Fascicule d`exercices de Biochimie

Fascicule d'exercices de Biochimie
Proposé par Alexandre
Ces exercices seront corrigés et expliqués dans l'armature de biochimie du 06/12/12 (avec
l'embryo et la biostat, Enjoy !). Ils ne seront pas tous corrigés à l’oral par manque de temps mais
vous aurez une correction détaillée pour chacun d'entre eux.
Préparez-les en avance pour situez vos difficultés!
Exercice type 1 : Séquence peptidique en acides aminés n°1
Exercice bilan 2 : Séquence peptidique en acides aminés n°2
Exercice type 3 : Electrophorèse
Exercice type 4 : PKA
Exercice type 5 : Enzymologie simple
Exercice type 6 : Enzymologie complexe
Exercice type 7 : Voies métaboliques n°1
Exercice type 8 : Glycogène
Exercice type 9 : Néoglucogenèse
Exercice bilan 10 : Glycérophospholipides
Exercice type 11 : Dégradation des acides gras
Exercice type 12 : Dégradation d'un acyl-CoA marqué au carbone 14
Exercice type 13 : Voies métaboliques n°2
Exercice type 14 : Cycle de Krebs avec oxaloacétate radiomarqué
Exercice type 15 : Beta-oxydation et cycle de Krebs avec un acide gras radiomarqué
Exercice type 16 : Réaction d'oxydo-réduction
Exercice type 17 : Consommation d'oxygène pendant la chaîne respiratoire
Exercice type 18 : Oxydation/réduction pendant la chaîne respiratoire
Comme d'habitude, un petit sondage pour faire les exercices que vous préférez en priorité :)
(10 choix possibles)
http://www.pixule.com/186593210631_quels-exos-souhaitezvous-voir-corriger-en-priorite-jeudien-bioch.html
Exercice type 1 : Séquence peptidique en acides aminés n°1
Le composé peptidique A contient 6 acides aminés différents dont un acide aminé sans
pouvoir rotatoire et un acide aminé qui est le précurseur de la sérotonine. Le bromure de cyanogène
sépare le composé A en un fragment B de 2 acides aminés du coté aminoterminal et d'un fragment C
de 4 AA. Le réactif d'Edman révèle la présence d'un AA hétérocyclique sur C. La trypsine provoque
une coupure dans le fragment B et dans le fragment C.
→ Parmi les séquences proposées, laquelle (lesquelles) peut (peuvent) correspondre au composé A.
A. ARG-MET-PRO-GLY-HIS-PHE
B. ARG-MET-PRO-ARG-GLY-TRP
C. LYS-MET-PRO-ARG-GLY-PHE
D. HIS-MET-PRO-ARG-GLY-PHE
E. LYS-MET-PRO-TRP-ARG-GLY
Exercice bilan 2 : Séquence peptidique en acides aminés n°2
Cet exercice est un bilan des différentes réactions chimiques pouvant agir sur une chaîne
peptidique que vous devez retenir. Vous ne retrouverez jamais une telle difficulté au concours, mais
si vous parvenez à résoudre cet exercice, les autres exos de ce type ne vous poseront aucun
problème! :)
→ Retrouver la séquence protéique du composé peptidique A (1 seule réponse possible)
1. Le composé peptidique A comporte 10 acides aminés dont 8 différents.
2. Si on réalisait une hydrolyse acide totale, un seul acide aminé serait dégradé.
3. L'action du dithiothréitol (équivalent du beta-mercaptoéthanol) sur le composé A libère un
tripeptide B du côté aminoterminal et un heptapeptide C du coté carboxyterminal.
4. L'action d'une chymotrypsine ne modifierait pas le tripeptide B mais donnerait 4 fragments dans
l'heptapeptide C (qui donnerait de carboxyterminal en aminoterminal, un acide aminé libre, un
fragment de 3 acides aminés, un fragment de 2 acides aminés et enfin un acide aminé libre).
5. L'action du réactif d'Edman sur l'heptapeptide C révèle la présence d'un acide aminé dont
l'absorbance maximale se situe à 260nm, suivi d'un acide aminé à chaîne latérale présentant une
fonction thiol ou thioether.
