quel type de liaison est coupé.

EXERCICES (sur 10 points)

I - Interprétez les effets du pH sur l’activité des 3 enzymes suivantes : papaïne, pepsine et trypsine.

II – On veut séparer les acides aminés d’un mélange par chromatographie sur colonne de résine échangeuse d’ions. Ces acides aminés sont dissous à pH = 1 et sont les suivants :

Histidine : pK = 1,8/6/9,2 Lysine : pK = 2,2/9,2/10,5 Tyrosine : PK = 2,2/9,2/10,1 Acide Glutamique : pK = 2,1/4,1/9,5

1°) Donner le principe de cette méthode de chromatographie. 2°) Quel type de colonne doit-on choisir pour la séparation envisagée ? Justifier.

3°) Pour chaque acide aminé, donner la formule du zwitterion. 4°) Calculer le pHi de chaque acide aminé en expliquant le raisonnement.

5°) Donner l’ordre de sortie de ces acides aminés en bas de la colonne. Justifier. NOVEMBRE 2008 – DS1

QUESTIONS DE COURS (sur 10 points)

1 – Qu’est-ce qu’une solution tampon ? 2 – Quelle est la propriété de l’eau qui donne à ce liquide ses caractéristiques originales ? 3 – Qu’est-ce que deux molécules épimères ? Donner un exemple. 4 – Dessinez le D-glucose sous forme linéaire et cyclique. Donner son nom complet sous forme cyclique.

Cette molécule est-elle hydrophile ou hydrophobe ? Pourquoi ? 1 – Citer un type de chromatographie et expliquez son principe.

Exercice 1

CH3 - CH - COOH

H,OH

CH2OH

O

NH - CO - CH3

OHO

Sur les molécules suivantes, indiquez les fonctions suivantes (vous pointerez une flèche sur la fonction et mettrez la lettre correspondante), - A : fonction aldéhyde

- B : fonction cétone - C : fonction acide carboxylique - D : fonction alcool primaire - E : fonction ester

- F : fonction amine - G : fonction amide - H : fonction alcool secondaire - I : fonction éther - J : fonction hémiacétalique

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CH2OH C = O

HO – C C – OH C – OH CH2OH

Exercice 2

Lors d’une électrophorèse sur couche mince, on se propose de séparer le glucose, la glucosamine (pKA 11,5) et

l’acide D-glucuronique (pKA 4). Après avoir donné les domaines de prédominance de ces trois molécules, attribuez à chacune d’entre elles sa place sur l’électrophorégramme et indiquez clairement le dépôt, l’anode et la cathode.

JANVIER 2009 – DS2 1 - Faire un schéma comparatif de la phosphatidylcholine et de la shingomyéline en faisant ressortir les similitudes et les différences. Préciser de quelles molécules simples participent à la formation de ces composés et quelles liaisons relient ces dernières.

2 - La publicité pour les compléments alimentaires riches en oméga 3 et oméga 6 envahit notre univers. De quelles molécules s’agit-il précisément (nom et formule) ? Pourquoi faut-il en consommer ? 3 - Le lactose

Dessinez une molécule de lactose et donner son nom systématique.

Cette molécule est-elle capable de réduire la liqueur de Fehling ? Justifiez votre réponse.

Quels seront les produits obtenus à partir d’une solution de lactose soumise à une réduction suivie d’hydrolyse acide ?

EXERCICE n° 1 : CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE On soumet un extrait d'acides gras de triglycérides sériques (= du sérum) à une estérification par le méthanol en présence de catalyseurs appropriés. Les esters méthyliques obtenus sont soumis à une chromatographie en phase gazeuse (CPG) sur une colonne imprégnée de graisses siliconées (phase stationnaire apolaire). On obtient

le chromatogramme suivant :

La référence par rapport à des acides gras étalons nous indique la présence d'acide laurylique (C12:0), d'acide myristique (C14:0), d'acide palmitique (C16:0), d'acide palmitoléique (C16:1), d'acide stéarique (C18:0), d'acide oléique (C18:1) et d'acide linoléique (C18:2).

