1. Protéines CAHIER D`EXERCICES de BIOCHIMIE

PAES
1. Protéines
CAHIER D'EXERCICES
de B I O C H I M I E
2010-2011
EDITE PAR LE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE
h ttp ://w w w .c h u s a .u p m c .fr/d is c /b io _ c e ll
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
Protéine / 2
CAHIER D'EXERCICES POUR PAES
BIOCHIMIE
I. PROTEINES
SOMMAIRE
Page
1. Techniques d'étude des protéines . . . . . . . .
3
2. Structure des protéines . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3. Fonction des protéines
..…............
7
4. Enzymologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
4.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Enzyme Michaëlien . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Enzyme Allostérique . . . . . . . . . . . . . . . . …
9
10
11
5. Problèmes de révision
....…….........
6. Extraits d’annales du concours :
………..
12
18
Image de couverture :
Structure d'un cristal de BRCA2, une protéine déficiente dans des formes héréditaires de
cancer du sein (Science-13sep2002 : www.sciencemag.org)
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Protéine / 3
1. TECHNIQUES D’ETUDE DES PROTEINES
1.1
Filtration sur gel
En chromatographiant des protéines de poids
moléculaires connus sur une colonne de gel
filtration, on peut déterminer leur volume
d’élution
(Ve)
et
tracer
une
courbe
d’étalonnage qui permet d’évaluer le poids
moléculaire d’une protéine inconnue.
Les données ci-contre sont utilisées pour
tracer la courbe d’étalonnage ci-dessous.
(* le bleu dextran est un polymère de haut PM)
bleu dextran*
uréase
aldolase
sérum albumine
ovalbumine
chymotrypsinogène
lysozyme
PM
( kDa )
1000
500
150
65
45
25
14
Ve
( ml )
80
90
115
150
170
190
200
Volume d’élution
20
30
50
70
200
300
500
700
PM
(kDa)
Une protéine X, chromatographiée dans les mêmes conditions expérimentales, est éluée à un
volume d’élution de 130 ml.
a. Justifier l’ordre d’élution des protéines de PM connus.
b. Evaluer le PM de la protéine X.
Cette protéine X est ensuite analysée par électrophorèse SDS-PAGE, et on détecte une seule
bande correspondant à un PM apparent de 25 kDa.
Après traitement de la protéine X par un excès de β-mercaptoéthanol, la même analyse par
électrophorèse ne donne toujours qu’une seule bande à 25 kDa.
c. Sur quel principe est basée la détermination du PM apparent mesuré par
électrophorèse SDS-PAGE? En quoi diffère-t-il de la chromatographie par gel
filtration ?
d. Proposer une structure schématique pour la protéine X
e. La protéine X est un enzyme dont le substrat est le glucose.
Quel serait l’intérêt d’une colonne d’affinité glucose pour étudier un mélange de
protéines contenant la protéine X ?
1.2 Soit une protéine (A) oligomérique d’un poids moléculaire (PM) de 240 000 Daltons. Sa
structure quaternaire est étudiée par la détermination des poids moléculaires à l’issue de
divers traitements:
a. Traitement par le β-mercaptoéthanol 0,1M : donne uniquement des structures
protéiques d’un PM de 120 000 Da.
b. Traitement par l’urée 8M : donne uniquement des structures protéiques d’un PM de
80 000 Da.
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Protéine / 4
c. Traitement par le β-mercaptoéthanol 0,1M et l’urée 8M : donne uniquement des
structures protéiques d’un PM de 40 000 Da.
•
•
•
•
•
Quels sont les effets de ces différents traitements ?
Ces résultats ont-ils été obtenus par gel-filtration ou SDS-PAGE ?
Proposer un volume d’élution en gel filtration sur la colonne de l’exercice 1.1 de
la protéine (A) dans un tampon 0.1M β-mercaptoéthanol.
Proposer un schéma de migration de la protéine (A) en SDS-PAGE.
Quelle est la structure quaternaire de cette protéine ?
1.3 Expliquer et commenter ces affirmations.
a. Pour une valeur de pH supérieure à son pHi, une protéine porte toujours une charge
négative et pour une valeur de pH inférieure à son pHi, une protéine porte toujours
une charge positive.
Une solution contenant de l’albumine (pHi= 4,6), de la β-lactoglobuline (pHi = 5,2) et du
chymotrypsinogène (pHi= 9,5) est chargée sur une colonne de DEAE cellulose à pH 5,4.
(Le DEAE est une molécule chargée positivement)
La colonne est éluée par un gradient de NaCl de concentration croissante.
b. Proposer un ordre d’élution de la colonne pour ces protéines.
1.4 Influence du pH sur la conformation d’un peptide.
Le squelette peptidique est flexible. Il se replie de manière adéquate pour associer les résidus
chargés par des liaisons ioniques (dans cet exemple).
Ce peptide possède des conformations variables en fonction du pH.
A l’aide des valeurs de pKa des acides aminés données dans le tableau ci-dessous, attribuer
une des conformations proposées pour le peptide étudié, aux pH suivants :
pH 2 - pH 5,5 - pH 7 - pH 11 - pH 13
A
AA
Asp
chaîne
latérale
3,9
Glu
4,1
His
6,0
Lys
10,5
Arg
11,5
pKa
extrémité
terminale
B
C
C-terminal
4,2
N-terminal
10,6
D
E
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Protéine / 5
2. STRUCTURE DES PROTEINES
2.1 Citez le ou les acide(s) aminé(s) correspondant à chacune des propriétés suivantes :
a. sa chaîne latérale possède un atome de soufre, mais pas de groupement thiol.
b. possède un groupement α aminé substitué
c. sa chaîne latérale est aromatique et phosphorylable.
d. joue un rôle important dans le maintien de la structure des protéines par la capacité de
sa chaîne latérale à établir des liaisons covalentes réversibles par oxydoréduction.
e. est capable de former des liaisons H par l’intermédiaire de sa chaîne latérale.
f. est capable de former des liaisons ioniques par l’intermédiaire de sa chaîne latérale.
g. possède une chaîne latérale à fonction basique majoritairement non chargée à pH7.
h. sa chaîne latérale contient une fonction amide.
i. possède à pH7 un très fort excédent de charges (+).
2.2 Soient les peptides suivants :
(1) Val-Leu-Met-Tyr-Phe-Gly-Leu-Ala-Trp-Gly
(2) Ala-Val-Glu-Ala-Leu-Arg-Ile-Val-Glu-Ser
a. Lequel de ces deux peptides présente la plus forte probabilité d’adopter une
conformation en hélice α?
b. Dans le peptide (2), l’acide aminé numéro 6 est muté en proline :
Quelles sont les conséquences pour la structure du peptide?
c. Quelles sont les conséquences du traitement à l’urée de ces deux peptides ?
d. Pourquoi les protéines transmembranaires ont-elles une proportion importante de
structure en hélice ?
e. Le peptide (2) possède des propriétés amphiphiles. Pourquoi ?
f. Ces peptides sont ils phosphorylables ? Justifiez votre réponse ?
2.3 Dans une protéine globulaire hydrosoluble, quels acides aminés dans la liste suivante :
méthionine, histidine, arginine, phénylalanine, valine, glutamine, acide glutamique, pensez
vous trouver :
a. à la surface de la protéine ?
b. à l’intérieur de la protéine ?
2.4 Le déroulement d'une hélice α s'accompagne d'une
diminution
de
son
pouvoir
rotatoire.
L'acide
polyglutamique (Glu)n est en conformation d'hélice α à pH3.
Quand le pH augmente, le pouvoir rotatoire diminue. De la
même façon la polylysine (Lys)n est hélicoïdale à pH 10, mais
son pouvoir rotatoire décroît à pH acide.
Expliquez l'effet du pH sur la conformation de (Lys)n
et (Glu)n.
2.5 On dispose de 3 tripeptides de séquences connues :
1 : Leu-Asp-Leu
2 : Leu-Lys-Leu
3 : Asp-Leu-Lys.
a- On dépose un mélange de ces 3 peptides sur un gel
d’électrophorèse à pH 7 (sans SDS) et, après migration
et révélation, on observe le schéma ci-contre :
Compte tenu de la polarité indiquée, à quels
peptides correspondent les taches notées a, b et c ?
b- Le même mélange est analysé sur un gradient allant de
pH 3 à pH10.
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a
b
dépôt
c
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Protéine / 6
En utilisant une représentation similaire à la question précédente, indiquer la position
relative de ces 3 peptides après migration, selon que le mélange est déposé aux
extrémités droite ou gauche, ou bien au milieu du gel. (Préciser sur le schéma les zones
acide et basique ainsi que la polarité des électrodes).
2.6 L’hydrolyse totale d’un octapeptide P8 permet d’identifier les acides amines suivants :
Ala , Asp , Arg , 2 Gly , Phe , Ser et Val
Il est possible, par action d’une aminopeptidase sur un peptide, d’identifier l’acide aminé
qui est en position N-terminale ; de même, une carboxypeptidase permet d’identifier l’acide
aminé en position C-terminale.
L’action de la trypsine sur P8 fournit un tripeptide TP3 et un pentapeptide TP5 ; le
traitement de P8 par la chymotrypsine fournit un tripeptide CP3 et un pentapeptide CP5.
Tous ces peptides sont isolées et traités indépendamment par l’aminopeptidase et par la
carboxypeptidase et les acides aminés ainsi mis en évidence sont indiqués dans le tableau
suivant :
Trypsine
Chymotrypsine
Aminopeptidase
Carboxypeptidase
P8
Ala
Val
TP3
Ser
Val
TP5
(non précisé)
(non précisé)
CP3
(non précisé)
(non précisé)
CP5
Asp
Val
A partir de ces indications, déduire la séquence du peptide P8.
2.11 Les mutations pathologiques de la protéine α1-antitrypsine par les méthodes de la
protéomique.
La protéine α1-antitrypsine est importante pour la régulation par inhibition de l’activité de
plusieurs « sérine-protéases ». En particulier lorsque l’α1-anti-trypsine est déficiente, la
limitation dans le poumon de l’activité enzymatique de l’élastase n’est pas assurée et le
développement d’un emphysème pulmonaire est accéléré. La détection de l’anomalie
moléculaire devient alors nécessaire.
