Eléments de réponse

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Licence STE – Biochimie 1 : Les protéines : réponses - 1 -
Réponses : les protéines
Ces réponses ne sont pas des corrigés types : elles sont des indications pour formuler des
réponses correctes.
Enoncé 1
- Donnez la définition d'un acide α-aminé et un exemple.
Les aminoacides sont des molécules bifonctionnelles portant un groupement amine
(primaire) sur le carbone porteur du groupement carboxyle, dit carbone α. La fonction amine
est une base et la fonction carboxyle est un acide (fonctions ionisables).
Le résidu R est un résidu variable qu'on appelle la chaîne latérale. On distingue les R
aliphatiques et les R cycliques.
Parmi les vingt aminoacides composant les protéines, seule la proline, qui a une amine
secondaire (acide α-iminé), n'est pas un acide α-aminé.
Enoncé 2
- L'acide aminé tryptophane a un coefficient d'extinction à 280 nm pour un chemin optique
de 1 cm et à une concentration de 100g/litre égal à : ε 280, 1
1% = 28. Calculez la densité optique
(D.O) d'un solution de concentration de 1mg/ml pour un chemin optique de 2 cm.
- L'acide aminé tyrosine a un coefficient d'extinction molaire à 280 nm pour un chemin
optique de 1 cm et à pH 7,4, égal à ε 280, 1
M 3
= 1,1 10 . Calculez la concentration de la
tyrosine en solution à pH 7,4 et qui a une D.O de 0,55 pour un chemin optique de 1 cm.
D.O de la solution de tryptophane : D.O = ε c l = 28 x 0,01 x 2 = 0,56
R : chaîne latérale
acide α-aminé
RC
NH2
H
C
O
OH CH3CCOOH
NH2
H
Exemple : Alanine
R est un groupement méthyle

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Concentration de la solution de tyrosine : [Tyr] = D.O.
x l = 0,55
1,1 10 = 0,5 10 M
3-3
εpuisque le
coefficient d'extinction donné est le coefficient molaire (mole/litre).
Enoncé 3
- Explicitez la réaction d'α-décarboxylation d'un aminoacide
- Citez un produit de décarboxylation d'un aminoacide ayant des propriétés biologiques.
Cette réaction conduit à la perte de la fonction acide de l'acide α-aminé :
L'histamine, qui est un vasodilatateur intervenant dans les réactions d'allergie ou
d'inflammation, est un produit de décarboxylation de l'histidine.
Enoncé 4
L'aminoacide glutamique est mis en solution aqueuse à la concentration de 10 M
-2 .
- Calculez le pH de la solution.
- Calculez le pH du point isoélectrique (pI)
- Pourcentage des différentes formes à un pH de 7.
On donne : pK = 2,2 pK = 4,3 et pK = 9,7
-COOH R-COOH -NH3 +αα
Les valeurs des pK des deux fonctions acides sont assez éloignées pour considérer que les
constantes successives sont égales aux constantes individuelles. Les équilibres successifs
s'écrivent :
RCH
COOH
NH2
RCH
2NH2+ CO
2
amine
CR
COOH COOH
NH3
+pKα-COOH
K1
[A+]
CR
COOH COO
-
NH3
+
K2
pKR-COOH
CR
COO
-
NH3
+
COO
-
pKα-NH3
+
K3CR
COO
-
NH2
COO
-
-
[A+][A
+ ]
2-[A2-]

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Calcul du pH de la solution
Le système d'équations s'écrit :
(a1) K = [A ][H ]
[A ] - carboxylique
(a2) K = [A ][H ]
[A ] R - carboxylique
(a3) K = [A ][H ]
[A ] - amine
(b) [A ] + [A ] + [A ] + [A ] = [A ] concentration totale de l acide glutamique
(c) [OH ] + [A ] + 2[A ] = [H ] + [A ]
(d) [OH
1-
++
+
22-
++
-
+
3
2- +
2-
+
+- +2- +2-
T
-2- +2-++
-
α
α
′
] [H] [H ] = 10
+-14
Les équilibres successifs de dissociation en fonction du pH nous indiquent que si la forme
A2- est prépondérante, alors la forme A+ et l'ion H+seront en concentration très faible et
l'équation d'électroneutralité (c) ne pourra être satisfaite. Le troisième équilibre peut être
négligé et le système peut être approximé par :
(a1) K = [A ][H ]
[A ] - carboxylique
(a2) K = [A ][H ]
[A ] R - carboxylique
(b) [A ] + [A ] + [A ] = [A ] concentration totale de l acide glutamique
(c) [OH ] + [A ] = [H ] + [A ]
(d) [OH ] [H ] = 10
1-
++
+
22-
++
-
+
+- +2- +T
-2- +++
- + -14
α
′
En considérant que dans le membre de gauche de l'équation (c), le terme [OH ]
- est
négligeable devant le terme [A ]
2-
+, en exprimant [A ]
2-
+ et [A ] + à l'aide des équations (a1),
(a2) et b et en les remplaçant dan l'équation (c), on obtient l'équation approximée suivante :
[H ] + [A ][H ] + K [H ] + K K [H ] - K K [A ] = 0
+3 T+2 1+2 12 +12 T
Sachant que la valeur de [A ] (10 M)
T-2 est grande devant les valeurs de K et K 12
, cette
équation se réduit à :