1. Rappeler le principe de la chromatographie en phase gazeuse.

O

CH2OH

OH

OH

OH

= O

A B C

+ -

1 2

3

4

5

6

7

11

2. A quels pics correspondent les différents acides gras indiqués ci-dessus ? Donner la formule développée de chacun des acides gras.

3. En utilisant les données du chromatogramme, indiquer en pourcentage la composition des triglycérides analysés en acides. Les pics étant très étroits on considérera que la concentration est proportionnelle à la hauteur. Si vous ne pouvez pas calculer le pourcentage de façon précise puisque vous n’avez pas de calculette, indiquer le calcul qu’il faudrait faire.

EXERCICE n°2 : CONCENTRATIONS Sachant que le glucose a une masse molaire de 180 g.mol-1, quelle est la concentration en M :

d’une solution contenant 9 g.L-1

d’une solution contenant 50 mmoles dans 100 mL d’H2O ?

EXERCICE n°3 : ÉLECTROPHORÈSE

Lors d’une électrophorèse sur couche mince, on se propose de séparer le glucose, la glucosamine (pKA 11,5) et

l’acide D-glucuronique (pKA 4). Après avoir donné les domaines de prédominance de ces trois molécules, attribuez à chacune d’entre elles sa place sur l’électrophorégramme et indiquez clairement le dépôt, l’anode et la cathode.

QUESTIONS DE COURS

1 – Les ponts disulfures

Dessinez un pont disulfure avec les 2 acides aminés correspondants.

Dans quelles conditions les ponts disulfures se forment –ils ?

Quel réactif peut-on utiliser pour les rompre ?

2 – Structure primaire des protéines

Comment appelle-t-on le premier résidu d’une protéine ? Pourquoi ? Mêmes questions avec dernier résidu ?

Citez 2 enzymes protéolytiques en précisant leur spécificité d’action.

3 – Structure secondaire des protéines :

Qu’appelle-t-on structure secondaire d’une protéine ?

Quelle est la principale force qui maintient la structure secondaire des protéines ?

EXERCICES I - Après avoir rappelé quelle forme d’un acide aminé le pH isoélectrique (pHi) caractérise, et donné les domaines de prédominance de chacun des acides aminés suivants, calculez les valeurs des pHi de ces acides aminés à partir des valeurs des pK des groupements ionisables à 25°C.

pK1 (COOH) pK2 (NH2) pKR (chaîne latérale)

Asp (D) 2,0 9,9 3,9 His (H) 1,8 9,2 6,0 Tyr (Y) 2,2 9,2 10,1

II – Une protéine P contient 0,905 % en poids de tyrosine ? Sachant que la masse molaire de la tyrosine est 181 g.mole-1, calculer la masse molaire minimale de P.

La masse molaire de P a été déterminée par chromatographie d’exclusion de gel. Il a été trouvé une valeur approximative de 80 000g mole-1.

- Donner brièvement le principe de cette méthode.

A B C + -

12

- En déduire le nombre de tyrosines contenues dans P.

L’absorbance à 295 nm d’une solution très basique de P donne 0,24. Étant donné que la tyrosine est le seul acide aminé aromatique de P, calculer la concentration de la tyrosine dans la solution, sachant que le

coefficient d’absorption molaire est : 295 = 1200 L .mol-1.cm-1 (épaisseur de la cuve : 1 cm). - Pourquoi mesure-t-on l’absorbance à 295 nm ? - En déduire la concentration de P dans la solution.

III – Détermination de la structure d’un hexapeptide P 1°) L’action ménagée sur ce peptide du réactif d’Edman permet de mettre en évidence du PTH-Asp. Une hydrolyse totale du peptide restant en milieu HCl 6N à chaud aboutit à l’identification des acides aminés suivants : Phénylalanine, Méthionine, Tyrosine, Lysine. Ils sont tous à la même concentration ; un seul acide aminé est à la concentration double des autres.

Quelles conclusions peut-on tirer de ces expériences ? Pourquoi ? 2°) Le traitement de P par la chymotrypsine permet d’obtenir trois dipeptides B, C et D.