On donne ci-dessous la séquence primaire des 394 acides aminés de l’α1-antitrypsine de
type « sauvage » (Wt) :
1
31
61
91
121
151
181
211
241
271
301
331
361
391
E
A
F
Q
S
E
V
D
L
I
S
K
P
P
D
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V
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L
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A
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V
L
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K
S
I
N
On peut isoler chez des patients emphysémateux des protéines α1-anti-trypsine anormales
présentant des mutations faux-sens (substitution d’un aminoacide par un autre) :
- mutation S :
E (Glu) 264 → V (Val)
- mutation Z :
E Glu) 342 → K (Lys)
- mutation JD :
V (Val) 213 → A (Ala)
On connaît également une mutation Sarrebruck (Sarr) où les 19 aminoacides C-terminaux
sont tronqués (soulignement simple dans la séquence sauvage).
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Protéine / 7
2.11.1 Donner le nom de la technique de séparation classiquement utilisée dans le cadre de
l’analyse protéomique, en indiquant succinctement son principe (technique I).
2.11.2 Par quelle technique analytique complète-t-on habituellement cette technique de
séparation ?
2.11.3 Compléter le tableau suivant, de façon à prévoir comment vont se comporter les 4
protéines α1-anti-trypsine anormales mentionnées par rapport à la protéine
sauvage lorsque l’on appliquera la technique I et proposer un schéma des résultats
attendus si on soumet un mélange composé de la protéine sauvage et des 4 protéines
anormales à cette technique.
aa Wt
aa Mutant
Conséquence sur la
Conséquence sur la
charge
masse
Mutant S
Mutant Z
Mutant JD
Mutant Sarr
2.11.4 On s’aperçoit que, avec cette technique I, deux de ces protéines migrent au même
endroit et ne peuvent être distinguées. De quelles protéines s’agit-il ? Quelle autre
technique chromatographique peut-on envisager pour les séparer et les isoler ?
2.11.5 Le peptide 192-217 (double souligné dans la séquence) est obtenu par hydrolyse
ménagée de la protéine sauvage. Ce peptide est-il phosphorylable ? Justifier. En cas
de phosphorylation exhaustive, indiquer les modifications de masse et de charge
électrique attendues et prévoir schématiquement comment ce peptide se comportera
par rapport au peptide non phosphorylé si on lui applique la technique I (on précise
que l’addition d’un groupement phosphate augmente le PM de 78 Da).
(Rappel : H = 1 ; C = 12 ; N = 14 ; O = 16 ; P = 31 – Il est précisé que, dans les conditions
expérimentales utilisées ici, le pouvoir de résolution de l’électrophorèse SDS-PAGE est d’environ
300 Da : 2 peptides ou protéines ne conduiront à une migration significativement différente que
si leur poids moléculaire diffère au moins de 300 Da)
3. FONCTIONS DES PROTEINES
3.1 Transport d'O2
Lorsque vous courrez, votre organisme réagit pour bien oxygéner vos muscles.
a. Quelles protéines sont mises en jeu et dans quel compartiment de l’organisme ?
b. Comment expliquez le transfert d’O2 des poumons vers les muscles ?
c. Selon les différentes classifications des protéines, comment ces protéines seront-elles
définies ?
d. Pourquoi les chaînes α et β de l’hémoglobine sont-elles capables de s’associer alors que
les chaînes de myoglobine ne le font pas ?
e. Les acides aminés de ces protéines sont-ils mis directement en jeu pour fixer l’O2 ?
Comment ?
f. La constante d’affinité de l’O2 pour les sites de fixation de l’O2 sur l’hémoglobine
varie en fonction de la concentration d’ O2.
Comment nomme-t-on ce phénomène ?
Comment l’explique-t-on au niveau moléculaire ?
g. A haute altitude, la concentration en DPG (2,3-diphospho glycérate) augmente de 50%
(après 2 jours à 4000 m). Pourquoi ?
h. Par quel mécanisme l’oxyhémoglobine est elle capable de libérer plus de dioxygène dans
les tissus à métabolisme rapide ?
i. Du CO dégagé par un poêle mal réglé peut vous asphyxier en privant toutes vos cellules
de l’apport d’O2
Pourquoi ?
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Protéine / 8
3.2 Comparaison de l’hémoglobine fœtale et maternelle.
a. Soient les courbes ci-contre de saturation en O2
de l’hémoglobine fœtale et maternelle.
Dans les conditions physiologiques, quelle est
l’hémoglobine qui a la plus forte affinité pour
O2 ?
b. Quelle est la signification physiologique de ces
différences d’affinité pour l’O2?
c. Quand
on
supprime
tout
le
2,3
diphosphoglycérate (DPG) lié, les courbes se
déplacent vers la gauche, supprimant la
différence entre les 2 hémoglobines.
• Quel est l’effet du DPG sur l’affinité des Hb
pour l’O2 ?
• Comment expliquer l’effet plus important sur l’HbA ?
3.3 La migration d'un anticorps monoclonal (issu du même clone de plasmocytes) en
électrophorèse sur gel de polyacrylamide conduit à une seule bande. Après traitement par le
β-mercaptoéthanol, 2 bandes apparaissent
• Quelle caractéristique structurale de ces anticorps est ainsi mise en évidence?
• Ces anticorps sont digérés par la papaïne et génèrent 2 types de fragments.
Quelles sont les fonctions respectives de ces 2 types de fragments?
3.4 Contraction musculaire
a. Dans une fibre musculaire lors de
la contraction, identifier sur le
schéma ci-contre les protéines qui
participent à ce mécanisme.
•
préciser
la
nature
de
ces
interactions entre ces protéines.
• classer ces protéines en protéines
structurales et en protéines de
régulation.
Justifier votre réponse en décrivant
brièvement le rôle de ces protéines.
3.5
Régulation de la contraction
musculaire.
Après un accident de ski, un
patient suit une rééducation comprenant des séances de stimulation musculaire électrique
externe : des électrodes parcourues par des pulsions régulières de courant très faible sont placées
sur un muscle, ce qui conduit à des contractions musculaires successives.
a. Décrire l’effet de cette stimulation musculaire électrique externe sur la contraction
musculaire.
b. Quelles protéines interagissent directement lors du raccourcissement du sarcomère ?
Quel est le rôle de l’ATP dans ce phénomène ?
c. La myasthénie est une maladie neuromusculaire chronique liée à un défaut de
transmission entre le nerf et le muscle. La faiblesse musculaire augmente à l'effort et
peut aboutir à une paralysie partielle du muscle concerné. Le repos améliore la force
musculaire.
- La myasthénie est-elle une maladie auto-immune ? Pourquoi ?
- Quels anticorps faut-il rechercher pour en faire le diagnostic ?
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4. ENZYMOLOGIE
4.1 Généralités
4.1.1 Caractéristiques des enzymes.
• Quelle est la fonction d’un enzyme ?
• Quelle partie d'un enzyme est responsable de son activité ? de sa spécificité ? de son
action de catalyseur? Expliquer.
• Décrire les effets de la température ; de l’urée ; du β-mercaptoéthanol ; des pH
extrêmes sur l’activité d’un enzyme.
4.1.2
L’absorption de la lumière (quantifiée par l’absorbance A) par un composé chromogène
est proportionnelle à sa concentration et est maximale pour une longueur d’onde propre
à ce chromogène.
Les
spectres
d’absorption
de
deux
chromogènes, le NAD+ et le NADH,H+ sont
donnés dans la figure ci-contre.
Donner les longueurs d’onde maximales
d’absorption de ces deux chromogènes.
Application :
sachant
que
la
lactate
déshydrogénase catalyse la réaction :
+
+
Pyruvate + NADH + H  Lactate + NAD
A
1
0,8
NAD
0,6
NADH,H
0,2
220
260
PAPAÏNE
300
340
longueur d’onde (nm)
PEPSINE
100 %
TRYPSINE
100 %
4
6
pH
100 %
8
2
4
6
pH
4.1.4 Qu'appelle-t-on protéolyse ménagée ?
Donner un exemple en donnant les substrats et produits de la réaction :
a. d'un enzyme pancréatique,
b. d'une hormone peptidique
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380
Activité enzymatique
Interprétez les différents
effets immédiats du pH
sur
l’activité
des
3
enzymes
suivantes
:
papaïne,
pepsine
et
trypsine
+
0,4
Proposer, compte tenu de ces résultats,
une méthode de suivi de cette réaction.
4.1.3
+
6
8
pH
10
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4.2 Enzyme Michaëlien
4.2.1 On étudie la variation de la vitesse d'une réaction en fonction
de la concentration x d'enzyme.
Tracer sur le même graphique :
a. La courbe obtenue en présence d'une concentration 2x
d'enzyme.
b. La courbe obtenue en présence d'une même concentration
x d'un enzyme qui aurait plus d'affinité pour le substrat.
c. La courbe obtenue lorsque la réaction est effectuée à pH 1
à chaud (70°C).
S
4.2.2 La constante de Michaelis de l’hexokinase pour le glucose est
de 0,15 mM tandis quelle est de 1,5 mM pour le fructose avec des vitesse maximales
pratiquement égales.
a. Calculer pour chacun des deux oses les vitesses de réactions, exprimées en
pourcentage de la vitesse maximale Vm, pour des concentrations initiales (c.a.d au
temps 0) de substrats égales à 0,15mM et 1,5mM.
b. Lequel de ces deux oses présente l’affinité la plus grande pour l’hexokinase?
c. Dessiner (en choisissant arbitrairement la vitesse maximale) les droites de LineweaverBurke correspondant à chacun des deux oses.
4.2.3 L'addition d'un composé X dans une réaction enzymatique entraîne des modifications
cinétiques responsables d'un déplacement de la
courbe Vi = f(S ) selon le profil ci-dessous (la flèche
indique l'effet obtenu sous l'action de concentrations
croissantes du composé X)
Quelle est parmi les courbes présentées ci-dessous
(représentation de Lineweaver-Burk) celle qui
correspond à cette situation?
Justifier votre réponse.
4.2.4 La succino-déshydrogénase catalyse la réaction :
-OOC-CH -CH -COO- + FAD  -OOC-CH=CH-COO- + FADH
2
2
2
succinate
fumarate
Pour étudier cette enzyme, on incube, à concentration constante d’enzyme, différentes
concentrations de succinate et on mesure les vitesses initiales (exprimées en fumarate
formé par unité de temps) en absence puis en présence de 2 effecteurs X1 et X2.
Les résultats sont reportés dans le tableau suivant :
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Protéine / 11
Succinate
Vo ( µmol/l/min de fumarate)
mmol/l
sans effecteur
effecteur X1
effecteur X2
1
3,3
1,75
2,0
2
5,0
3,00
3,0
4
6,6
4,50
4,0
8
8,0
6,30
4,5
a. Déterminer graphiquement la valeur de Km et de Vmax en absence d’effecteur.
b. Sur le même graphique, tracer les résultats obtenus avec les effecteurs X1 et X2.
