19 avril O7

UNIVERSITE D’AUVERGNE
INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT DE GENIE BIOLOGIQUE
Aurillac 2006-2007
Biochimie première année- Contrôle du 19 avril 2007
I-
ENZYMOLOGIE. Durée 1 heure, Note/20
1. Relation de Michaelis-Menten pour un enzyme caractérisé par une kcat de 30 s-1 et
une KM de 0,005 M
Quelle est la concentration molaire de l’enzyme si la vitesse maximum de la
réaction catalysée par cet enzyme est de 180 µM.min-1 ? (note/4)
A quelle concentration du substrat la vitesse de la réaction sera-t-elle égale au
quart de la vitesse maximum ? (note/3)
Déterminer la fraction de l’enzyme sous forme de ES dans chacun des cas
suivants : [S] = 0,5KM, 2KM, 10KM (note/3)
2. Inhibition enzymatique
La représentation graphique de Lineweaver-Burk d’une cinétique enzymatique en
présence d’inhibiteurs donne les résultats suivants :
Inhibition Enzymatique
0,5
1/v, (µmol/min)-1
0,4
Sans
inhibiteur
0,3
0,1125
Inhibiteur A.
[A] = 2 mM
0,2
0,0223
Inhibiteur B.
[B] = 100 µM
0,1
0,0
-0,2
-0,1015
0,0
-0,0333
0,2
0,4
1/[S], µM
-1
Quels sont les types d’inhibition en présence ? (note/5)
En tenant compte des valeurs portées sur le graphique, calculer les
constantes d’inhibition. (note/5)
BIOCHIMIE 1ère ANNEE
Contrôle du 19 avril 2007
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II-
BIOÉNERGÉTIQUE, Durée 1 heure, Note/20
1. Variation d’énergie libre
Calculer les ∆G°’ des réactions suivantes : (note/5)
- Phosphocréatine + ADP créatine + ATP
- ATP + fructose ADP + fructose-6-phosphate
Calculer la variation de l’énergie libre (∆G) de la réaction
Phosphocréatine + ADP créatine + ATP qui a lieu dans les conditions
cellulaires d’un neurone à 25°C. (note/5)
On donne :
a) Phosphocréatine + H2O créatine + H3PO4 ;
∆G°’ = - 10,3 kcal/mol
b) Fructose-6-phosphate + H2O fructose + H3PO4 ; ∆G°’ = - 3,8 kcal/mol
c) ATP + H2O ADP + H3PO4 ;
∆G°’ = - 7,3 kcal/mol
d) Dans les neurones et à 25°C on trouve les concentrations cellulaires
suivantes : phosphocréatine (4,7 mM), créatine (1,0 mM), ADP (0,20 mM) et
ATP (2,6 mM).
e) 25 °C = 298 °K
R = 1,987cal.mol-1.K-1
2. Sens des réactions d’oxydoréduction
Laquelle des réactions suivantes, dans les conditions standard, procède-t-elle dans le
sens indiqué ?
a) Malate + NAD+ → oxaloacétate + NADH+H+. (note/2)
b) Acétoacétate + NADH+H+ → β-hydroxybutyrate + NAD+. (note/2)
+
+
c) Pyruvate + NADH+H → lactate + NAD . (note/2)
d) Pyruvate + β-hydroxybutyrate → lactate + acétoacétate. (note/2)
e) Malate + pyruvate → oxaloacétate + lactate. (note/2)
On donne :
La demie-réaction
E’0 (V)
+
Oxaloacétate + 2H + 2e → malate
- 0,166
- 0,346
Acétoacétate + 2H+ + 2e- → β-hydroxybutyrate
+
Pyruvate + 2H + 2e → lactate
- 0,185
NAD+ + 2H+ + 2e- → NADH+H+
- 0,320
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Contrôle du 19 avril 2007
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Aurillac 2006-2007
Biochimie première année- Correction du contrôle du 19 avril 2007
I1.
ENZYMOLOGIE. Durée 1 heure, Note/20
Relation de Michaelis-Menten pour un enzyme caractérisé par une kcat de 30 s-1 et une KM de 0,005
M
Quelle est la concentration molaire de l’enzyme si la vitesse maximum de la réaction catalysée par
cet enzyme est de 180 µM.min-1 ?
VM = kcat[E]0
[E]O =
VM
180 × 10−6molS.L−1.s−1
−7
=
− 1 − 1 = 10 M
kcat
60 × 30molS.mol E .s
−7
[E]O = 10 M
A quelle concentration du substrat la vitesse de la réaction sera égale au quart de la vitesse
maximum ?
v =
VM
0,005M
−3
1
1
;
= 3; [S] = 1,67 × 10 M
= 1 =
KM
4
0,005M
[S]
1+
1+
[S]
[S]
−3
[S] = 1,67 × 10− M
Déterminer la fraction de l’enzyme sous forme de ES dans chacun des cas suivants : [S] = 0,5KM,
2KM, 10KM
BIOCHIMIE 1ère ANNEE
Contrôle du 19 avril 2007
v = [ES] =
VM
[E]0
1
= 1 = 0,33
KM
3
1+
0 ,5 K M
v = [ES] =
VM
[E]0
1
= 1 = 0,67
KM
1 ,5
1+
2K M
v = [ES] =
VM
[E]0
1
= 1 = 0,91
KM
1 ,1
1+
10K M
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Biochimie première année- Correction du contrôle du 19 avril 2007 ; suite…
2.
