ET2 juin 07
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BIO241 année 2006-2007 Examen Terminal de 2nde session du 20 juin 2007 __________________________________________________________ Documents et calculatrice non autorisés Notation sur 80 points ATTENTION !!!! Rédiger les 3 parties sur des feuilles séparées 4 pages Partie I : Enzymologie (sur 30 pts) Soit la réaction de type déshydrogénase. R-CO-COOH R-CHOH-COOH catalysée par une 1. Ecrire la réaction complète dans le cas de la lactate déshydrogénase. Donner la formule semi-développée du radical R. (2 points) 2. Indiquer la composition du mélange réactionnel que l'on doit préparer pour déterminer l'activité enzymatique de ce type d'enzyme. (3 points) 3. Quelle est la nature de la mesure effectuée pour déterminer l'activité enzymatique de la lactate déshydrogénase ? Justifier. Représenter l'allure du résultat expérimental obtenu et l'annoter. (3 points) 4. Application numérique : la réaction, qui s'effectue dans un volume réactionnel de 2 mL contenant une concentration en substrat de 7 µM, est amorcée par l'addition de 5 µL de déshydrogénase purifiée (M = 200 000 g.mol-1) à 0,4 mg.mL-1 diluée 300 fois. La variation d'absorbance ∆A = 0,15 est linéaire pendant 1 min 40 sec. Le coefficient d'extinction molaire de la molécule utilisée dans ce test a pour valeur 6000 M-1.cm-1. Calculer la vitesse initiale en mol.L-1.s-1. (3 points) 5. Donner (a) la signification des abréviations Vm et Km, (b) les définitions des termes Vm et Km dans les cas généraux et (c) ce que leur étude permet d'apporter à la connaissance de l'enzyme considérée. (3 points) 6. Sachant que Km = 7 µM, quelle est la valeur de la Vm ? (2 points) 7. Donner la définition de l'activité enzymatique et ses conditions d'application. (2 points) 8. Calculer dans ce cas l'activité enzymatique de 1 mL de solution d'enzyme purifiée. (3 points) 9. Donner la définition de l'activité spécifique. (2 points) 10. Calculer l'activité spécifique de la lactate déshydrogénase purifiée. (3 points) 11. La mesure de l'activité enzymatique est répétée dans les mêmes conditions, mais cette fois la déshydrogénase purifiée est diluée 600 fois. 1 Pendant combien de temps l'absorbance sera linéaire ? (2 points) 12. Calculer dans ce cas la vitesse initiale, l'activité enzymatique de 1mL de solution purifiée et l'activité spécifique de la lactate déshydrogénase. (2 points) Partie II : Métabolisme (sur 30 pts) A- Importance des réactions couplées dans le métabolisme (10 pts) Donnée : ∆G°’ de l’hydrolyse de l’ATP = -30 kJ.mol-1 1. Donner la définition d’une réaction couplée (3 pts) 2. Donner le nom complet et la formule semi-développée de l’ATP à pH7 (2 pts) 3. Dans la cellule musculaire, se trouve un composé riche en énergie, la phosphocréatine (ou créatine-P). Cette molécule sert de réserve d’ATP. Elle est mobilisée à la demande quand la concentration cellulaire en ATP diminue. La réaction de couplage est catalysée par la créatine kinase créatine-P + ADP ' créatine + ATP La valeur ∆G°’ de cette réaction est de -13 kJ.mol-1 a- Préciser la signification de cette dernière donnée (∆G°’) (1 pt) b- Cette réaction peut-être considérée comme la somme de deux réactions composantes, l’une exergonique, l’autre endergonique. Ecrire ces deux réactions composantes et évaluer la valeur ∆G°’ de la réaction exergonique (2 pts) c- quel est l’élément de couplage de cette réaction ? (1 pt) d- donner la relation permettant de calculer la Keq de la réaction (1 pt) 4. Donner un exemple de réaction couplée qui a lieu dans la glycolyse (noms des réactants et de l’enzyme) B. Les coenzymes (6 points) 1. Parmi les affirmations suivantes, quelles sont celles qui expriment correctement les propriétés générales des coenzymes ? donner seulement les bonnes réponses, ne pas justifier. (3 pts) a- les coenzymes sont les molécules qui accompagnent toujours les enzymes et leur permettent de réaliser leur activité catalytique. b- de nombreux coenzymes sont synthétisés dans les cellules des animaux supérieurs à partir des vitamines. c- les coenzymes peuvent être des molécules solubles dans le milieu intracellulaire (ils se comportent alors comme des substrats), ou des molécules liées très fortement à la protéine enzymatique (ils participent alors à la réaction enzymatique). d- un même coenzyme peut participer à des réactions enzymatiques très différentes, selon l’enzyme avec laquelle il travaille. 