De quel type d’effecteurs s’agit-il ?
c. Sachant que l’un des 2 effecteurs ajoutés est le malonate (qui diffère du succinate par
un groupement CH2 : -OOC-CH2-COO- ), indiquer lequel des 2 effecteurs X1 ou X2
peut correspondre au malonate.
4.3 Enzyme Allostérique
4.3.1
La phosphofructokinase (PFK) catalyse la réaction :
Fructose 6P + ATP ➔
Vi
Fructose 1-6 diP + ADP
L'activité de la PFK varie en fonction de la
concentration en fructose 6P et en ATP de la manière
suivante :
•
Quelle est la régulation par le fructose-6P pour
une concentration donnée d'ATP ?
•
Quel paramètre permet de caractériser
variation
d'activité
en
fonction
de
concentration en ATP ?
•
Quels sont les 2 rôles de l'ATP pour la PFK ?
Vm
ATP faible
ATP fort
la
la
Fructose 6P
4.3.2 Soient trois enzymes différents E1, E2 et E3 , qui sont activables dans certaines
conditions :
a. l’activation de E1 s’accompagne d’un changement de configuration quaternaire, sans
changement de poids moléculaire ;
b. l’activation de E2 s’accompagne d’une diminution de poids moléculaire de l’enzyme;
c. l’activation de E3 est contrariée par l’addition d’une phosphatase.
• Indiquer les modèles d’activation rendant compte de chacune de ces trois
situations.
• Donner un exemple de chacun des modèles.
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Protéine / 12
5.
Problèmes de révision
5.1
Purification d’une protéine
On se propose de purifier, à partir de sérum humain, la protéine de transport
plasmatique des hormones sexuelles, dénommée TEBG (testosterone estradiol binding
globulin) » ou encore SBP (sex steroid binding protein).
La TEBG présente la propriété de lier de façon non covalente et avec une forte affinité la
testostérone et l’œstradiol. Cette propriété est mise à profit pour suivre les différentes
étapes de la purification de la TEBG : après incubation du sérum avec de la testostérone
radioactive qui joue le rôle de traceur, on suit le complexe TEBG-testostérone radioactive
en mesurant la radioactivité.
Ces étapes sont résumées ci-dessous :
a. Traitement du
centrifugation.
sérum
par
du
sulfate
d’ammonium
à
50%
de
saturation
et
a.1 Quel est l’intérêt de ce traitement ?
a.2 La radioactivité est mesurée dans le culot et dans le surnageant et on constate que
seul le culot est radioactif : sur laquelle des fractions (culot ou surnageant) faut-il
poursuivre la purification ?
b. La fraction choisie en (a.2) est placée dans du tampon phosphate 20 mM, pH 6, NaCl
50 mM.
La solution ainsi obtenue est chromatographiée sur une résine échangeuse d’anions ;
diverses protéines, dont une fraction radioactive, sont éluées par diminution
progressive du pH jusqu’à 5.
b.1 Sur quelle propriété des protéines est basée la chromatographie sur résine
échangeuse d’ions ?
b.2 Que peut-on dire du pHi de la TEBG ?
c. La fraction radioactive isolée en (b) est déposée sur une colonne de chromatographie par
gel filtration (Sephadex G100) et éluée par un tampon phosphate 20 mM, NaCl 150 mM,
pH 7. Le profil d’élution est représenté sur le schéma ci-dessous (DO = densité optique).
La colonne de Sephadex G100 a été préalablement calibrée avec 4 protéines de masses
moléculaires connues dont les volumes d’élution respectifs sont indiqués sur ce même
schéma (flèches).
DO 280 nm
Radioactivité
94 kDA
(10 ml)
10
68 kDA
(30 ml)
20
30
43 kDA
60 ml)
40
50
60
30 kDA
(80ml)
70
80
90
Ve
(ml)
c.1 Sur quelle propriété des protéines repose la filtration sur gel ?
c.2 A quoi correspond la DO mesurée à 280 nm et que permet-elle de suivre ?
c.3 Peut-on dire que la fraction radioactive isolée en (b) et chromatographiée ici était
très pure ?
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Protéine / 13
c.4 Proposer une valeur de volume d’élution pour la TEBG.
c.5 En utilisant la grille semi-log ci-dessous, donner une estimation du poids moléculaire
de la TEBG.
PM (kDa)
70
50
30
20
Ve (ml)
d. Une aliquote de la fraction radioactive obtenue en (c) est analysée par électrophorèse en gel
de polyacrylamide en conditions non dénaturantes (absence de SDS), à pH 7. Le gel ainsi
obtenu est traité par le bleu de Coomassie (coloration spécifique des protéines) puis
scanné dans un détecteur de radioactivité, ce qui permet de voir à quelle bande de
l’électrophorèse est associée la radioactivité.
Les résultats sont schématisés dans la figure ci-dessous, A.
d.1 Sur quelle propriété est basée l’électrophorèse utilisée ici ? Quelle est la
différence avec l’électrophorèse pratiquée en présence de SDS ?
d.2 Que peut-on dire de la pureté de la fraction radioactive obtenue en (d) ?
e. Compte tenu des propriétés biologiques de liaison de la TEBG, proposer une technique de
purification de cette protéine.
f. On utilise la technique mentionnée en (e) et on obtient une nouvelle fraction radioactive que
l’on analyse comme en (d) (figure ci-dessous, B).
Que peut-on dire de cette dernière fraction obtenue, en terme de pureté ?
A
B
Sens de migration
dépôt
+
radioactivité
Etape (d)
+
radioactivité
Etape (f)
f. Sur la fraction purifiée obtenue en (f) on étudie la structure quaternaire de la TEBG en
utilisant la technique de filtration sur gel comme en (c), dans différentes conditions
expérimentales :
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Protéine / 14
1- dépôt dans des conditions natives.
2- dépôt après traitement par l’urée 8M.
3- dépôt après traitement par l’urée 8M et le mercaptoéthanol en excès.
Les résultats sont résumés dans la figure suivante.
DO 280 nm
94 kDA
(10 ml)
68 kDA
(30 ml)
43 kDA
(60 ml)
2
1
10
20
3
30
40
50
60
70
Ve (ml)
Proposer une interprétation de ces derniers résultats.
5.2 Etude structurale et fonctionnelle de protéines
On se propose d'étudier deux protéines A et B dont l'importance biologique a été soulignée dans le
cours de biochimie des protéines. On a produit une protéine A particulière capable d'interagir avec
la protéine B. Pour étudier ces deux protéines on utilise une approche classique qui consiste soit à
digérer chacune des protéines d'intérêt par une ou plusieurs enzymes dont les spécificités de
clivage sont connues, soit à appliquer des traitements physiques ou chimiques.
5.2.1 Étude de la protéine A
- La protéine A est tout d'abord traitée par du βmercaptoéthanol (β-ME) puis soumise à une
électrophorèse monodimensionnelle en présence de
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS). Le résultat de
l'électrophorèse est schématisé sur la figure 1A.
- La protéine A est également traitée (de manière
indépendante à l'expérience précédente) par une
enzyme E1. Le produit de la digestion enzymatique
est
également
analysé
par
électrophorèse
monodimensionnelle en SDS. Cette analyse est
effectuée dans deux conditions : soit le produit de la
digestion enzymatique est analysé directement, soit
ce produit est traité par du β-ME avant d'être
analysé. Les résultats de cette expérience sont
schématisés sur la figure 1B.
ATTENTION : (1) la présence d'une bande à un
poids moléculaire donné signifie qu'au moins un
polypeptide de cette masse est présent. (2) la masse
totale de la protéine est égale à la somme des
masses de ses constituants.
Enzyme 1 sans
β -ME
sans
sans avec
avec
sans
avec
sans sans
avec
1
2
kDa
150
50
25
Pistes
Figure 1A
1
2
3
Figure 1B
a. A quoi sert le β-ME ?
b. Quel est l'acide aminé susceptible de générer une liaison chimique sensible au β-ME ?
c. Comment s'appelle la molécule résultant de la formation de cette liaison chimique
sensible au β-ME ?
d. Interprétez brièvement le résultat de la figure 1A
e. Interprétez brièvement le résultat de la figure 1B.
f. En fonction de ces résultats et de vos connaissances de cours, donnez le nom de la
famille à laquelle appartient la protéine A.
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Protéine / 15
5.2.2. Étude de la protéine B.
La protéine B est une protéine multimérique. On ne considère ici que l'une des sous unités de
grande taille. Ce monomère est traité par deux enzymes E1 (la même que celle utilisée pour
l'étude de la protéine A) et E2. Plusieurs protocoles expérimentaux sont réalisés dans lesquels soit
E1, soit E2, soit les 2 enzymes E1 et E2 sont utilisés
(d'abord E2 puis E1). Le produit de la ou des digestion(s)
Enzyme 1 sans avec sans avec
enzymatique(s)
est
analysé
par
électrophorèse
Enzyme 2 sans sans avec avec
monodimensionnelle
en
SDS.
Les
résultats
sont
kDa
schématisés sur la figure 2.
220
a. Expliquer brièvement le résultat obtenu sur la piste
1
b. Expliquer brièvement le résultat obtenu sur la piste
2
c. Expliquer brièvement le résultat obtenu sur la piste
3
d. Expliquer brièvement le résultat obtenu sur la piste
4
e. En fonction de ces résultats et de vos connaissances
de cours donnez le nom de la protéine B.
f. Quel est le nom de l'enzyme E1 ?
g. Quel est le nom de l'enzyme E2 ?
5.2.3. Étude fonctionnelle des protéines A et B.
La bande de 50 kDa correspondant à la protéine A
digérée par l'enzyme 1 (figure 1B, piste 2) est excisée
du gel et les fragments protéiques contenus dans
cette bande sont purifiés et analysés. On obtient 2
fragments différents f1 et f2. On réalise alors deux
colonnes de chromatographie d'affinité contenant des
billes sur lesquelles on fixe soit f1 (colonne n°1) soit
f2 (colonne n°2). Ces deux colonnes sont ensuite
utilisées pour analyser les fragments obtenus par la
double digestion enzymatique de la protéine B (figure
2, piste 4). Les résultats obtenus sont schématisés
sur les graphiques de la figure 3 dans lesquels l'axe
des ordonnées représente les quantités de protéines
éluées de la colonne de chromatographie.