6. L'action de la trypsine sur le tripeptide B donnerait un fragment de 2 acides aminés du côté
carboxyterminal., et sur l'heptapeptide C elle donnerait un fragment de 4 acides aminés du coté
aminoterminal.
7. Une analyse par spectrométrie de masse nous indique la présence d'un tryptophane dans
l'heptapeptide C, qui se situe du côté aminé d'une arginine ; ainsi que la présence d'un acide aminé
sans pouvoir rotatoire dans chacun des peptides B et C et qui ne sont pas aux extrémités de ces 2
fragments.
8. L'action du bromure de cyanogène ne provoque aucune coupure supplémentaire dans les peptides
B et C mais transforme un acide aminé en homosérine dans l'heptapeptide C.
Exercice type 3 : Electrophorèse
Dressez le profil des charges électriques globales des séquences de peptides ci-dessous à
pH=1, pH=6 et pH= 12.
→ Existe-t-il un ou plusieurs pH pour lequel(s) les 3 polypeptides seront séparés sur une
électrophorèse ?
1) LYS-HIS-ARG-LYS-GLU
2) GLY-LYS-VAL-ALA-GLU
3) ASP-ARG-ASN-ALA-ASP
Exercice type 4 : PKA
Voici les valeurs de pKa pour 4 acides aminés :
pKa1 pKa2
pKa3
GLY 2,3
9,6
MET 2,3
9,2
ASP 2,2
9,8
3,9
LYS 2,2
9,0
10,5
→ De quelle manière se comporte chacun des Acides aminés ci-dessus sur une électrophorèse (dire
s'ils se comportent comme des anions / comme des cations) à pH = 1,0 ? A pH = 4,0 ? A pH = 7,0 ?
A pH = 11,0 ?
→ Existe-t-il un pH qui permettrait de distinguer de manière nette les 4 Acides aminés sur une
électrophorèse ? Si oui, lequel ?
Exercice type 5 : Enzymologie simple
Le diabète MODY-2 est dû à une anomalie de la glucokinase. Au laboratoire, nous
entreprenons d’étudier l’activité de cette enzyme, obtenue à partir de cellules d’un sujet « sain » et
d’un sujet malade, en faisant varier la concentration en substrat [S] (le substrat dans le cas présent
est le glucose) et en mesurant la vitesse enzymatique initiale (V 0). Les mesures sont réalisées dans
un volume réactionnel final de 1 ml. Les résultats sont rapportés dans le tableau ci-dessous :
[S] (mM)
0,5
1
1,5
2
3
4
8
16
Sujet sain
V0 (mM.mn-1)
0,45
0,75
0,9
1,2
1,7
2,1
2,4
2,4
Sujet malade
V0 (mM.min-1)
0,1
0,15
0,22
0,3
0,45
0,5
0,6
0,6
→ Déterminer la Vmax, la Km chez le sujet sain et chez le sujet malade.
→ Parmi les propositions suivantes indiquer la (les) bonne(s) réponse(s):
A. L’affinité de la glucokinase du sujet malade pour le glucose est inférieure à celle du sujet sain.
B. La vitesse maximale de la glucokinase du sujet malade est inférieure à celle du témoin.
C. Lorsque l’enzyme du sujet malade est saturée, l’activité enzymatique est de 6 UI (unité
enzymatique).
D. Dans le cas de la glucokinase du sujet malade, le glucose est considéré comme un inhibiteur
compétitif.
E. La réaction catalysée par la glucokinase est réversible.
Exercice type 6 : Enzymologie complexe
L'activité d'une enzyme est mesurée en fonction de la concentration en substrat en absence et
en présence d'inhibiteur. On trouve les résultats suivants :
[S] x 10-5M
Vitesses (µmoles/min)
Sans inhibiteur
Avec inhibiteur
0,3
10,4
4,1
0,5
15,3
6,4
1
22,5
11,3
3
33,8
22,6
9
40,5
33,8
→ Déterminer Vmax et Km en absence et en présence d'inhibiteur.
→ Quel est le type d'inhibition ?
