Sujet ET1_2010

BIO241
Examen terminal 1ère session (25 mai 2010)
Documents et calculatrices non autorisés
ATTENTION : Les parties A, B et C doivent être traitées sur des copies
séparées
7 pages
Notation sur 100
PARTIE A
Protéines/Métabolisme : Cours de Mme C. Breton
Question 1 : les MPTs
12 pts
Les mécanismes de régulation de la fonction des protéines impliquent souvent
des modifications post-traductionnelles (MPTs).
1/ Quelles sont les 2 grandes catégories de MPTs ?
2/ Dans le cas d’une modification par phosphorylation :
a. Quels sont les résidus d’acides aminés concernés par cette modification
b. Donner la formule semi-développée d’un résidu d’acide aminé (un exemple
au choix) avant et après modification (à pH 7)
c. S’agissant d’une modification réversible, donner le nom des enzymes
impliquées dans les réactions de phosphorylation et dé-phosphorylation
d. Quelle est l’incidence de cette modification sur la structure de la protéine
3/ Donner trois autres exemples de MPTs
Question 2 : Hémoglobine
6 pts
Les mobilités électrophorétiques à pH 8,6 d’une série
d’hémoglobine normale et mutantes sont données ci-dessous :
électrode -
l
a
l
b
l
l
Hb
c
normale
l
d
de
molécules
électrode +
Faire correspondre les positions a, b, c et d avec les molécules Hb mutantes
indiquées ci-dessous :
Hbh :
glycine remplacée par aspartate en position β69
Hbi :
glutamate remplacé par lysine en position β6
Hbk :
asparagine remplacée par lysine en position α68
Hbm :
lysine remplacée par glutamate en position β95
Justifier votre réponse
Question 3 : Glycolyse
20 pts
1/ Certaines réactions de la glycolyse se produisent dans des conditions
d’irréversibilité thermodynamique. Indiquer lesquelles.
Ecrire en détail les réactions (noms et formules semi-développées des réactants
et noms des enzymes)
2/ Chez l’homme,
transformation.
en
condition
anaérobie,
le
pyruvate
subit
une
a. Donner le nom de cette transformation. Ecrire en détail la ou les
réaction(s) (noms et formules semi-développées des réactants et noms des
enzymes)
b. Dans quel(s) type(s) cellulaire(s) ou tissu(s) cette réaction a-t-elle lieu ?
c. Quel est l’intérêt principal de cette réaction ?
3/ Dans le contexte de la glycolyse, quel est le point commun entre ATP,
Fru2,6-bisP et citrate ?
4. Lors d’un petit déjeuner, il est ingéré 17g de saccharose. Calculer le nombre
de moles d’ATP formées (en conditions aérobies), en supposant que les
monosaccharides libérés à partir du saccharose (glucose et fructose) empruntent
immédiatement la voie de la glycolyse. Vous utiliserez les valeurs hautes de P/O.
MM saccharose : 340 g.mol-1
Question 4 : Glycogène
3 pts
1/ Donner la structure du glycogène et son rôle dans l’organisme.
2/ Indiquer les lieux de stockage du glycogène dans l’organisme.
3/ Quelles sont les deux enzymes clé du métabolisme du glycogène (synthèse et
dégradation) ?
Question 5 : ATP synthase
3 pts
L’ATP synthase est un complexe protéique enzymatique qui permet de produire
de l’ATP à partir d’ADP et de Pi. Indiquer sa localisation cellulaire et quelle est la
source directe d’énergie utilisée pour cette synthèse ?
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PARTIE B
Bioénergétique et Enzymologie : cours de Mme F. Cornillon
Les hydrogénases sont des enzymes qui catalysent la réaction réversible
d'oxydation de l'hydrogène moléculaire selon la réaction suivante :
E°'= -0,42V
Une hydrogénase a été purifiée à partir d'une bactérie sulfato-réductrice. Une
analyse par ultracentrifugation analytique indique que la protéine native a un
poids moléculaire de 50 kDa.
L'analyse par gel d'électrophorèse en présence de SDS donne le résultat suivant
présenté sur la figure 1 :
Figure 1 :
électrophorèse
sur
gel
de
polyacrylamide en présence de SDS
(dodécyl sulfate de sodium)
A : Marqueurs de poids moléculaires
suivants : 10 KDa, 20 KDa, 30 KDa,
50 KDa et 60 Kda.
B
:
Echantillon
purifiée.
d'hydrogénase
Question 1 :
6 pts
1/ Rappeler le principe de l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence
de SDS.
2/ Que pouvez-vous conclure de l'expérience précédente ?
Question 2 :
9 pts
Les électrons produits lors de la réaction d'oxydation de l'hydrogène moléculaire
sont transférés par l'hydrogénase à un accepteur d'électrons.
Afin de pouvoir suivre la réaction de consommation de l'hydrogène par
l'hydrogénase, nous utilisons un composé coloré : le méthyl viologène (MV2+). La
réaction de réduction du méthyl viologène est la suivante :
E°'=-0,45V
Le méthyl viologène réduit (MV+) absorbe la lumière à 600 nm, ce qui lui confère
sa couleur violette, alors que la forme oxydée (MV2+) est incolore.