143
122
77
21
Pistes
1
2
3
4
Figure 2
Chromatographie d’affinité
colonne 1 :
fragment f1 de A
1
colonne 2 :
fragment f2 de A
2
1’
Élution spécifique
Élution spécifique
Figure 3
a. Que conclure de l'expérience de la figure 3 sur la fonction du fragment f1 de la protéine A ?
Les protéines contenues dans les pics 1, 2 et 1' sont ensuite étudiées dans une réaction
enzymatique dans laquelle on mesure la capacité de ces protéines à réaliser la transformation
suivante : ATP (marqué au 32P)  ADP + 32P (libre). Pour mesurer cette transformation il est
possible de quantifier la radioactivité (coups par minute ou "cpm") associée avec le 32P libre. La
même quantité de protéine est ajoutée dans chaque expérience. Les résultats sont représentés
dans le tableau suivant :
Protéines provenant du pic
b. Que conclure sur la fonction de la
protéine contenue dans le pic 2 de la
Pas de protéine (contrôle)
protéine B ?
c. Compte tenu de ces résultats et de vos
1
connaissances, quel est le nom donné aux
2
fragments f1 et f2 de la protéine A ?
1'
cpm de départ
10 000
10 000
10 000
10 000
cpm dans
32
le P libre
100
103
7954
8012
d. Compte tenu de ces résultats et de vos connaissances, quel est le nom de la molécule isolée
dans le pic 2 ?
e. Comment expliquer la présence de radioactivité dans le pic 1’ ?
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5.3 Caractérisation d’une enzyme.
On s’intéresse à une enzyme E, ubiquitaire, dont on souhaite préciser les principales
caractéristiques biochimiques.
5.3.1 On utilise comme source biologique du tissu musculaire obtenu par biopsie. Dans un
premier temps l’échantillon est broyé et l’on obtient un lysat cellulaire.
a. Ce lysat est centrifugé à basse vitesse (1000xg). Le surnageant de cette première
centrifugation est à nouveau centrifugé à 20000xg.
Que contient le culot de cette seconde centrifugation ?
Activité enzymatique
Vitesse initiale
Vitesse initiale
b. On veut savoir si au moins l’un des organites ci-dessus contient l’enzyme E. Pour cela, on
dispose d’une méthode de mesure de l’activité enzymatique dans laquelle la fraction
résultant de la centrifugation à moyenne vitesse est mélangée avec un substrat. Les
résultats des mesures sont représentés dans les 3 graphiques ci-dessous :
0
2
4
6
8
0
Quantité de lysat
(ml)
10
20
30
40
2
3
4
Concentration du substrat
(µM)
5
6
7
8
pH
• Quelle est l’information apportée par chaque graphique ?
c. Compte tenu de l’ensemble de vos connaissances et des données expérimentales, quel est, à
votre avis, l’organite qui contient l’enzyme E ?
5.3.2. On réalise la même expérience que celle réalisée dans le graphique B ci-dessus en
changeant quelques conditions :
a. on diminue de moitié la quantité d’enzyme E.
b. on réalise l’incubation après avoir chauffé le lysat cellulaire à 100°C pendant 30 minutes.
c. on réalise l’incubation en présence d’un inhibiteur compétitif.
Représenter les résultats obtenus dans les 3 conditions sur les graphiques suivants :
0
10
20
30
40
Concentration du substrat
Vitesse initiale
Condition c
Vitesse initiale
Condition b
Vitesse initiale
Condition a
0
10
20
30
40
0
Concentration du substrat
NB : la courbe obtenue dans le graphique 1.b a été reproduite pour servir de comparaison.
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10
20
30
Concentration du substrat
40
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Protéine / 17
5.3.3. On veut isoler la protéine responsable de cette
activité enzymatique. Dans ce but on réalise une
analyse biochimique de la fraction résultant de la
centrifugation à moyenne vitesse. Le résultat est
présenté dans la figure ci-contre :
a. Comment s’appelle cette analyse ?
b. Sur quel critère sont séparées les protéines dans
le sens horizontal ?
c. Sur quel critère sont séparées les protéines dans
le sens vertical ?
d. On découpe les spots notés de « a » à « g » et
l’on mesure l’activité enzymatique spécifique
de ces spots. Les résultats sont présentés
sur le graphique suivant :
• D’après ces résultats, quel est le spot qui
contient l’enzyme E ?
• Comment expliquer les résultats observés
pour le spot d ?
5.3.4. Pour vérifier l’hypothèse formulée ci-dessus
pour le spot « d », on réalise une expérience dans
laquelle, la protéine contenue dans le spot « d »
est soumise à plusieurs traitements dans des
conditions standard de mesure de l’activité
enzymatique :
Traitement
Résultat
mesure de l’activité à pH 8
baisse d’activité
incubation préalable avec une enzyme protéolytique
forte augmentation d’activité
incubation préalable avec de l’aspirine
aucun effet
Quelles conclusions pouvez-vous en tirer ?
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Protéine / 18
6. Extraits d’annales du concours
QCM 2005
1. Parmi les propositions suivantes concernant les
liaisons hydrogène, indiquer celle(s) qui est
(sont) exacte(s):
 a. Ce sont des liaisons covalentes de faible
énergie
 b. Interviennent dans les interactions entre
molécules d’eau
 c. Interviennent dans les interactions entre sousunités au sein d’une protéine oligomérique
 d. Interviennent dans la stabilisation des hélices
α aussi bien que des feuillets β
 e. Interviennent dans les interactions entre
antigène et anticorps
2. Parmi les propositions suivantes concernant la
séquence peptidique
gly-val-cys-gly-ser-lys-lys-arg-pro-cys-thr-gly
indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Les prédictions bioinformatiques suggèrent une
forte probabilité d’hélice α
 b. Elle est basique
 c. Elle peut contenir un pont disulfure
 d. Elle absorbe fortement dans l’ultra-violet parce
qu'elle contient des résidus d’acides aminés
aromatiques
 e. Elle contient des séquences répétitives
caractéristiques du collagène.
3. Parmi les propositions suivantes concernant la
liaison peptidique indiquer celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. Est une liaison ester particulière
 b. A son niveau, les électrons sont distribués sur
une orbitale moléculaire p recouvrant les atomes
O, C , N
 c. Présente des configurations variables en
fonction des chaînes latérales des acides aminés
impliqués
 d. Les configurations CIS et TRANS sont
déterminées par l’angle de torsion autour de la
liaison C-N
 e. Ce sont les valeurs des angles Φ et ψ
qui
déterminent la conformation spatiale de la chaîne
polypeptidique
4. Parmi les propositions suivantes concernant les
feuillets β indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Ils sont stabilisés par des liaisons hydrogène
 b. Ils sont associés à des valeurs particulières des
angles Φet Ψ
 c. Ils participent à la constitution des motifs
immunoglobuliniques
 d. Leur présence dans la structure d’une protéine
est incompatible avec la présence d’hélices α
 e. Les feuillets β parallèles sont plus stables que
les feuillets β anti-parallèles
5. Parmi les propositions suivantes concernant la
proline indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Sa chaîne latérale contient une fonction alcool
 b. Sa chaîne latérale est liée à la fois au carbone α
et à l’azote
 c. C’est un acide aminé apolaire à chaîne
aromatique
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 d. C’est un résidu à l’origine de coudes dans la
structure des protéines
 e. Elle est impliquée dans les séquences
répétitives de la myosine
6. Parmi les propositions suivantes concernant la
fixation de l’oxygène sur l’hémoglobine,
indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Se fait sur la chaîne latérale d’un résidu
d’histidine
 b. Induit le déplacement de l’atome de fer par
rapport au plan de l’hème
 c. Se fait avec une plus grande affinité sur l’état
relâché (R) que sur l’état tendu (T)
 d. Est facilitée par la présence de 2,3 diphosphoglycérate
 e. Est très fortement diminuée par la présence de
monoxyde de carbone à la même pression partielle
que l’oxygène
7. Parmi les propositions suivantes concernant les
mécanismes moléculaires de la contraction
musculaire, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s):
 a. La contraction est sélectivement déclenchée par
une diminution de la concentration intracellulaire en
ions calcium
 b. En l'absence de calcium, la troponine et la
tropomyosine empêchent la fixation de la myosine
sur l’actine
 c. Le site de liaison de l’actine est localisé sur la
queue de la myosine
 d. C’est l’hydrolyse de l’ATP au niveau de la tête
de la myosine qui permet la fixation de la myosine
sur l’actine
 e. L’hydrolyse de l’ATP entraîne un changement
conformationnel au niveau de la tête de la myosine
8. Parmi les affirmations suivantes concernant
toute protéine enzymatique, indiquer celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. Elle agit à faible concentration
 b. Son action nécessite la présence d’un cofacteur
 c. Elle est inchangée à la fin de la réaction qu’elle
catalyse
 d. Elle n’affecte pas l’équilibre d’une réaction
réversible
 e. Elle n’affecte pas la vitesse à laquelle cet
équilibre est atteint
9. Parmi les propriétés suivantes indiquer celle(s)
qui est (sont) attribuables à l’aspirine (acide
acétylsalicylique) :
 a. Est un inhibiteur enzymatique irréversible
 b. Est un inhibiteur enzymatique réversible
 c. A des propriétés anti-infectieuses
 d. Est un inhibiteur des cyclo-oxygénases (COX)
 e. Est un inhibiteur des phosphodiestérases
10. Parmi les propriétés suivantes indiquer celle(s)
qui est (sont) attribuables à un antiinflammatoire non stéroïdien (AINS) autre que
l’aspirine :
 a. Est un inhibiteur enzymatique irréversible
 b. Est un inhibiteur enzymatique réversible
 c. A des propriétés anti-infectieuses
 d. Est un inhibiteur des cyclo-oxygénases (COX)
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 e. Est un inhibiteur des phosphodiestérases
11. Parmi les propriétés suivantes indiquer celle(s)
qui n’est (sont) attribuables à aucun des AINS,
aspirine comprise :
 a. Est un inhibiteur enzymatique irréversible
 b. Est un inhibiteur enzymatique réversible
 c. A des propriétés anti-infectieuses
 d. Est un inhibiteur des cyclo-oxygénases (COX)
 e. Est un inhibiteur des phosphodiestérases
QCM 2006
1. Parmi les propositions suivantes concernant les
molécules d’eau, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Elles sont apolaires
 b. Elles forment des liaisons hydrogène entre elles
 c. Les deux atomes d’hydrogène constituent la
région électronégative
 d. Elles ne sont pas ionisables, même en présence
d’un acide fort
 e. Elles peuvent interagir avec les protéines par
des liaisons hydrogène.