Après avoir rappelé le rôle de la chymotrypsine, quelles conclusions-pouvez-vous tirer ? 3°) L’action de la trypsine sur P libère deux peptides E et F. Une action très brève de la carboxypeptidase sur E et F permet d’identifier respectivement la Lysine et la Tyrosine. Rappeler le rôle de la trypsine et celui de la carboxypeptidase. Conclusions ? L’action ménagée du réactif d’Edman sur E et F libère respectivement du PTH-Asp et du PTH-Tyr. Conclusions ? 4°) Donner la structure de l’hexapeptide P. QUESTIONS DE COURS I – LES ACIDES NUCLEIQUES 1. Donner le nom et la position de la liaison unissant la base avec le sucre dans l'adénosine et la cytidine. 2. Quel type de liaison unit les nucléotides dans les chaînes polynucléotidiques ? Quels carbones sont impliqués dans cette liaison ? 3. Quel type de liaison joue un rôle prépondérant dans la structure secondaire des ADN ? 4. Indiquer les formes caractéristiques de la structure tertiaire de l’ADN lorsqu’il est :

(a) sous forme linéaire et (b) sous forme circulaire.

II – Acides aminés, Protéines et Enzymologie 1. Parmi les AA suivants, quel est celui (ou ceux) qui absorbe(nt) dans l’UV à 280 nm et celui (ou ceux) qui est (sont) chargé(s) positivement à pH 7 ? Justifiez. a) Asparagine b) Histidine c) Méthionine d) Proline e) Tryptophane 2. Parmi les acides aminés ci-dessous, indiquez celui qui renferme un pont disulfure : a) La Méthionine b) La Proline c) La Cystéine d) La Cystine e) L’Histidine 3. Pour un pH inférieur à son pHi, une protéine sera-t-elle chargée globalement positivement ou n 4. Pourquoi les réactions enzymatiques se font-elle à une température contrôlée ? EXERCICE I La composition, en bases, d’ADN d’origines différentes a été mesurée à 2% près.

ADN %A %C %G %T A 21 28 29 22 B 23 24 28 35 C 18 31 32 19 D 33 17 18 32

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1) Calculer le pourcentage de (A + T) pour chacun de ces ADN. 2) Dans les mêmes conditions expérimentales, on prépare, pour chacun des ces ADN, une solution dont l’absorbance est de 1,0 U.A. Une dénaturation de ces différents ADN est réalisée par chauffage progressif et, en même temps, l’absorbance de chaque solution est mesurée. Les résultats obtenus sont présentés ci-dessous:

3) Expliquez le phénomène observé. 4) A quels ADN correspondent les courbes 1, 2, 3 et 4 ? Justifier votre réponse. EXERCICE II L’activité d’une enzyme a été caractérisée en absence et en présence d’un inhibiteur. Les différents dosages effectués en absence d’inhibiteur sont consignés dans le tableau suivant :

Concentration de substrat (µmol.L-1)

0 1 2 5 10 20 50 100 200 400 600

Vitesse initiale (µmol.L-1.min-1)

0 0,26 0,40 0,57 0,66 0,73 0,77 0,78 0,80 0,80 0,80

1) Déterminer, sans aucun graphique et en utilisant des unités correctes, les valeurs des constantes Vmax et KM. Justifier. Des dosages similaires ont été effectués en présence d’un inhibiteur et sont consignés dans le tableau suivant :

Concentration de substrat (µmol.L-1)

0 1 4 8 16 30 50 100 400 600 800

Vitesse initiale (µmol.L-1.min-1)

0 0,16 0,40 0,53 0,64 0,70 0,74 0,77 0,80 0,80 0,80

2) Déterminer, toujours sans aucun graphique et en utilisant des unités correctes, les valeurs de V’max et K’M. Justifier. De quel type d’inhibiteur s‘agit-il ici ? JUILLET 2009 –Premier Semestre QUESTIONS DE COURS I – LES GLUCIDES 1. Donnez la définition d’un glucide. 2. Dessinez une molécule de ribose sous forme linéaire et cyclique et numérotez les carbones. 3. Dans quelle macromolécule biologique retrouve-t-on le ribose ? 4. Indiquez, en face des couples suivants, ceux qui sont anomères, épimères ou énantiomères* :

D-glucopyranose et L-glucopyranose : D-glucopyranose et D- fructofuranose : D-glucopyranose et D-glucomannose :

