L1-09-10-Molecule-TD3 Ionisation AA

LV1 Module-Molécules de la vie
Travaux Dirigés n°3 Ionisation
des Acides Aminés.
Par commodité, les valeurs de pKa des différentes fonctions ionisables sont les suivantes
pour l'ensemble des exercices:
 COOH : 2,3 NH3+ : 8,9 Phénol : 10,0
 COOH : 3,9 NH3+ : 10,5 Imidazole : 6,5
 COOH : 4,2 Thiol : 8,0 Guanidinium : 12
EXERCICE 1
Combien de polypeptide différent de 61 résidus peut on former en utilisant les 20
acides aminés naturels.
EXERCICE 2
Un mélange des acides aminés suivant est soumis à une électrophorèse sur papier à pH 3.9
et à pH 10.
Ala, Arg, Glu, Ser, Phe, Asp, Leu et His.
1) Quels acides aminés migreront vers la cathode (-), vers l’anode (+) ?
2) Avec cette fois ci un mélange Ala, Glu, Val, Lys et Thr à pH = 6. Faire le profil de
séparation sur papier après coloration à la ninhydrine. Indiquer l’anode, la cathode,
l’origine et la position de tous les acides aminés
( la ninhydrine colore les acides aminé en réagissant avec la fonction -amine libre)
EXERCICE 3
Les acides aminés peuvent occasionnellement servir de tampon. Un tampon est
une solution qui résiste aux changements de pH lorsqu’un acide ou une base sont ajouté. La
zone de pH pour laquelle un tampon est actif se défini habituellement comme pKa +1 à
pKa-1.
1) Indiquer la zone tampon de Gly, Asp et Lys.
2) Choisir un acide aminé pour tamponner une solution à pH = 4, pH = 6, pH = 9 et pH =
11
3) Vous attendez vous à ce qu’une protéine contenant 100 acides aminés soit un aussi bon
tampon que le mélange de ses constituants à une concentration molaire équivalente ?
Expliquez pourquoi.
EXERCICE 4
Chaque groupement ionisable d'un acide aminé a deux états d'ionisation possibles : chargé
et non chargé.
1. Ecrire les différents états d'ionisation des amino-acides suivants: Gly, Glu, His, Pro, Tyr,
Cys, Lys.
2. Déterminer leur charge nette pour chaque forme d'ionisation.
3. Calculer la valeur du point isoélectrique (PI) de ces acides aminés en rappelant la
formule utilisée.
4. Calculer la fraction qui est neutre, anionique et cationique pour ces acides aminés à pH
7,0 (seulement si celle ci est présente à plus de 1% soit un pH+/- 2 par rapport au pKa).
Démontrer la formule utilisée.
5. Indiquer quel est l'état d'ionisation majoritaire pour chaque acide aminé à pH 1, pH 4,
pH=pI, et pH 10.

EXERCICE 5 : Un dipeptide…
1- Ecrire la formule développée du dipeptide : Asp -Phe.
2- Ecrire les formes ioniques possibles de ce dipeptide. Calculer son pI.
Le pH d'une solution 0.1M du dipeptide est ajusté à 1.
3- Calculer la concentration des formes ioniques présentes à ce pH.
4- Combien de moles de NaOH devra-t-on utiliser pour titrer complètement les fonctions
acide de la molécule placées dans les conditions initiales décrites ci-dessus ?
6- Combien de moles de NaOH devra-t-on ajouter pour passer de ces mêmes conditions
initiales au pH du point isoélectrique ?Quand la fonction acide du résidu Phe est méthylée, on
obtient l'aspartame. L'aspartame est un édulcorant de synthèse, découvert en 1969. Son
pouvoir sucrant est très grand puisque cette molécule est plus de 100 fois plus sucrée que le
saccharose.
7- Ecrire la formule chimique de l'aspartame et calculer son pI.
EXERCICE 6
A partir d’une solution contenant 0.1
mole d’Alanine ajustée à pH = 0.5 avec
de l’acide hydrochlorique (HCl), vous
rajouter progressivement une forte base,
la soude (NaOH).
Dessiner la courbe de titration
(abscisse = moles de NaOH, ordonnée =
pH) montrant toute les inflexions. Pour
vous aider à la tracer calculer
précisément plusieurs point remarquable
de cette courbe (pH= pKa-1, pH = pKa
et pH = pKa+1).
EXERCICE 7
Un analyseur d'amino-acides est un appareil qui permet de séparer les acides aminés par
chromatographie d'échange d'ions et de déterminer leur rapport molaire. La résine
échangeuse de cations utilisée comporte des billes de polystyrène contenant des
groupements sulfonates (SO3- ) covalement liés aux noyaux phényls. Deux types majeurs
d'effets sont utilisés pour séparer les arnino-acides : interactions électrostatiques avec le
groupement SO3- et interactions hydrophobes avec le noyau phényl apolaire.
Sachant que le pH de la colonne est maintenu à pH 7,0 à l'aide d'un tampon approprié, quel
sera l'ordre d'élution pour les couples d'acides aminés suivants: Asp/Lys, Arg/Met,
Gly/Leu, Tyr/Phe, et Lys/His ?
EXERCICE 8 : Tétrapeptide d’histone
Arg- Gly-Lys-Gly . Ce fragment provient de l'histone IV de thymus. Les histones sont des
protéines qui contiennent beaucoup de résidus lysine ou arginine et sont associées avec l'ADN
dans la fibre de chromatine.
1- Ecrire la formule développée du tétrapeptide
2- Ecrire les formes ioniques possibles en fonction du pH de la solution
3- Calculer le point isoélectrique du tétrapeptide
4- Quelle est la charge nette du peptide à pH 7
5- Indiquer les sites de coupure du peptide par : (a) la trypsine (b) la chymotrypsine
6- À partir résultats précédents, proposer une explication pour définir le type d'interaction
entre histone et ADN.