2. Parmi les propositions suivantes concernant la
molécule de myoglobine, indiquer celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. Elle contient des hélices α
 b. Elle présente une structure fibrillaire
 c. Elle contient 4 atomes de fer
 d. C’est une protéine monomérique
 e. Le domaine qui contient l’hème est constitué de
feuillets β
3. Parmi les propositions suivantes concernant
l’hème de la myoglobine, indiquer celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. Il est formé de cinq noyaux pyrrole
 b. Chaque noyau pyrrole contient un atome d’azote
 c. L’ion ferreux dispose de six liaisons de
coordination
 d. Lorsque l’atome de fer est sous forme ferreuse il
++
peut fixer un ion Ca
 e. L’hème est une structure plane.
4. Parmi les propositions suivantes concernant la
molécule d’hémoglobine, indiquer celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. Contient 4 atomes de fer
 b. Est constituée de 4 sous-unités : 2 sous-unités
α, 1 sous-unité β et 1 sous-unité γ
 c. Les sous-unités α et β sont liées par des ponts
disulfure
 d. Fixe 4 molécules de DPG
 e. Fixe le DPG uniquement dans l’état « tendu » T.
5. Parmi les propositions suivantes concernant les
conditions qui facilitent la fixation de l’oxygène
sur la molécule d’hémoglobine, indiquer celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. L’augmentation de la pression partielle en O2
 b. L’augmentation de la pression partielle en CO2
 c. L’augmentation de la pression partielle en CO
 d. L’augmentation du pH
 e. L’augmentation de la concentration en DPG.
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Protéine / 19
6. Parmi les propositions suivantes concernant la
drépanocytose, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Elle est caractérisée par l’existence d’une
mutation ponctuelle dans la séquence de la chaîne
β de l’hémoglobine
 b. Elle est caractérisée par l’absence de sous-unité
α
 c. La fixation de l’oxygène sur l’hémoglobine
anormale HbS est fortement altérée
 d. Les hématies falciformes contiennent des
polymères de désoxyhémoglobine S.
 e. La conformation de la désoxyhémoglobine S est
anormale
7. Parmi les propositions suivantes concernant le
site de liaison de l’antigène dans une molécule
d’Immunoglobuline G, indiquer celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. Il est constitué par l’association de 3 boucles
hypervariables
 b. Il est constitué par l’association de 6 boucles
hypervariables
appartenant
aux
domaines
variables des chaînes lourdes
 c. Il est porté par le fragment Fc
 d. Il y a 2 sites de liaison par molécule d’IgG
 e. Il est détruit par l’action de la papaïne.
8. Parmi les propositions suivantes concernant
l’actine, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Les filaments d’actine constituent les filaments
fins du sarcomère
 b. L’actine G est une protéine fibrillaire
 c. Au moment de la contraction, la zone de
filaments fins se raccourcit
 d. L’actine G possède une activité ATPasique
indispensable à la contraction musculaire
 e. Possède un site de liaison pour la tropomyosine
9. Parmi les propositions suivantes concernant le
fragment S1 (tête de la myosine), indiquer
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Il est obtenu par dissociation de la molécule de
myosine en sous-unités à l’aide de SDS
 b. Il est obtenu par clivage protéolytique de la
myosine par la trypsine et la papaïne
 c. Il est constitué par l’association des deux
chaînes légères de la myosine alors que les
chaînes lourdes forment la queue de la myosine
 d. Il possède un site de liaison qui peut fixer de
façon compétitive l’actine et l’ATP
++
 e. L’addition d’ion Ca
induit un changement
conformationnel du fragment S1 isolé.
10. Parmi les propositions suivantes concernant la
++
régulation par les ions Ca de la contraction
musculaire, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
++
 a. L’augmentation en Ca
cytoplasmique qui
déclenche la contraction musculaire est du à une
++
entrée massive de Ca dans la cellule à partir du
milieu extracellulaire
++
 b. Les ions Ca se fixe sur la troponine
++
 c. La fixation de Ca sur la troponine provoque la
dissociation du complexe actine-tropomyosine
++
 d. Les ions Ca
activent directement l’activité
ATPasique de la myosine et déclenchent ainsi la
contraction musculaire
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 e. Après le déclenchement de la contraction, la
++
concentration cytoplasmique en Ca diminue du
fait de l’activité de la calcium-ATPase du réticulum
sarcoplasmique.
11. Parmi les propositions suivantes concernant le
récepteur
nicotinique
de
l’acétylcholine,
indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. C’est une protéine intégrale de la membrane
 b. Certaines régions de sa surface ont un caractère
hydrophobe
 c. C’est un canal ionique dont l’ouverture est
régulée par les variations du potentiel membranaire
 d. Il contient 20 hélices transmembranaires qui
constituent le pore
 e. La sélectivité ionique est en partie liée à
l’existence de charges positives portées par des
résidus d’acides aminés formant la paroi interne du
pore.
12. Parmi les propositions suivantes concernant
l’hélice alpha, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Les chaînes latérales sont à l’extérieur de
l’hélice
 b. Elle est stabilisée par des liaisons hydrogène
 c. Elle est caractérisée par des valeurs précises
des angles phi et psi
 d. La proline est l’un des acides aminés les plus
fréquents dans les hélices α
 e. C'est la structure secondaire de base des
domaines constants des immunoglobulines G.
13. Parmi les propositions suivantes concernant la
lysine, indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Sa chaîne latérale porte une fonction acide
 b. Présente en solution aqueuse une charge
globale positive à pH 7
 c. Présente en solution aqueuse une charge
globale nulle à pH 1
+
 d. Contient deux fonctions NH3
en solution
aqueuse à pH 7
 e. Lorsqu’elle est insérée dans un peptide, la lysine
a une chaîne latérale neutre à pH7.
14. Parmi les propositions suivantes concernant la
glycine, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Possède un carbone asymétrique
 b. A une chaîne latérale constituée d’un méthyle
CH3
 c. A une charge globale voisine de 0 en solution
aqueuse à pH7
 d. Est l’acide aminé le plus fréquent dans les
coudes béta
 e. Sa présence en quantité importante dans une
séquence peptidique permet de prédire une forte
probabilité d’hélice α
15. Parmi les propositions suivantes, indiquez
celle(s) qui peut (peuvent) s’appliquer à un
cofacteur enzymatique :
 a. Transporte un substrat de la réaction
enzymatique
 b. Complémente un substrat de la réaction
enzymatique
 c. Accepte un produit de la réaction enzymatique
 d. Participe à la structure d’un enzyme
 e. Régule l’activité d’un enzyme
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Protéine / 20
16. Parmi les propositions suivantes, indiquez
celle(s) qui est (sont) vraie(s) :
 a. La constante de Michaëlis (Km) est égale à la
concentration de substrat à laquelle la vitesse
d’une réaction enzymatique est égale à la moitié de
la vitesse maximale (Vmax)
 b. Km est un index de l’affinité d’un enzyme pour
son substrat
 c. La Vmax d’une réaction enzymatique est une
constante caractéristique d’un enzyme donné
 d. Dans la représentation de Lineweaver et Burk
(graphe en double inverse), l’ordonnée à l’origine
est égale à la Vmax
 e. Dans le cas d’un enzyme allostérique, quelles
que soient les conditions expérimentales,
l’expression de la vitesse de la réaction en fonction
de la concentration de substrat est représentée par
une courbe sigmoïde
QCM 2007
1. Dans une colonne de chromatographie par
échange d’ions dont la phase fixe est
composée de billes chargées négativement,
indiquer les protéines qui sortent dans les
toutes premières fractions :
 a. Celles qui ont le pI le plus faible
 b. Celles qui ont le pI le plus élevé
 c. Celles dont le pI est inférieur au pH de la
solution d’élution
 d. Celles dont la masse moléculaire est la plus
élevée
 e. Celles dont la masse moléculaire est la plus
faible
2. On purifie une protéine que l’on analyse en
électrophorèse PAGE. Sans traitement par le bmercaptoéthanol on obtient une seule bande de
120 kDa et après traitement par le bmercaptoéthanol on obtient une seule bande de
60 kDa. Sachant que la protéine native a une
masse moléculaire totale de 240 kDa, indiquer
parmi les propositions suivantes concernant la
composition en sous-unités, celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. Deux sous-unités de 120 kDa associées par des
ponts disulfures
 b. Deux sous-unités de 60 kDa associées par des
ponts disulfures et une de 120 kDa non associée
par des ponts disulfure
 c. Quatre sous-unités de 60 kDa
 d. Une sous-unité de 120 kDa associée par des
ponts disulfure à une sous-unité de 60 kDa et une
deuxième sous-unité de 60 kDa non associée par
des ponts disulfure
 e. Trois sous-unités, une de 120 kDa et deux de 60
kDa.
3. Parmi les propositions suivantes concernant les
liaisons hydrogène, indiquer celle(s) qui est
(sont) exacte(s):
 a. Elles sont responsables des propriétés
cohésives de l’eau
 b. Dans les protéines il n’en existe qu’un seul type,
entre l’hydrogène de la fonction carboxyle et l’azote
de la fonction amine
 c. Elles sont détruites lors de la dénaturation des
protéines
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
 d. Elles sont responsables de la stabilisation des
hélices α mais non des feuillets β
 e. Elles interviennent dans les interactions entre
sous-unités au sein d’une protéine oligomérique.
4. Parmi les propositions suivantes concernant
l'histidine, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s):
 a. C’est un acide aminé à chaîne latérale
aromatique
 b. A une chaîne latérale chargée positivement à pH
7,0 (pK=6,0)
 c. Sa chaîne latérale est dirigée vers l’extérieur de
l’hélice α
 d. Intervient indirectement dans la fixation de la
molécule d’oxygène sur la myoglobine
 e. Contient un cycle dans sa chaîne latérale
5. Parmi les propositions suivantes concernant la
tyrosine, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s):
 a. C’est un acide aminé à chaîne latérale
aromatique
 b. Contient un noyau indol dans sa chaîne latérale
 c. Est neutre en solution aqueuse à pH7
 d. Absorbe la lumière ultra-violette
 e. La tyrosine est un résidu qui intervient dans la
régulation de l’activité de nombreuses protéines
6. Les protéine-kinases catalysent les réactions de
phosphorylation c'est-à-dire la fixation d’un
résidu phosphate. Indiquer sur quel(s) résidu(s)
d’acide aminé cette fixation peut se faire :
 a Méthionine
 b Tyrosine
 c Tryptophane
 d Thréonine
 e Sérine
7. Indiquer, parmi les propositions suivantes
concernant les feuillets β , celle(s) qui est
(sont) exacte(s)
 a Les valeurs des angles Ω dans un feuillet β
diffèrent de celles des angles Ω dans une hélice α
 b Les feuillets β antiparallèles sont plus stables que
les feuillets β parallèles
 c Les feuillets β sont stabilisés par des liaisons
hydrophobes
 d.
