Biochimie et Machines Moleculaires 20112012 James Sturgis

Biochimie et Machines Moleculaires
2011-2012
James Sturgis
décembre 2011
A) Parties QCM. (6 points) choisir la meilleur réponse et le noter sur votre copie.
1. Un « iN » represente combien de Newtons ?
i. 10-12
ii. 10-15
iii. 10-18
iv. 10-21
2. Dans une pince optique le laser sert à :
i. Voir les petits déplacements
ii. Tenir une protéine nano-métrique en place
iii. Exercer une force sur une bille microscopique
iv. Déclencher un photo-cycle.
3. L'énergie libre rendue disponible par une réaction chimique est :
i. G°
ii. -G
iii. H
iv. -H°
4. L'absorption de la lumière par la bactério-rhodopsine énergise la protéine. L'énergie est
d'abord piégée :
i. par la distorsion du retinal
ii. par l'hydrolyse d'une liaison chimique
iii. par la rotation d'une hélice transmembranaire
iv. par l'ionisation d'une acide-aminé
5. Dans une comparaison entre une machine moléculaire et une machine macroscopique la
machine moléculaire pourrait avoir une meilleur performance que la machine
macroscopique avec quel mesure :
i. vitesse (m/s)
ii. force (N)
iii. module de Young ou module d'élasticité (N/m2)
iv. accélération (N/kg ou m/s2)
6. Lors de l'évolution de l'ATP synthase on suppose que certaines des protéines
composantes ont changé de fonction et de stochiométrie, par exemple :
i. Perte d'activité enzymatique de la sous-unité .
ii. Gain d'une trou à protons de la sous-unite a.
iii. Duplication de la sous-unité .
iv. Perte d'activité enzymatique de la sous-unité c.
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B) Répondre aux questions suivants par des phrases courtes (6 points).
1. Comment peut on ralentir, voire arrêter, une réaction (bio-)chimique pour mieux
l'étudier.
2. Que veux dire « force de cale » pour une moteur ?
3. Comment peut-on déterminer l'efficacité d'un moteur moléculaire ?
4. Comment savons nous la direction de rotation de l'ATP synthase ?
5. L'ATP synthase à environ quelle taille en nm ?
6. Pourquoi la mutation D96N nous a aidé à comprendre le fonctionnement de la bactério-
rhodopsine ?
C) Les virus et les phages peuvent être considérés comme des machines moléculaires (en cours
nous avons vu le cas du phage T4). (8 points).
○Décrivez les étapes de l'infection d'une bactérie par le phage et en faisant attention en
particulier d'où vient l'énergie nécessaire pour les différentes étapes.
○Décrivez comment l'énergie utilisée lors de l'infection d'une cellule cible est stockée et
mise dans le virion.
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Biochimie et Machines Moleculaires
2012-2013
James Sturgis
Janvier 2012
A) Partie QCM. (6 points) choisir la meilleure réponse et la noter sur votre copie.
1. Des machines moléculaires qu'on a vu en cours, laquelle a fait l'object d'un prix Nobel :
i. Bactériorhodopsine
ii. ATP synthase
iii. Le phage T4
iv. La resolvase
2. Lors du photo-cycle de la bactériorhodopsine le premier évenement est :
i. la distortion d'une liaison
ii. l'ionisation d'un atome
iii. la libération d'un proton
iv. l'absorption de la lumière
3. L'ATP est lié dans l'ATP synthase par :
i. la sous-unité 
ii. la partie F0
iii. dans un site unique
iv. de façon réversible
4. La forme de la tete du phage T4 est :
i. un tétrahèdre
ii. un icosahèdre
iii. un cube
iv. la premiere stellation d'un dodecahèdre
5. Une technique de fabrication de nano-objets avec l'ADN est :
i. l'origami
ii. le légo moléculaire
iii. la nano-tricot
iv. le patterning moléculaire
6. La “phage display” permet :
i. le suivi de l'infection d'une bactérie
ii. l'empaquetage d'ADN
iii. l'ingénerie de nouvelles protéines
iv. l'utilisation de l'ATP
B) Répondre aux questions suivants par des phrases courtes (6 points).
1. Qu'est qu'une machine moléculaire ?
2. Quelles sont les unités de densité de puissance ?
3. Comment savons nous quand dans le photocycle la bactériorhodopsin libère des protons?
4. Comment le virus T4 fait-il un trou dans la paroi bacterienne?
5. Pour quelles raisons est-il dificile de faire entrer l'ADN dans une tête de phage comme T4?
6. La technique SELEX sert à quoi ?
C) L'ATP synthase peut être considérée comme une machine moléculaire. (8 points)
•Décrivez comment l'énergie de la force proton-motrice est transduite et utilisée pour faire des
liaisons chimiques?