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[A ][H ] = K K [A ]
T+2 12 T
d'où pH = pK + pK
2 = 2,2 + 4,3 2 = 3,25
12
Calcul du pI
pH isoélectrique : défini par [A ] - [A ] - 2[A ] = 0
+2- +2-
Nous avons à résoudre le système d'équations suivant :
K = [A ][H ]
[A ] - carboxylique
K = [A ][H ]
[A ] R - carboxylique
K = [A ][H ]
[A ] - amine
[A ] - [A ] - 2[A ] = 0
1-
++
+
22-
++
-
+
3
2- +
2-
+
+2- +2-
α
α
d'où [H ] - K K [H ] - 2K K K = 0
+3 12 +123
Les équilibres successifs de dissociation en fonction du pH nous indiquent que si la forme
A2- est prépondérante, alors la forme A+ sera en concentration très faible et l'équation de
contrainte du pH isoélectrique ne pourra être satisfaite : nécessairement la valeur du pH sera
inférieure à la valeur de pK3 ([H ] >> K
+3). L'équation du troisième degré en H peut donc
être approximée :
[H ] = K K
+2 12
d'où pI = pK + pK
2 = 2,2 + 4,3 2 = 3,25
12
Pourcentage des formes à pH 7
A pH 7, seuls les deuxième et troisième équilibres sont concernés et nous aurons uniquement
les formes A-
+, A2- + et A2-, le système d'équations s'écrit :
K = [A ][H ]
[A ] = 5 10 M (R - carboxylique)
K = [A ][H ]
[A ] = 2 10 M ( - amine)
[A ] + [A ] + [A ] = [A ]
[H ] = 10 M
22-
++
-
+
-5
3
2- +
2-
+
-10
-
+2- +2-
T
+-7
α

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d'où :
[A ] 1 + K
[H ] + KK [H ] = [A ]
[A ] 1 + [H ]
K + K
[H ] = [A ]
[A ] 1 + [H ]
KK + [H ] K = [A ]
-
+2
+23 +2 T
2-
++
2
3
+T
2- +2
23
+
3T
()
()
()
: d'où à partir de chaque rapport []
[]
forme
AT
on en déduit que : A2-
+ représente 99,6 % et A- +, A2- représentent chacune 0,2 %
Enoncé 5
- Calculez le pH du point isoélectrique (pI) de la lysine
- Tracez la charge moyenne nette de la molécule en fonction du pH
On donne : pK = 2,2 pK = 8,95 pK = 10,5
-COOH -NH3
+R-NH3 +
αα
Les équilibres successifs en fonction du pH s'écrivent :
pH isoélectrique : défini par 2[A ] + [A ] - [A ] = 0
2+ - 2+ -
Nous avons à résoudre le système d'équations suivant :
K = [A ][H ]
[A ] - carboxylique
K = [A ][H ]
[A ] - amine
K = [A ][H ]
[A ] R - amine
2[A ] + [A ] - [A ] = 0
1 -
2+ +
2+
2-
++
-
2+
3
-+
-
+
2+ - 2+ -
α
α
d'où 2[H ] + K [H ] - K K K = 0
+3 1+2 123
Les équilibres successifs de dissociation en fonction du pH nous indiquent que si la forme
A2+ est prépondérante, alors la forme A- sera en concentration très faible et l'équation de
contrainte du pH isoélectrique ne pourra être satisfaite : nécessairement la valeur du pH sera
CR
COOH
NH3
+
NH3
++
CR
COO
-
NH3
+
NH3
K1
pKα-COOH
K2
pKR-NH3
+CR
COO
-
NH2
NH2
+
CR
COO
-
NH2
NH3
pKα-NH3
+
K3
[A2+][A2+]
-[A+] -[A-]