Le
motif
immunoglobulinémique
est
majoritairement constitué de feuillets β
 e. Les feuillets β antiparallèles sont caractérisés
par des valeurs spécifiques des angles Ψ et Φ
8. Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la myoglobine celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a Elle contient un pourcentage important d’hélices
α
 b C’est un mauvais transporteur parce que son
affinité pour l’O2 est trop faible
 c Elle possède comme l’hémoglobine un site de
liaison pour le 2,3diphospho-glycérate
 d La fixation de la molécule d’O2 met en jeu un
résidu de tryptophane
 e La fixation de la molécule d’O2 ne peut se faire
3+
que sur le fer sous sa forme ferrique (Fe )
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Protéine / 21
9. Indiquer, parmi les propositions suivantes
concernant l’immunoglobuline G, celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. C’est un tétramère
 b. L’analyse en électrophorèse SDS- PAGE après
réduction par le βmercaptoéthanol révèle 2 bandes
protéiques de 25 et 50 kDa
 c. Chaque chaîne légère est associée à une autre
chaîne légère par des ponts disulfures
intercaténaires
 d. Est dissociée en chaînes légères et en chaînes
lourdes par la papaïne
 e. Le fragment Fc représente le domaine de
reconnaissance de l’antigène
10. Indiquer, parmi les propositions suivantes
concernant l’actine G monomérique, celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. C’est une protéine fibrillaire
 b. C’est le constituant majoritaire des filaments
épais au sein d’un sarcomère
 c. C’est une protéine essentiellement constituée de
feuillets β
 d. Interagit spécifiquement et directement avec la
tête de la myosine
 e. Interagit spécifiquement et directement avec la
tropomyosine
11. Indiquer, parmi les propositions suivantes
concernant la contraction musculaire, celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. Elle déclenchée par l’augmentation de la
++
concentration en ion Ca cytoplasmique dans le
myocyte
 b. Le calcium déclenche la contraction en se fixant
sur un site spécifique sur la molécule d’actine
 c. Le calcium en se fixant sur la tête de la myosine
induit un changement de conformation de la
molécule de myosine
++
 d. L’augmentation de la concentration en ion Ca
cytoplasmique déclenche le clivage d’une molécule
d’ATP au niveau de la tropomyosine
 e. Le calcium qui déclenche la contraction provient
du réticulum endoplasmique.
12.Indiquer, parmi les propositions suivantes
concernant le récepteur nicotinique, celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. C’est un pentamère
 b. C’est une protéine intégrale de la membrane
 c. Une analyse par électrophorèse PAGE après
réduction par le β mercaptoéthanol révèle un
ensemble de bandes protéiques d’environ 10 kDa
correspondant aux hélices intra-membranaires
 d. La fixation de l’acétylcholine induit la fermeture
du pore
 e. La fixation de l’acétylcholine induit une rotation
des hélices M2
13. Parmi les propositions suivantes concernant
les protéines enzymatiques, indiquer celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. elles agissent à forte concentration
 b. elles sont détruites au cours de la réaction
qu’elles catalysent
 c. elles n’affectent pas l’équilibre d’une réaction
réversible
 d. elles augmentent la vitesse d’une réaction
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
 e. elles catalysent une réaction chimique donnée à
partir d’un ou plusieurs substrats définis
14. Parmi les propositions suivantes concernant
les protéines enzymatiques michaëlienne,
indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. un inhibiteur compétitif provoque une diminution
de l’affinité apparente d’un enzyme pour son
substrat
 b. la formation d’un complexe ternaire entre un
enzyme, son substrat et un inhibiteur (complexe
ESI) se traduit par une diminution de la vitesse
maximale (Vmax) de la réaction
 c. un inhibiteur compétitif se fixe uniquement sur la
forme libre (E) d’un enzyme
 d. la fixation d’un substrat dans le site actif d’un
enzyme est assurée par des liaisons covalentes
 e. la constante de Michaëlis (Km) est égale à la
concentration d’enzyme à laquelle la vitesse d’une
réaction est égale à la moitié de la vitesse
maximale (Vmax)
QCM 2008
1.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’électrophorèse bidimensionnelle
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. La première dimension est une électrofocalisation
 b. L’électrofocalisation se fait en présence de SDS
 c. Dans l’électrofocalisation, les protéines sont
séparées sur la base de leurs différences de vitesse de
migration
 d. Deux protéines de même masse moléculaire ne
pourront pas être séparées par électrophorèse
bidimensionnelle
 e. Le taux de structures secondaires intervient dans
la séparation des protéines par électrophorèse
bidimensionnelle
2.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la charge globale d’une protéine,
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Elle est très majoritairement déterminée par les
charges présentes sur les chaînes latérales des résidus
d’acides aminés
 b. Elle est nulle à un pH égal au pI de la protéine
 c. Deux protéines qui ont des pI identiques ne
pourront pas être séparées par chromatographie
d’échange d’ions
 d. Dans l’électrophorèse SDS-PAGE, les protéines
migrent d’autant plus vite que leur pI est élevé
 e. Si dans une protéine on transforme par voie
chimique les acides aspartiques en asparagines, on
induit une diminution du pI.
3. On injecte un antigène A à un lapin dont on
recueille le sérum trois semaines après. On se
propose de purifier les IgG anti-antigène A
produites et pour cela de les séparer des autres
protéines du sérum et des IgG non spécifiques
ne reconnaissant pas l’antigène A.
Indiquer parmi les propositions suivantes la
méthode la plus efficace pour purifier ces IgG :
 a. Une chromatographie par échange d’ions
 b. Une électrophorèse bidimensionnelle
 c. Une chromatographie d’affinité
 d. Une filtration sur gel
 e. Une chromatographie par échange d’ions suivie
d’une filtration sur gel.
Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
Protéine / 22
4. Les IgG anti-antigène A purifiées dans la question
précédente - sont incubées en présence de
l’antigène A et les complexes IgG/Antigène A
formés
sont
purifiés,
traités
par
le
β−mercaptoéthanol
puis
analysés
par
électrophorèse SDS PAGE. On obtient trois
bandes protéiques de masse molaire 75, 50 et 25
kDa. Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’antigène A, celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
a. L’antigène A est une protéine
 b. L’antigène A est une protéine formée de deux
sous-unités de 50 et 25 kDa
 c. L’antigène A contient au moins une sous-unité de
75 kDa
 d. L’antigène A contient une seule sous-unité de 50
kDa
 e. La nature chimique de l’antigène A ne peut pas
être déterminée par cette expérience
5. Un peptide a la séquence suivante :
Gly-Arg-Arg-Val-Trp-Lys-Val-Ser-Ala-Ala
Indiquer
parmi
les
propositions
suivantes
concernant ce peptide celle qui est (sont) exacte(s) :
 a. Il présente une charge globale positive à pH 7
 b. Il porte une seule charge négative à pH 7
 c. Il est phosphorylable par une protéine-kinase
 d. On peut déterminer sa concentration en solution
par mesure de l’absorption de la lumière ultraviolette
 e. Il contient un résidu de glycine à l’extrémité Cterminale
Gly = Glycine, Arg = Arginine, Val = Valine, Trp =
Tryptophane, Lys = Lysine,
Ser = Serine, Ala = Alanine
6. Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’acide glutamique celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. Il contient cinq atomes de carbone
 b. Il contient deux atomes d’azote
 c. Il porte une fonction carboxylique dans sa
chaîne latérale
 d. Sa charge globale est nulle à pH 7
 e. Il peut participer à des liaisons ioniques au sein
d’une molécule de protéine
7.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’hélice a celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Elle est stabilisée par des liaisons ioniques
 b. Dans chaque liaison hydrogène impliquée, c’est
un atome d’azote qui est donneur d’hydrogène et
un atome d’oxygène qui est accepteur
 c. C’est la structure secondaire majoritaire dans la
myoglobine
 d. C’est l’hélice que l’on trouve dans les segments
transmembranaires du récepteur nicotinique
 e. Elle contient des taux élevés de proline
8.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la protéine prion, celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. C’est une protéine allostérique
 b. La protéine prion infectieuse a une séquence en
acide aminé différente de celle de la protéine prion
normale
 c. La protéine prion infectieuse contient beaucoup
plus de feuillets bêta que la protéine prion normale
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
 d. La protéine prion infectieuse est le résultat d’une
mutation dans le gène correspondant
 e. La conversion de la forme normale en forme
infectieuse est facilitée par la forme infectieuse de la
protéine
9. La fixation des molécules d’oxygène à leurs sites
de liaison sur la molécule d’hémoglobine induit
un certain nombre de modifications au sein de la
protéine. Indiquer parmi les propositions de
modifications suivantes celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. L’atome de fer se déplace par rapport au plan de
l’hème
 b. La liaison entre l’atome de fer et l’histidine
proximale est rompue
 c. L’histidine distale fixe un proton
 d. Le dimère a1b1 se déplace par rapport au dimère
a 2b 2
 e. Le site de liaison pour le 2,3 DPG est fortement
modifié
10. On mesure la fixation de l’oxygène sur des
hématies en fonction de la pression partielle en
oxygène dans le milieu. Indiquer parmi les
propositions suivantes celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. La courbe obtenue est une hyperbole équilatère
 b. Même pour une pression partielle en oxygène
très
élevée (plus de 10 fois la P50), une fraction importante
des molécules d’hémoglobine ne fixe pas l’oxygène
 c. Pour une pression partielle égale à la P50, la
moitié des molécules d’hémoglobine est sous forme
d’oxyhémoglobine
 d. En présence de monoxyde d’azote, les hématies
ne peuvent fixer l’oxygène car l’hémoglobine est sous
forme de méthémoglobine inactive
 e. Pour une pression partielle en oxygène très
élevée (plus de 10 fois la P50), les molécules
d’hémoglobine sont quasiment toutes dans l’état R.