Exercice type 7 : Voies métaboliques n°1
Métabolite 1
A
B
Métabolite 3
E1
E2
D
C
E
Métabolite 4
Glucose-6-phosphate
E3
F
E4
E
E8
Métabolite 2
E5
Transaldolase
Métabolite 6
F
E6
Métabolite 5
Transcétolase
Métabolite 7
E7
-C'est par le métabolite 1 que débute la glycolyse.
-L'enzyme E8 fait partie de la deuxième étape de la glycolyse, et appartient également de la voie
des pentoses phosphates.
-Le glycogène est une association de molécules des métabolites 1 et 3.
-Les enzymes 4 et 5 catalysent les deux réactions du segment oxydatif de la voie des pentoses
phosphates.
-L'enzyme E6 est une isomérase.
-L'enzyme E7 est une épimérase.
-Les métabolites 5, 6 et 7 sont des pentoses
-Les réactions allant du métabolite 5 au glucose-6-phosphate (en passant par la transaldolase et la
transcétolase) appartiennent au segment non-oxydatif de la voie des pentoses phosphates.
-Dans un premier temps, six molécules des métabolites 6 et 7 donneront cinq molécules du
métabolite 2. Dans un deuxième temps, les cinq molécules du métabolite 2 donneront cinq
molécules de glucose-6-phosphate grâce à l'enzyme E8.
→ Quels sont les métabolites 1 à 7 ? Quels sont les substrats A à F ? Quelles sont les enzymes E1 à
E8 ?
Le métabolite 1 est …............................................ Le métabolite 2 est …............................................
Le métabolite 3 est …............................................ Le métabolite 4 est …............................................
Le métabolite 5 est …............................................ Le métabolite 6 est …............................................
Le métabolite 7 est …............................................
Le substrat A est …..................... Le substrat B est …..................... Le substrat C est ….....................
Le substrat D est …..................... Le substrat E est …..................... Le substrat F est ….....................
L'enzyme E1 est …................................................ L'enzyme E2 est …................................................
L'enzyme E3 est …................................................ L'enzyme E4 est …................................................
L'enzyme E5 est …................................................ L'enzyme E6 est …................................................
L'enzyme E7 est …................................................ L'enzyme E8 est …................................................
Exercice type 8 : Glycogène
On considère la molécule de glycogène ci-dessous qui contient une glycogénine et 38
hexoses.
ou
: liaison α-1,4
: liaison α-1,6
Glycogénine
→ Après action de la glycogène phosphorylase et de l’enzyme débranchante, combien y-aura-t-il de
molécules de glucose et de molécules de glucose-1-phophate ? Où sont situées les molécules de
glucose?
→ On considère que toutes les molécules issues de la dégradation complète de cette molécule de
glycogène subissent la glycolyse. Combien va-t-on produire d'ATP ?
→ Quel sera le bilan en ATP de la dégradation complète de la molécule de glycogène présentée cidessus ? a- Avec la navette malate/aspartate. b- Avec la navette glycérol phosphate.
Exercice type 9 : Néoglucogenèse
→ Donnez la bonne association d'enzymes, parmi la liste suivante, qui catalysent des réactions
participant à la voie métabolique de la néoglucogenèse :
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Glucokinase
Aldolase
Glucose 6 Phosphate déshydrogénase
Glucose 6 Phosphatase
Pyruvate kinase
Pyruvate carboxylase
Glycéraldéhyde 3 phosphate déshydrogénase
Phosphoénolpyruvate carboxykinase
Exercice bilan 10 : Glycérophospholipides
Vous n'aurez pas ce genre d'exercice sous cette forme, c'est plus pour que vous différenciez
bien les produits des GPL après action de phospholipase(s)
A propos du myristoyl, palmitoyl phosphatidyléthanolamine :
→ Quels sont les 2 composés que donnerait l'action de la phospholipase A1?
→ Quels sont les 2 composés que donnerait l'action de la phospholipase A2?
→ Quels sont les 2 composés que donnerait l'action de la phospholipase C?
→ Quels sont les 2 composés que donnerait l'action de la phospholipase D?
→ Quels sont les 3 composés que donnerait l'action conjuguée d'une phospholipase A1/A2 suivie de
la phospholipase B?
→ Quels sont les 3 composés que donnerait l'action conjuguée de la phospholipase A1 suivie de la
phospholipase C ?