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α- D-glucopyranose et β- D-glucopyranose : *Si aucun de ces termes ne s’applique à ces couples, indiquez : RIEN en toutes lettres II – LIPIDES 1. Ecrire la formule semi-développée d’un acide gras polyinsaturé possédant 18 atomes de C et trois doubles liaisons dont la première est située entre les carbones 9 et 10. Donner son nom. 2. Préciser en justifiant la réponse, le caractère hydrophile, hydrophobe ou amphiphile des composés suivants : un triglycéride (triacylglycérol), un glycérophospholipide, le cholestérol. EXERCICE I Soit un mélange constitué de trois glycérophospholipides :

- la phosphatidylcholine - le phosphatidylglycérol - la phophatidylsérine

1. Donnez les formules de ces trois composés* en mettant en évidence les liaisons caractéristiques 2. Quel est l’état d’ionisation à pH 7,0 de chacun de ces lipides ? Justifiez. 3. Une électrophorèse de ce mélange est réalisée à pH 7,0. Dessinez l’électrophorégramme obtenu en indiquant en toutes lettres ANODE et CATHODE. Justifiez le sens de migration observé pour chacun des lipides. *Le glycérol : CH2OH – CHOH – CH2OH La sérine : CH2OH – CH – COOH NH2 La choline : CH2OH – CH2N

+(CH3)3 EXERCICE II Soit le trisaccharide suivant : 1. Donnez la nomenclature complète de ce glucide. 2. Ce glucide est-il ou non réducteur ? Justifiez. 3. Quelles enzymes sont susceptibles d’hydrolyser les liaisons osidiques de ce glucide ? Justifiez et indiquez sur le schéma quelle liaison est hydrolysée par quelle enzyme. 4. Quels seraient les produits obtenus par méthylation suivie d’hydrolyse (noms et formules) ? JUILLET 2009 –Second Semestre QUESTIONS DE COURS

I – LES ACIDES AMINÉS, LES PEPTIDES, LES PROTÉINES

1. Quel est le pH d’une solution d’acide aminé dans l’eau pure ? Sous quelle forme d’ionisation se trouve alors l’acide aminé ?

O

O

O

O

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

O

15

2. Donner l’allure sur un même graphique des courbes de titrage de l’histidine par HCl et par NaOH en y plaçant les différents pKs (1,8 ; 6,0 ; 9,2). En déduire si le noyau imidazole de l’histidine est acide ou basique.

3. Pourquoi la liaison peptidique est-elle plane ?

II– ENZYMOLOGIE

1. Donnez l’équation de Michaelis-Menten. 2. Définissez le Vmax et le KM d’un couple enzyme-substrat.

EXERCICE 1 Soit un hexapeptide P dont on veut déterminer la structure primaire. Pour chacune des expériences, vous rappellerez brièvement le rôle des réactifs utilisés et vous tirerez le maximum de conclusions permettant d’expliquer la structure.

1. L‘action du réactif d’Edman permet d’identifier un PTH-Arg. 2. Une hydrolyse acide totale de P permet d’obtenir un mélange équimoléculaire des acides aminés

suivants : Arg, Lys, Met, Tyr et Val. 3. L’action de la trypsine sur P libère un acide aminé et un pentapeptide P’. L’action ménagée de

l’aminopeptidase sur P’ libère une tyrosine 4. L’action du bromure de cyanogène sur le peptide P libère deux tripeptides. 5. L’hydrolyse par la chymotrypsine du peptide P génère 3 dipeptides. 6. Quelle est la séquence du peptide P ?

EXERCICE 2 La technique de Sanger a été utilisée pour déterminer la séquence d’un brin d’ADN X. L’autoradiographie obtenue est la suivante :

1 - Donner brièvement le principe de cette méthode. 2 - Préciser les positions de l’anode et de la cathode (écrire anode et cathode sur l’autoradiogramme). 3 - Déterminer la séquence du brin d’ADN X et préciser où se trouvent l’extrémité 3’ et l’extrémité 5’ de

cette séquence. 4 - Après avoir écrit la séquence de l’ADN double brin correspondant, indiquer si cette séquence

renferme un palindrome. Justifier.

ddA ddT ddCA

ddG