11.
Indiquer parmi les propositions suivantes
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. La myosine est la protéine constitutive des
filaments épais
 b. La queue de la myosine est constituée de 2
hélices α super-enroulées
 c. La queue de la myosine ne contient pas de
chaîne légère
 d. La queue de la myosine contient une activité
ATPasique
 e. La queue de la myosine forme des liaisons avec
les molécules d’actine lorsque la myofibrille est au repos
12. On dispose d’une substance pharmacologique
qui inhibe spécifiquement la fixation des ions
calcium
sur
la
troponine.
Parmi
les
conséquences possibles de l’application de cette
substance au muscle squelettique, indiquer
celle(s) qui est (sont) possible(s) :
 a. Le blocage du canal calcium du réticulum
endoplasmique
 b. Le blocage du déplacement du complexe
tropomyosine/actine
 c. Le blocage de la fixation de la myosine sur
l’actine
 d. Le blocage de l’augmentation de la concentration
en calcium dans le cytoplasme de la cellule musculaire
Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
Protéine / 23
 e. Le blocage de l’activité de la calcium-ATPase du
réticulum
13.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant le récepteur nicotinique celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. Il est présent dans la membrane post-synaptique
de la cellule musculaire
 b. C’est un canal cationique
 c. Chaque récepteur possède deux sites de fixation
pour l’acétylcholine
 d. Le récepteur nicotinique est le canal au travers
duquel passent les ions calcium qui, en se fixant sur la
troponine, déclenchent la contraction musculaire
 e. Les auto-anticorps anti-récepteur nicotinique
présents dans le sérum des sujets atteints de
myasthénie agissent en inhibant de façon compétitive la
fixation de l’acétylcholine
14.
Indiquer parmi les propositions suivantes
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Une enzyme catalyse une réaction chimique
donnée à partir d’un ou plusieurs substrats définis
 b. Certaines protéines enzymatiques ont besoin
d’un cofacteur pour acquérir leur propriété catalytique
 c. Les coenzymes sont des ions inorganiques
 d. L’équation de Michaelis-Menten est représentée
graphiquement par une courbe sigmoïde
 e. Dans certaines conditions, la vitesse maximale
(Vmax) d’une réaction enzymatique varie linéairement
avec la concentration d’enzyme
15. Parmi les inhibiteurs suivants indiquer celui
(ceux) qui réduit (réduisent) la vitesse maximale
(Vmax) d’une réaction enzymatique :
 a. Inhibiteur compétitif
 b. Inhibiteur incompétitif
 c. Inhibiteur non-compétitif
 d. Inhibiteur irréversible
 e. Inhibiteur allostérique
QCM 2009
1.
On se propose de purifier une protéine
cytosolique (Protéine P) à partir d’un homogénat
de foie de rat. Pour cela on soumet l’homogénat
à une centrifugation différentielle. Indiquer
quelle(s) fraction(s) contien(en)t la protéine P à
purifier :
 a. Le surnageant d’une centrifugation 20000g,
20min
 b. Le culot d’une centrifugation 20000g, 10min
 c. Le culot d’une centrifugation 80000g, 1 heure
 d. Le surnageant d’une centrifugation 150000g,
3heures
 e. Le culot d’une centrifugation 150000g, 3heures
2. La fraction la plus riche en protéine P est dialysée
contre un tampon phosphate 20mM pH7, NaCl
50mM, puis chromatographiée sur une résine
échangeuse d’anions. Diverses protéines dont la
protéine P, jusqu’alors retenues sur la résine,
sont éluées par diminution du pH jusqu’à pH6.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la protéine P, celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Sa charge globale est nulle pour un pH compris
entre 6 et 7
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 b. Son point isoélectrique est supérieur à pH7
 c. Son point isoélectrique est égal à pH6
 d. Son point isoélectrique est compris entre pH6 et
pH7
 e. Son point isoélectrique est inférieur à pH6
3.
La protéine P purifiée est analysée par
électrophorèse en gel de polyacrylamide SDS. En
absence de βmercaptoéthanol, on obtient deux
bandes protéiques de 50 kDa et 25 kDa et après
traitement par le βmercaptoéthanol une seule
bande de 25 kDa Indiquer parmi les propositions
suivantes concernant la protéine P, celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. La protéine P est constituée de 3 sous-unités
identiques
 b. La protéine P est constituée de sous-unités de
25 kDa
 c. La masse molaire de la protéine P pourrait être
de 150 kDa
 d. Au moins deux sous-unités sont associées par
des ponts disulfures
 e. Une chromatographie par filtration sur gel est
nécessaire pour déterminer la masse moléculaire
de la protéine P
4.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’électrophorèse bidimensionnelle
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. C’est une technique au cours de laquelle la
charge globale des protéines ne varie pas
 b. C’est une technique qui n’est pas influencée par
l’état de phosphorylation des protéines
 c. C’est une technique qui permet d’analyser des
protéines aussi bien eucaryotes que procaryotes
 d. C’est une technique au cours de laquelle la
séparation des protéines en fonction de leur masse
nécessite un gradient de SDS
 e. C’est une technique qui peut servir d’étape
préparatoire à une analyse par spectrométrie de
masse
5.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la sérine celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Elle contient trois atomes de carbone
 b. Elle contient un atome de soufre
 c. Elle porte une fonction ionisable dans sa chaîne
latérale
 d. Sa charge globale est nulle à pH 6
 e. Elle est phosphorylable
6. Un peptide dont la séquence est la suivante :
val-val-glu-gly-arg-trp-ala-gln-leu-trp-phe-val-ala-ala
est soumis à l’action de la trypsine.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant ce peptide celle qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Il présente une charge globale positive à pH 7
 b. Il contient un résidu d’alanine à l’extrémité Cterminale
 c. L’action de la trypsine donne naissance à trois
peptides
 d. L’action de la trypsine donne naissance à deux
peptides ayant chacun une charge globale nulle à
pH 7
 e. L’action de la trypsine donne naissance à deux
peptides dont un seul absorbe la lumière
ultraviolette
Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
Protéine / 24
val = valine, glu = acide glutamique, gly = glycine,
arg = arginine, trp = tryptophane, ala = alanine, gln =
glutamine, leu = leucine, phe = phénylalanine,
7.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant les coudes, celle(s) qui est (sont)
exacte(s)
 a. Ils permettent des connexions entre structures
secondaires
 b. Quatre résidus d’acide aminé sont impliqués
dans certains coudes b
 c. Ce sont des structures répétitives
 d. Un coude β est stabilisé par une liaison
hydrogène
 e. Ils contiennent des taux élevés de proline
8.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la structure de la myoglobine, celle(s)
qui est (sont) exacte(s)
 a. Sa structure tertiaire est déterminée par sa
structure primaire
 b. Sa dénaturation par l’urée 8M n’empêche pas la
liaison de l’O2
 c. La fixation de l’O2 n’est pas modifiée par un
traitement par le β mercaptoéthanol
 d. Elle contient de nombreux feuillets bêta
 e. Le fer est lié au reste de l’hème par 6 liaisons de
coordination
9.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’hémoglobine celle(s) qui est (sont)
exacte(s)
 a.
L’hémoglobine
désoxygénée
est
très
majoritairement dans l’état tendu T
 b. L’état tendu T est stabilisé par la fixation du 2,3
DPG
 c. En absence de 2,3 DPG, l’hémoglobine est très
majoritairement dans l’état tendu T
 d. En absence de 2,3 DPG, l’hémoglobine est dans
un état conformationnel à haute affinité pour
l’oxygène
 e. Dans le modèle séquentiel une molécule
d’hémoglobine peut contenir à la fois des sous
unités dans l’état T et d’autres dans l’état R.
10. On analyse par électrophorèse en gel de
polyacrylamide SDS une immunoglobuline G et
ses fragments. Indiquer parmi les propositions
suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s)
 a.
L’immunoglobuline
en
absence
de
βmercaptoéthanol donne deux bandes protéiques
de 25 et 50 kDa
 b.
L’immunoglobuline
en
absence
de
βmercaptoéthanol donne une seule bande
protéique de 75kDa
 c.
L’immunoglobuline
en
présence
de
βmercaptoéthanol donne deux bandes protéiques
de 25 et 50 kDa
 d.
Le
fragment
Fab
en
absence
de
βmercaptoéthanol donne une seule bande
protéique
 e.
Le
fragment
Fc
en
présence
de
βmercaptoéthanol donne une seule bande
protéique
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
11.
Indiquer parmi les propositions suivantes
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. La troponine est une protéine trimérique
 b. La troponine possède des sites spécifiques pour
++
les ions Ca
 c. La troponine possède un site d’interaction avec
la myosine
 d. La troponine possède une activité ATPasique
 e. La troponine possède une sous-unité qui
interagit directement avec la tropomyosine
12. L’application de curare à la jonction musculaire
induit un blocage spécifique du récepteur
nicotinique. Si dans ces conditions on stimule le
nerf moteur, indiquer parmi les propositions
suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s)
 a. Le myocyte ne se contracte pas
++
 b. les canaux Ca sensibles au voltage de la
terminaison nerveuse ne sont pas activés
+
 c. les canaux Na sensibles au voltage de la
membrane plasmique du myocyte ne sont pas
activés
++
 d. les ions Ca
sont libérés par le réticulum
endoplasmique et envahissent le cytoplasme du
myocyte
 e. La libération d’acétylcholine par la terminaison
nerveuse est inhibée
13.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant
le
récepteur
nicotinique
de
l’acétylcholine celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. L’hélice M2 est la seule hélice portant des
résidus hydrophiles à sa surface
 b. Chaque sous-unité contient 4 hélices
transmembranaires
 c. Chaque récepteur possède deux sites de fixation
pour l’acétylcholine dans le domaine cytoplasmique
de la protéine
 d. L’occupation d’un seul des deux sites par une
molécule d’acétylcholine permet l’ouverture du
canal
 e. Dans la myasthénie, les auto-anticorps bloquent
la libération d’acétylcholine
QCM 2010
1. On se propose de purifier les histones à partir
d’un homogénat de cerveau de rat. Pour cela on
soumet l’homogénat à une centrifugation
différentielle.
Indiquer
quelle(s)
fraction(s)
contien(nen)t les histones :
 a. Le culot d’une centrifugation 1000g, 10min
 b. Le surnageant d’une centrifugation 1000g,
10min
 c. Le culot d’une centrifugation 20000g, 20 minutes
 d. Le surnageant d’une centrifugation 20000g, 20
minutes
 e. Le culot d’une centrifugation 80000g, 1heure
2.