→ Quels sont les 3 composés que donnerait l'action conjuguée de la phospholipase A1 suivie de la
phospholipase D?
→ Quels sont les 4 composés que donnerait l'action conjuguée d'une phospholipase A1/A2 suivie de
la phospholipase B et de la phospholipase D?
Exercice type 11 : Dégradation des acides gras
→ Quel est le bilan en molécules ATP de la dégradation de l'acide lignocérique (C24 : 0)? Du
lignocéryl-CoA ?
→ Quel est le bilan en molécules ATP de la dégradation de l'acide palmitoléique (C16 : 1, Δ9)? Du
palmitoyl-CoA ?
→ Quel est le bilan en molécules ATP de la dégradation de l'acide margarique (C17 : 0)? Du
margaryl-CoA?
Exercice type 12 : Dégradation d'un acyl-CoA marqué au carbone 14
Des mitochondries sont incubées en présence de coenzymes et des enzymes nécessaires à la
dégradation de l'acyl-CoA insaturé suivant marqué au carbone 14 (*C)
CH3-*CH2-CH2-CH2-*CH=CH-CH2-CH2-CH2-*CO~SCoA
→ Combien d'acétyl-CoA marqué(s) obtient-on à la fin de la dégradation ?
→ Combien de cycles seront nécessaires à la dégradation de cet acide gras?
→ Combien de NADH,H+ et de FADH2 obtiendra-t-on à la fin de la dégradation en acétyl-CoA?
→ Quel est le bilan en ATP de l'oxydation complète de cet acide gras par la β-oxydation des
cofacteurs réduits par la chaîne respiratoire?
Exercice type 13 : Voies métaboliques n°2
Le schéma ci-dessus se rapporte aux QCM 1, 2 et 3. Il illustre les réactions catalysées par
différents enzymes. Les co-facteurs ou co-substrats a, b, c, d, e sont indiqués sur ce schéma. X
correspond à un métabolite.
→ Nommer les enzymes 1 à 5
QCM 1
→ Parmi les propositions suivantes, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) :
A. L’enzyme 1 correspond à la phosphoénolpyruvate carboxykinase.
B. L’enzyme 2 correspond à la pyruvate carboxylase.
C. L’enzyme 3 correspond à la pyruvate deshydrogénase.
D. L’enzyme 4 correspond à la citrate synthase.
E. L’enzyme 5 correspond à la pyruvate kinase.
QCM2
→ Parmi les propositions suivantes, indiquer la bonne combinaison de co-facteurs ou de cosubstrats concernant le schéma :
A. (a) GTP ; (b) GDP ; (c) NAD+ ; (d) CO2 ; (e) NADH,H+
B. (a) ADP ; (b) ATP ; (c) CO2 ; (d) NADH,H+ ; (e) NAD+
C. (a) ADP ; (b) ATP ; (c) CO2 ; (d) NAD+ ; (e) NADH,H+
D. (a) NADH,H+ ; (b) NAD+ ; (c) CoASH ; (d) CO2 ; (e) lipoamide
E. (a) ATP ; (b) ADP ; (c) CO2 ; (d) NADP+ ; (e) NADPH,H+
QCM3
→ Parmi les propositions suivantes, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) concernant le schéma :
A. X correspond à l’α-cétoglutarate.
B. La réaction catalysée par l’enzyme 3 se déroule à la fois dans le cytosol et la mitochondrie.
C. Sous l’action de la citrate lyase, le citrate est transformé en plusieurs produits, dont le composé
X.
D. L’enzyme 5 appartient à la voie de la néoglucogénèse.
E. La réaction catalysée par l’enzyme 4 est considérée comme anaplérotique.
Exercice type 14 : Cycle de Krebs avec oxaloacétate radiomarqué
On considère la condensation de l’oxaloacétate, dont les 4 carbones sont radioactifs, avec
une molécule d’acétyl-CoA non radiomarquée.
→ Concernant le cycle de Krebs, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) parmi les propositions
suivantes :
A. Lors du premier tour, aucune des molécules de CO2 n’est radioactive.
B. A la fin du premier tour, 50% des molécules de fumarate sont radiomarquées sur les carbones 1
et 2.