Inhibition enzymatique
La représentation graphique de Lineweaver-Burk d’une cinétique enzymatique en présence d’inhibiteurs
donne les résultats suivants :
Résultats
Sans
InhibiteurA. Inhibiteur B.
inhibiteur [A] = 2 mM [B] = 100
µM
Inhibition Enzymatique
0,5
0,4
1/v, (µmol/min)
-1
Sans
inhibiteur
0,3
0,1125
Inhibiteur A.
[A] = 2 mM
0,2
0,0223
Inhibiteur B.
[B] = 100 µM
0,1
0,0
-0,2
-0,1015
0,0
-0,0333
0,2
0,4
KM, µM
VM, µmol/min
9,85
44,84
30,01
44,84
9,85
8,89
Inhibiteur A : - VM n'est pas modifiée mais KM
est augmentée ; c'est une inhibition compétitive.
KMapparent = KM(1+[I]/Ki) ;
30,01µM = 9,85µM(1+2mM/Ki) ;
2,05 = 2mM/Ki ; Ki = 0,98 mM
1/[S], µM-1
Inhibiteur B : - KM n'est pas modifiée mais VM
est diminuée ; c'est une inhibition noncompétitive.
VMapparent = VM/(1+[I]/Ki) ;
8,89µmol/min = 44,84µmol/min/(1+100µM/Ki) ;
4,04 = 100µM/Ki ; Ki = 24,73 µM
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Contrôle du 19 avril 2007
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II1.
BIOÉNERGÉTIQUE, Durée 1 heure, Note/20
Variation d’énergie libre
Calculer les ∆G°’ des réactions suivantes : (note/5)
1- Phosphocréatine + H2O créatine + H3PO4 ;
2- ADP + H3PO4 ATP + H2O ;
∆G°’ = - 10,3 kcal/mol
∆G°’ = + 7,3 kcal/mol
= 1+2- Phosphocréatine + ADP créatine + ATP ;
∆G°’ = - 3 kcal/mol
•
1- Fructose + H3PO4 Fructose-6-phosphate + H2O; ∆G°’ = + 3,8 kcal/mol
2- ATP + H2O ADP + H3PO4 ;
∆G°’ = - 7,3 kcal/mol
•
= 1+2- ATP + fructose ADP + fructose-6-phosphate; ∆G°’ = - 3,5 kcal/mol
Calculer la variation de l’énergie libre (∆G) de la réaction
Phosphocréatine + ADP créatine + ATP qui a lieu dans les conditions
cellulaires d’un neurone à 25°C. (note/5)
∆G = ∆G°'+RT × Ln
[Cr][ATP]
1.10−3 × 2,6.10−3
= −3000 + 1,987 × 298 × Ln
[PCr][ADP]
4,7.10− 3 × 0,2.10− 3
∆G = −2,398cal / mol
2.
Sens des réactions d’oxydoréduction
Laquelle des réactions suivantes, dans les conditions standard, procède-t-elle dans le sens indiqué ?
a) Malate + NAD+ → oxaloacétate + NADH+H+. (note/2)
b) Acétoacétate + NADH+H+ → β-hydroxybutyrate + NAD+. (note/2)
c) Pyruvate + NADH+H+ → lactate + NAD+. (note/2)
d) Pyruvate + β-hydroxybutyrate → lactate + acétoacétate. (note/2)
e) Malate + pyruvate → oxaloacétate + lactate. (note/2)
Dans les conditions standard la concentration de chacun des composés d’une réaction
d’oxydoréduction est égale à 1 M avant le démarrage de la réaction. La réaction aura lieu dans
le sens de la réduction du couple le plus oxydant (∆E’0 > 0). Par conséquent seulement les
réactions c et d se font dans le sens indiqué.
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Contrôle du 19 avril 2007
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Analyse graphique des valeurs de VM et de KM
L’étude de l’activité catalytique d’une peptidase intestinale capable d’hydrolyser
le dipeptide glycylglycine (glycylglycine + H2O → 2 glycines) donne les résultats
suivants :
[S], mM
Produit formé, µmol/min
1,5
0,21
2,0
0,24
3,0
0,28
4,0
0,33
8,0
0,40
16,0
0,45
Déterminer VM (en µmoles de substrat transformées par minute) et KM à partir de
la représentation graphique de Lineweaver-Burk.
Effets de la concentration en substrat sur la vitesse initiale de la réaction cata lysée par une peptidase intestinale
[S], mM
Produit
formé,
µmol/min
Substrat
transformé,
µmol/min
-1
1/(Substrat
transformé),
1/[S], mM
Représentation graphique de Lineweaver-Burk
de la cinétique enzymatique de la peptidase
-1
(µmol/min)
11
0
1,5
0,21
0,11
0,67
9,52
10
2
0,24
0,12
0,50
8,33
9
3
0,28
0,14
0,33
7,14
8
4
0,33
0,17
0,25
6,06
8
0,4
0,20
0,13
5,00
16
0,45
0,23
0,06
4,44
0
1/KM
7
1/VM = 3,9955
6
3,9955
5
0
4
-0,47
1/VM
1/v, (µmol/min)-1
0
3,9955
1/v = 8,5326[S] + 3,9955
3
0,47
2
VM = 0,25 µmol/min
KM = 2,14 mM
1
0
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
-1
-1/KM = - 0,47
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Contrôle du 19 avril 2007
1/[S], mM-1
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