Une protéine purifiée est analysée par
chromatographie par filtration sur gel qui indique
une masse molaire de 300 000 daltons. La même
analyse après traitement par l’urée 8M donne
deux structures protéiques de masse molaire
270 000 et 30 000 daltons. Un traitement par le βmercaptoéthanol et l’urée 8M suivie d’une
analyse en électrophorèse SDS-PAGE met en
évidence deux bandes protéiques de 240 000 et
30 000 daltons. Indiquer parmi les propositions
Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
Protéine / 25
suivantes concernant cette protéine celle(s) qui
est (sont) exacte(s) :
 a. La masse molaire globale de la protéine est de
600 000 daltons
 b. La protéine contient au moins un pont disulfure
inter-caténaire
 c. La protéine contient une sous-unité de 270 000
daltons
 d. La protéine est trimérique
 e. La protéine contient une sous-unité de 60 000
daltons
3. Une solution contient les trois peptides suivants
peptide 1 :
phe-val-glu-val
peptide 2 :
phe-val-his-val
peptide 3 :
arg-val-his-val
On soumet ce mélange à une électrophorèse à pH 8
(sans SDS) et après migration et révélation on
observe le schéma ci-dessous :
-
+
a
b
c
Parmi les propositions suivantes, indiquer celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. La tache (a) correspond au peptide 1
 b. La tache (b) correspond au peptide 2
 c. La tache (c) correspond au peptide 1
 d. La tache (a) correspond au peptide 2
 e. La tache (b) correspond au peptide 3
phe = phénylalanine ; val = valine ; glu = acide
glutamique ; his = histidine ; arg = arginine
4.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la proline celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. La proline présente dans les protéines est la Lproline
 b. Sa chaîne latérale est polaire
 c. Sa chaîne latérale contient une fonction ionisable
dont le pK est égal à 6
 d. Sa charge globale est nulle à pH 6
 e. C’est l’un des deux acides aminés les plus
fréquents dans les hélices α
5.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant la thréonine celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. Sa chaîne latérale est polaire
 b. Elle est phosphorylable par les protéines kinases
 c. Elle possède dans sa chaîne latérale une fonction
carboxylique
 d. Elle possède dans sa chaîne latérale un atome
de soufre
 e. Elle absorbe la lumière ultraviolette du fait de la
présence de doubles liaisons conjuguées dans sa
chaîne latérale
6. La somatostatine est un peptide à activité
biologique. Sa séquence est la suivante
ala-gly-cys-lys-asn-phe-phe-trp-lys-thr-phe-thrser-cys
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant ce peptide celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
 a. Il absorbe la lumière ultraviolette
 b. Son hydrolyse complète par la trypsine donne
naissance à deux fragments
 c. Son traitement par le bromure de cyanogène
donne naissance à deux fragments
 d. Sa charge globale est nulle à pH 7
 e. Il est susceptible de contenir un pont disulfure
intra-caténaire
Ala = alanine; gly = glycine; cys = cystéine;
lys = lysine; asn = asparagine; phe = phénylalanine;
trp = tryptophane; thr = thréonine ; ser = sérine
7.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant les structures secondaires celle(s)
qui est (sont) exacte(s) :
 a. Les hélices α ne contiennent jamais plus de 10
résidus d’acides aminés
 b. Dans les hélices α les liaisons hydrogène se
forment entre l’oxygène du C=O et l’hydrogène
d’une fonction O-H
 c. Toutes les structures secondaires sont des
structures répétitives
 d. Les feuillets β antiparallèles sont plus stables que
les feuillets β parallèles
 e. Les chaînes latérales des acides aminés sont
insérées dans le plan du feuillet β
8.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant l’hémoglobine celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. La méthémoglobine fixe l’oxygène avec une plus
grande affinité que l’hémoglobine physiologique
 b. L’histidine proximale est directement impliquée
dans les mécanismes responsables de la
coopérativité
 c. Le déplacement du fer par rapport au plan de
l’hème est directement impliqué dans les
mécanismes responsables de la coopérativité
 d. Le monoxyde de carbone est toxique parce qu’il
se fixe sur l’histidine proximale et empêche l’effet
coopératif
 e. Un nombre de Hill supérieur à 1 traduit un effet
coopératif
9. Parmi les propositions suivantes concernant la
fixation de l’oxygène sur l’hémoglobine dans une
hématie, indiquer celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. A une pression partielle donnée d’oxygène, le
passage de pH 7,6 à pH 7,2 entraîne une libération
d’oxygène par l’hémoglobine
 b. A une pression partielle donnée d’oxygène,
l’augmentation de la concentration en protons induit
une augmentation de la saturation en oxygène de
l’hémoglobine
 c. A une pression partielle donnée d’oxygène,
l’élévation de la pression partielle de CO2 entraîne
une libération d’oxygène par l’hémoglobine
 d. A une pression partielle donnée d’oxygène, la
fixation du 2,3 diphosphoglycérate sur la molécule
d’hémoglobine induit une libération d’oxygène
 e. A une pression partielle donnée d’oxygène, la
saturation est plus grande sur l’hémoglobine A que
sur l’hémoglobine F
Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
Protéine / 26
10. Parmi les propositions suivantes concernant les
immunoglobulines G, indiquer celle(s) qui est
(sont) exacte(s) :
 a. Le site de reconnaissance de l’antigène est
constitué par deux domaines variables
 b. Le fragment Fc n’est composé que de domaines
constants
 c. Ce sont les boucles hypervariables d’un fragment
Fab
qui
déterminent
la
spécificité
de
reconnaissance
 d.
La très grande affinité entre antigène et
anticorps est la conséquence de la formation d’un
pont disulfure stabilisateur
 e. Un antigène A est retenu sur une colonne
d’affinité constituée de billes sur lesquelles ont été
immobilisés des fragments Fc de l’anticorps
correspondant
11. La myosine est purifiée à partir de muscle
squelettique et on se propose d’étudier ses
propriétés structurales. Indiquer parmi les
propositions suivantes celle(s) qui est (sont)
exacte(s) :
 a. L’analyse en SDS-PAGE après traitement par le
ß-mercaptoéthanol met en évidence trois bandes
protéiques de taille différente
 b. Un traitement par la trypsine donne naissance à
deux fragments protéiques.
 c. L’un des fragments obtenus après traitement par
la trypsine est capable de former des filaments
mais n’interagit pas avec l’actine
 d. La tête de la myosine possède une activité
ATPasique
 e. Un traitement par la papaïne permet de dissocier
les sous-unités
12.
Indiquer parmi les propositions suivantes
concernant le cycle actine-myosine celle(s) qui
est (sont) exactes :
 a. L’addition d’ATP en présence d’ions calcium
induit la dissociation du complexe actine-myosine
 b. C’est la fixation d’ATP et non son hydrolyse qui
déclenche le changement de conformation de la
tête de la myosine
 c. C’est la libération de phosphate inorganique (Pi)
qui déclenche le mouvement relatif de l’actine par
rapport à la myosine
 d. Pour chaque molécule d’ATP hydrolysée, le
filament d’actine avance par rapport au filament de
myosine d’une longueur égale au diamètre d’un
monomère d’actine
 e. Dans le muscle au repos, le site de liaison de
l’actine sur la myosine est occupé par la troponine
13. Il existe une souris mutante dans laquelle la
protéine sensible au potentiel des tubules T est
mutée et devient insensible au changement de
potentiel. L’arrivée de l’influx nerveux dans la
terminaison nerveuse va induire un certain
nombre d’effets. Indiquer celui(ceux) qui est
(sont) observé(s) chez cette souris mutante :
 a. Le myocyte se contracte
 b. L’acétylcholine est libérée par la terminaison
nerveuse
+
 c. Les canaux Na sensibles au voltage de la
membrane plasmique du myocyte s’ouvrent
++
 d. Les canaux Ca du réticulum s’ouvrent
++
 e. Les ions Ca envahissent le cytoplasme du
myocyte
Cahier d'Exercices de Biochimie / PAES
14. Parmi les propositions suivantes concernant un
enzyme à régulation allostérique, indiquez
celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Sa courbe de vitesse (v = f [S]) présente toujours
la forme d’une sigmoïde
 b. Il change de masse moléculaire lorsqu’il passe
de l’état T à l’état R
 c. Il possède généralement plusieurs sous-unités
 d. Il possède au moins un site de fixation pour le
substrat et au moins un site de fixation pour un
modulateur
 e. Dans le cas d’un enzyme allostérique, la vitesse
maximale (Vmax) de la réaction est diminuée en
présence d’un inhibiteur allostérique
15. Parmi les propositions suivantes concernant une
réaction enzymatique de cinétique michaëlienne,
indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s) :
 a. Elle n’est possible que si la concentration de
l’enzyme (E) est supérieure à la concentration de
substrat (S)
 b. La vitesse de la réaction peut être affectée par
une variation du pH du milieu.
 c. La vitesse de la réaction est indépendante de la
température du milieu
 d. L’expression de sa vitesse (V) en fonction de la
concentration de substrat (S) est représentée par
une hyperbole
 e. Sa vitesse maximale (Vmax) est indépendante de
la concentration d’enzyme
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Protéine / 27
QROC 2007
Des globules rouges (hématies) sont isolés à partir
de sang de lapin et la fixation de l’oxygène à
l’hémoglobine est mesurée à pH 7,2 en fonction de
la pression partielle en oxygène. On obtient une
courbe de saturation et on mesure une valeur de P50
égale à 26 mm Hg. Les hématies sont ensuite
homogénéisées et la protéine hémoglobine est
isolée et purifiée par différentes chromatographies.
On étudie la fixation de l’oxygène sur la protéine
purifiée et on observe une modification de la forme
de la courbe de saturation sur les hématies intactes.
1. Décrire cette modification
2. Quelle en est la cause ?
3. La P50 est elle modifiée et si oui dans quel sens ?
4. Les hématies intactes sont incubées à pH 7,6 et
on mesure dans cette condition la courbe de
saturation pour l’oxygène. Pour une pression
partielle en oxygène de 26 mm Hg, le taux de
saturation est-t-il supérieur ou inférieur à 50% ?
5. A pH 7,2, on ajoute aux hématies du monoxyde de
carbone de manière à obtenir une pression
partielle en CO de 2,6 mm Hg. Quel est dans ces
conditions le taux de saturation en oxygène pour
une pression partielle en oxygène de 26 mm Hg.