C. A la fin du premier tour, la molécule d’oxaloacétate ne possède plus de carbone radiomarqué.
D. Lors du deuxième tour, toutes les molécules de CO2 libérées sont radioactives.
E. Les deux étapes de décarboxylation oxydative sont catalysées par l’isocitrate deshydrogénase et
le complexe α-cétoglutarate deshydrogénase.
Exercice type 15 : Beta-oxydation et cycle de Krebs avec un acide gras
radiomarqué
A propos de la beta-oxydation complète en CO2 et H2O d’un acide gras saturé C14 :0, dont
les carbones pairs sont marqués au carbone radioactif.
→ Indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) parmi les propositions suivantes :
A. On obtient 6 molécules d’acétyl-CoA marqués.
B. L’acyl-CoA obtenu après 2 tours de beta-oxydation est radiomarqué sur 4 atomes de carbone .
C. Le citrate issu de la condensation de l’acétyl-CoA (provenant de la beta-oxydation) et de
l’oxaloacétate non radioactif est radiomarqué.
D. Le CO2 issu de la première décarboxylation oxydative du cycle de Krebs est radio marqué.
E. Le CO2 issu de la seconde décarboxylation oxydative du cycle de Krebs n’est pas radiomarqué.
Exercice type 16 : Réaction d'oxydo-réduction
On considère le transfert des électrons du NADH,H+ jusqu’à l’oxygène. On vous donne :
f (la constante de Faraday) = 23,06 kcal.V-1.mol-1
E0’ (NAD+/ NADH,H+) = - 0,32 V
E0’ (O2/ H2O) = + 0,81 V
Pour la synthèse d’une molécule d’ATP, la ΔG0’ = + 8 kcal.mol-1
→ Indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) parmi les propositions suivantes :
A. Les électrons sont acheminés du NADH,H+ jusqu’à l’oxygène en passant par le complexe II de la
chaîne respiratoire.
B. Si on ajoute de l’antimycine, on observera une accumulation de cytochrome c sous la forme
réduite.
C. A partir du NADH,H+, le transfert des électrons dans la chaîne respiratoire est associé à un
passage des protons de la matrice mitochondriale vers l’espace inter-membranaire.
D. Lors du passage des électrons du NADH,H + jusqu’à l’oxygène, la variation d’énergie libre
standard est égale à – 26,06 kcal.mol-1 (on arrondie au 2ème chiffre après la virgule).
E. Si le rendement était égal à environ 77%, on pourrait produire 5 molécules d’ATP lors du
transfert d’électrons d’une molécule de NADH,H+ jusqu’à l’oxygène.
Exercice type 17 : Consommation d'oxygène pendant la chaîne
respiratoire
On étudie l’activité de la chaîne respiratoire à partir de mitochondries purifiées. On les place
dans une chambre contenant du tampon phosphate à 37°C et on mesure la concentration en
dioxygène [O2] en fonction du temps. On rajoute alors les molécules W, X, Y et Z.
Les résultats sont représentés dans la figure ci-dessous. On vous donne comme informations
que le composé W possède une liaison anhydride riche en énergie et que le composé X est un
intermédiaire du cycle de Krebs.
[O2]
Temps (min)
→ Indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) parmi les propositions suivantes:
A. W correspond au glucose-6-phosphate.
B. X correspond au succinate.
C. Y correspond à la roténone.
D. Z correspond à l’oligomycine.
E. La diminution de la [O2] reflète le transfert des électrons des composés réducteurs jusqu’à
l’oxygène.
Exercice type 18 : Oxydation/réduction pendant la chaîne respiratoire
On place une préparation mitochondriale dans un milieu contenant du succinate comme
seule source de carbone. On ajoute alors l’antimycine.
→ Parmi les propositions suivantes, indiquer les bonnes réponses :
A. Le couple redox succinate/fumarate se trouve dans l’état oxydé
B. Le couple redox succinate/fumarate se trouve dans l’état réduit
C. Le couple redox ubiquinone/ubiquinol se trouve dans l’état réduit
D. Le couple rédox cytochrome c Fe3+/ cyctochrome c Fe2+ se trouve dans l’état oxydé
E. Le couple rédox O2/H20 se trouve dans l’état réduit