1/ Ecrire l'équation bilan de réduction du méthyl viologène par l'hydrogène
moléculaire catalysée par l'hydrogénase.
2/ Calculer le potentiel d'oxydoréduction dans les conditions standard apparentes
de la réaction bilan de réduction du méthyl viologène par l'hydrogène
moléculaire.
3/ Cette réaction de réduction du méthyl viologène par l'hydrogène moléculaire
est-elle spontanée dans les conditions standard apparentes ? Justifier.
4/ Pourrez-vous faire l'étude cinétique de cette réaction, pour mesurer l'activité
de l'hydrogénase, indifféremment dans le sens 1 ou 2 ? Justifier.
Question 3 :
21 pts
1/ La valeur de l'absorbance, mesurée à 600 nm, dans une cuve de 1 cm de
trajet optique et contenant 3 mL d'une solution à 100 μM de méthyl viologène
réduit (MV+) est de 1.
Déterminer le coefficient d'extinction molaire du méthyl viologène réduit.
La solution d'hydrogénase purifiée utilisée est à 2,5 mg.mL-1.
Dans une cuve de 1 cm de trajet optique, 1 mL d'une solution de Tris-HCl pH 8
100 mM, méthyl viologène oxydé 1 mM, est saturé en hydrogène gazeux dissout
par barbotage. Au temps t = 0 s, 1 μL de la solution d'hydrogénase purifiée,
diluée 200 fois, est ajouté.
Le résultat expérimental obtenu est donné dans la figure 2.
Figure 2
2/ Donner un titre à la courbe expérimentale obtenue. Commenter la courbe.
3/ Donner la définition de la vitesse initiale de la réaction de consommation de
l'hydrogène moléculaire catalysée par l'hydrogénase.
4/ Calculer la vitesse initiale de la réaction de consommation de l'hydrogène
moléculaire catalysée par l'hydrogénase exprimée en mol.L-1.s-1.
5/ Dans quelles conditions se place-t-on pour déterminer l’activité d’une solution
enzymatique ? Qu'en est-il ici pour déterminer l'activité enzymatique de la
solution d'hydrogénase ?
6/ Donner la définition de l’activité enzymatique et la calculer pour 1 mL de
solution d'hydrogénase purifiée (exprimée en katal).
7/ Donner la définition de l’activité spécifique et déterminer celle de la solution
enzymatique.
8/ Donner la définition de la constante kcat. Que permet-elle d'étudier ?
9/ Déterminer la valeur de la constante kcat de l'hydrogénase.
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PARTIE C
Métabolisme bactérien : cours de Mr Y. Markowicz
(20 pts)
Le lac Searle (USA) est un lac saturé en sels, une saumure alcaline particulièrement riche en
arsenic. L’arsenic est présent dans différents états : arséniate (As[V], pentavalent), arsénite
(As[III], trivalent).
arséniate
arsénite
Des sédiments prélevés dans le lac ont été incubés en absence d’oxygène, après
ajout éventuel de lactate (○), de sulfure (■) ou d’hydrogène () ; les contrôles
consistent en des sédiments incubés sans additif (No additions) et des sédiments
dont la flore a été tuée par la chaleur (killed control). La figure A quantifie l’arséniate,
la figure B l’arsénite : chaque donnée correspond à la moyenne de trois expériences.
Time (days)
1) Si l’on compare (qualitativement) l’évolution des concentrations en arséniate et
arsénite au cours du temps, en présence d’hydrogène, quelles conclusions peut-on
tirer ? Pouvez-vous nommer le type trophique impliqué (justifier votre réponse en
quelques mots) ?
(2,5 pts)
2) Mêmes questions en présence de lactate ?
(2,5 pts)
3) Quelles conclusions pouvez-vous tirer de la comparaison des expériences réalisées
sans additif (après chauffage vs. sans chauffage) ?
(2 pts)
4) Quelles conclusions pouvez-vous tirer de la comparaison des expériences réalisées
sans additif (ni chauffage) et avec un additif (quel qu’il soit) ?
(3 pts)
5) En quoi les expériences réalisées en présence de sulfure peuvent-elles être considérées
comme surprenantes ?
(2 pts)
Une expérience semblable a été réalisée en présence d’oxygène (aucun additif dans le milieu).
La figure suivante montre l’évolution des concentrations en arséniate (triangle avec la pointe
en haut) et en arsénite (triangle avec la pointe en bas), avec des sédiments traités (symboles
pleins) ou non (symboles vides) par la chaleur.
Time (days)
6) Quelles conclusions pouvez-vous tirer des résultats de l’expérience réalisée en
aérobie ?
(2,5 pts)
7) L’échelle de temps étant la même dans les deux types d’expérience, pouvez-vous dire
pourquoi les phénomènes observés en aérobie sont beaucoup plus rapides ? (3 pts)
8) Si les mêmes micro-organismes étaient impliqués dans les phénomènes observés en
aérobie et en anaérobie, que pourriez-vous dire de leur comportement vis-à-vis de
l’oxygène ?
(2,5pts)