Biochimie et Machines Moleculaires
2011-2012
James Sturgis
décembre 2011
A) Parties QCM. (6 points) choisir la meilleur réponse et le noter sur votre copie.
1. Un « iN » represente combien de Newtons ?
i. 10-12
ii. 10-15
iii. 10-18
iv. 10-21
2. Dans une pince optique le laser sert à :
i. Voir les petits déplacements
ii. Tenir une protéine nano-métrique en place
iii. Exercer une force sur une bille microscopique
iv. Déclencher un photo-cycle.
3. L'énergie libre rendue disponible par une réaction chimique est :
i. G°
ii. -G
iii. H
iv. -H°
4. L'absorption de la lumière par la bactério-rhodopsine énergise la protéine. L'énergie est
d'abord piégée :
i. par la distorsion du retinal
ii. par l'hydrolyse d'une liaison chimique
iii. par la rotation d'une hélice transmembranaire
iv. par l'ionisation d'une acide-aminé
5. Dans une comparaison entre une machine moléculaire et une machine macroscopique la
machine moléculaire pourrait avoir une meilleur performance que la machine
macroscopique avec quel mesure :
i. vitesse (m/s)
ii. force (N)
iii. module de Young ou module d'élasticité (N/m2)
iv. accélération (N/kg ou m/s2)
6. Lors de l'évolution de l'ATP synthase on suppose que certaines des protéines
composantes ont changé de fonction et de stochiométrie, par exemple :
i. Perte d'activité enzymatique de la sous-unité .
ii. Gain d'une trou à protons de la sous-unite a.
iii. Duplication de la sous-unité .
iv. Perte d'activité enzymatique de la sous-unité c.
voir verso....

B) Répondre aux questions suivants par des phrases courtes (6 points).
1. Comment peut on ralentir, voire arrêter, une réaction (bio-)chimique pour mieux
l'étudier.
Par la reduction de la temperature.
2. Que veux dire « force de cale » pour une moteur ?
La force a laquelle la moteur arrete de tourner.
3. Comment peut-on déterminer l'efficacité d'un moteur moléculaire ?
Travail fournis/ energie disponible (par exemple hydrolyse d'une molecule d'ATP).
4. Comment savons nous la direction de rotation de l'ATP synthase ?
Avec le video de l'equipe japonais on la vu.
5. L'ATP synthase à environ quelle taille en nm ?
10nm
6. Pourquoi la mutation D96N nous a aidé à comprendre le fonctionnement de la bactério-
rhodopsine ?
Car ca a bloque une état nouvelle.
C) Les virus et les phages peuvent être considérés comme des machines moléculaires (en cours
nous avons vu le cas du phage T4). (8 points).
○Décrivez les étapes de l'infection d'une bactérie par le phage et en faisant attention en
particulier d'où vient l'énergie nécessaire pour les différentes étapes.
Les points important a mentionner....
•Reconnaissance des recepteurs (OmpF) par les « long tail filaments » et
par consequent (en utilisant l'energie libere par la liaison) deploiement
des « short tail filaments » et accroupiement du virus.
•Liaison des « short tail filaments » au peptidoglycan (corecepteur) et fin
de la transition « hexagone » à « star/etoile ».
•Decente de la queue suite a la changement de conformation de gp18
(exterieur du queue) ce qui force la pointe atravers la membrane externe
et pousse atravers le parois qui est dissout par la lysozyme.
•Liberation de l'ADN qui sort au debut de facon balistique en traversant
le membrane interne et entrant dans le cytoplasme.
○Décrivez comment l'énergie utilisée lors de l'infection d'une cellule cible est stockée et
mise dans le virion.
●Premier et deuxieme étapes l'energie est cache dans la structure des
protéines et l'affinité pour les recepteurs.
●Troisieme etape energie dans l'organization des proteins du queue
metastable, et l'activité enzmatique qui utilise l'energie dans la structure
du parois.
●Quatrieme etape energie dans la pression interne du virus... mis la lors
de l'empaquetage de l'ADN.
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