2 e- Chaque coenzyme est affecté à une fonction particulière, que l’on peut assimiler au transport ou au transfert d’une espèce chimique définie. 2. Il s’agit, ci-dessous, de la représentation simplifiée d’un coenzyme (sous sa forme oxydée), qui est fréquemment rencontré dans les réactions du catabolisme (3 pts) Ribose - P - P - Adénosine a- donner le nom complet de ce coenzyme b- dans quel type de réaction enzymatique intervient-il ? c- représenter ce coenzyme (toujours dans sa représentation simplifiée) sous sa forme réduite C. Voies métaboliques (14 points) Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont exactes ? Répondre par vrai ou faux. Pour chaque affirmation considérée fausse, vous justifierez votre réponse (briévement) en donnant, selon les cas, la bonne définition ou des exemples vus en cours. a- Une voie métabolique est constituée d’une succession de réactions irréversibles qui permettent d’obtenir un produit final à partir d’un substrat initial b- Dans une voie métabolique, chaque réaction chimique est catalysée par une enzyme particulière c- Les voies métaboliques de synthèse et de dégradation, qui ont les mêmes produits de départ et d’arrivée, fonctionnent en sens inverse et utilisent les mêmes enzymes d- La néoglucogenèse correspond à la synthèse de glycogène à partir de glucose e- La phosphorylation oxydative correspond à la phosphorylation du glucose en condition oxydative f- A l’exception des produits initiaux et finaux, la glycolyse n’utilise comme intermédiaires que des composés phosphorylés g- Toutes les réactions irréversibles de la glycolyse sont soumises à une régulation stricte h- La formation d’acétyl-CoA à partir du pyruvate est une voie métabolique cytoplasmique qui fait intervenir du CoASH et de l’ATP i- Le cycle de Krebs ne peut fonctionner qu’en présence d’oxygène Partie III – Métabolisme bactérien (sur 20 points) 3 Une pré-culture de la bactérie Pelobacter carbinolicus a été inoculée dans 10 ml d’un tampon contenant les composés suivants : NaHCO3, 2,5 g/.l-1 ; NaCl, 20 g/.l-1 ; MgCl2 • 6 H2O, 2 g/.l-1 ; KCl, 0,5 g/.l-1 ; CaCl2, 0,1 g/.l-1 ; Fe(III)-NTA, 20 mM (NTA = acide nitriloacétique, chélatant du Fe(III)). Toute l’expérimentation se déroule en anaérobie. La production de Fe(II) a été déterminée au cours du temps ; la biomasse n’augmenta pas au cours de l’expérience (non montré). La figure suivante montre la croissance de P. carbinolicus (carrés), la production de Fe(II) (cercles), et la mesure des concentrations en éthanol (losanges) et acétate (triangles) dans un milieu de culture dont la composition est voisine de celle du tampon précédemment décrit, la seule différence étant le remplacement du NaHCO3 par de l’éthanol. Toute l’expérimentation se déroule en anaérobie. La dernière figure suivante montre la croissance de P. carbinolicus (losanges et triangles) et la production de Fe(II) (cercles) en présence (symboles noirs) ou absence (symboles blancs) d’hydrogène, dans un milieu de culture proche du précédent, la seule différence étant le remplacement de l’éthanol par de l’acétate. Toute l’expérimentation se déroule en anaérobie. 1) Que pouvez-vous dire quant aux types trophiques pour cette bactérie (justifiez vos réponses) ? (6 points) 2) Comment pouvez-vous expliquer la production de Fe(II) dans les différentes expériences ? Quelle conclusion en tirez-vous quant aux propriétés métaboliques de P. carbinolicus ? (2 points) 3) Dans la deuxième expérience, pouvez-vous expliquer l’évolution de la concentration en éthanol ? (2 points) 4) Dans cette même expérience, pouvez-vous expliquer l’évolution de la concentration en acétate ? (4 points) 5) Dans la dernière expérience, que pouvez-vous dire du comportement de la bactérie vis-à-vis de l’acétate, et en quoi il est différent de ce qui se passait avec l’éthanol ? (3 points) 6) Au vu de son comportement dans la dernière expérience, pouvez-vous dire ce que fait P. carbinolicus avec l’acétate ? (3 points)
