BIOCHIMIE & BIOLOGIE MOLECULAIRE Enseignements Dirigés
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Première Année Commune aux Etudes de Santé UFR de Médecine - Nantes BIOCHIMIE & BIOLOGIE MOLECULAIRE Enseignements Dirigés Rappel de consignes : 1. Respectez le groupe qui vous a été attribué 2. Apprenez le cours et faites les exercices avant chaque séance Année universitaire 2016-2017 Glucides 1. D’une manière générale, les aldohexoses cycliques, non engagés dans une liaison osidique : A. ont une conformation plus stable que la forme linéaire B. sont secondaires à une réaction d’hémi-­‐acétalisation intra-­‐moléculaire C. possèdent cinq carbones asymétriques, soit 32 isomères D. sont en anomérie β quand le OH en C1 est en trans par rapport au CH2OH 2. D’une manière générale les aldohexoses cycliques, engagés dans une liaison osidique par leur C1 : A. ont une anomérie fixée B. subissent le phénomène de mutarotation C. peuvent être réduits en alditol D. récupèrent leur OH hémiacétalique en C1 après hydrolyse (chimique ou enzymatique) La maladie de Fabry, ou syndrome de Ruiter-­‐Pompen-­‐Wyers, est une maladie lysosomale génétique, liée au chromosome X, résultant d'un déficit enzymatique qui conduit à l’accumulation du composé Y, dont la structure figure ci-­‐dessus, dans les tissus et le plasma. Y Le composé Y est traité de façon à isoler la partie oligosaccharidique. 3. Précisez si les propositions suivantes concernant la partie oligosaccharidique isolée sont vraies ou fausses. A. Elle possède un caractère réducteur B. Elle peut subir le phénomène de mutarotation C. A et C sont deux molécules identiques D. A et C sont deux anomères E. B et C sont deux épimères 4. La molécule A est isolée à partir du composé Y. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. CHO CHO CH2OH A. A et D sont des épimères HO H H OH O B. Par réduction, A (isolée) et D donnent des produits HO H HO H HO H identiques C. Par réduction, E et F donnent des produits H OH HO H H OH identiques H OH H OH H OH D. Par réduction, A (isolée) et F donnent des produits CH2OH CH2OH CH2OH identiques E. Par réduction, C (isolée) et E donnent les mêmes D E F produits 1 La maladie de Pompe appartient à un groupe d’affections héréditaires rares, les glycogénoses encore appelées maladies de stockage du glycogène. Cette maladie est secondaire à un déficit en glycosidases et peut donc toucher tous les organes humains. Elle se caractérise par le dépôt de glycogène en quantité ou en qualité anormales dans les tissus. 5. Indiquez si les propositions suivantes concernant le glycogène sont vraies ou fausses. A. C’est un oligosaccharide complexe B. C’est un homopolysaccharide de réserve C. C’est un hétéropolysaccharide D. Il s’apparente à l’amylopectine E. Il adopte une disposition spiralée 6. Parmi les diholosides suivants, indiquez celui qui constitue majoritairement, par sa répétition, le glycogène : 7. Parmi les diholosides suivants, indiquer celui qui constitue majoritairement, par sa répétition, le glycogène : A. D galactopyranosyl β (1 → 4) D glucopyranose B. D glucopyranosyl α (1 → 6) D glucopyranose C. D galactopyranosyl α (1 → 4) D glucofuranose D. D glucopyranosyl β (1 → 4) D glucopyranose E. D glucopyranosyl α (1 → 4) D glucopyranose 8. Indiquez si, après méthylation du glycogène suivie d’une hydrolyse acide, les dérivés suivants sont obtenus : A. 2,3,4,6 tétraméthylglucose B. 2,3,4,6 tétraméthylgalactose C. 2,3,4 triméthylglucose D. 2,3,6 triméthylglucose E. 2,3 diméthylglucose 9. Indiquez si les propositions suivantes concernant la molécule ci-­‐dessous sont vraies ou fausses. A. Cette molécule est réductrice B. Du 1,3,4,6 tétra-­‐méthyl-­‐fructose est obtenu après méthylation exhaustive et hydrolyse C. Du 3,4,5 tri-­‐méthyl-­‐fructose est obtenu après méthylation exhaustive et hydrolyse 2 La galactosémie congénitale est associée à une altération de la glycosylation de certaines glycoprotéines. Ainsi, la FSH (Hormone Folliculo Stimulante), glycoprotéine d’origine hypophysaire, présente des structures glycanniques dépourvues de galactose chez les patients. La figure ci-­‐dessous présente une étape de la biosynthèse de la principale chaîne glycannique normale de la FSH. L’acronyme AA indique un acide aminé de la chaîne peptidique. 10. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. L’acide aminé AA est une sérine B. L’acide aminé AA est une thréonine C. Le dérivé d’ose lié à la chaîne peptidique est un anomère α D. Le dérivé d’ose lié à la chaîne peptidique est un anomère β E. La chaîne glycannique Y fait partie des glycosaminoglycanes 11. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La chaîne glycannique Y peut être hydrolysée par une α-­‐galactosidase B. La chaîne glycannique Y peut être hydrolysée par une α-­‐mannosidase C. La chaîne glycannique Y peut être hydrolysée par une β-­‐galactosidase D. La chaîne glycannique Y peut être isolée par l’action d’une exoglycosidase E. La chaîne glycannique Y isolée présente deux extrémités réductrices 3 Lipides 1. Qu’est-­‐ce qu’une molécule amphipathique (amphiphile) ? • Pourquoi le pH a-­‐t-­‐il une influence sur l’hydrophilie des acides gras ? • Cette influence est-­‐elle la même si l’acide gras estérifié du glycérol ? 2. En considérant les composés présentés page suivante répondez par vrai ou faux aux questions suivantes : Composé : A B C D E F G C’est un lipide simple C’est un lipide complexe C’est un phospholipide C’est un glycérophospholipide C’est un sphingolipide C’est un céride Il est hydrophobe Il peut être précurseur de molécules agissant comme messagers C’est un constituant des lipides membranaires C’est un médiateur de la réponse inflammatoire Peut subir l’action de la phospholipase A2 Composé provenant du cholestérol Il exerce un rôle énergétique • • H I Identifiez les classes de lipides auxquelles appartiennent les molécules. Indiquez les liaisons chimiques entre les éléments constitutifs des molécules. 3. Soient les acides gras suivants : C16 : 0, C18 : 0, C18 : 1 (ω9), C18 : 2(ω6), C20 : 4(ω6) et les points de fusion : -­‐43,5°C, 5°C, -­‐5°C, 13°C, 63°C, 70°C • Donner le nom des différents acides gras. • Apparier acides gras et points de fusion. • Quels aspects structuraux de ces acides gras peuvent être en rapport avec les variations des points de fusion ? 4. En suspension dans l’eau les acides gras forment des micelles et les phospholipides forment des liposomes. Pourquoi ? Quel est l’intérêt pharmaceutique des liposomes ? La micelle suivante se forme-­‐t-­‐elle dans l’huile ou dans l’eau ? 4 A B C D E F G I H 5 5. A partir du tableau ci-­‐dessous expliquer la stratégie adoptée par une bactérie pour maintenir sa fluidité membranaire vitale, si elle est transférée d’un milieu à 40°C dans un milieu à 30°C, puis à 10°C ? Pourcentage des acides gras totaux de E.coli, cultivé à différentes températures 10°C 20°C 30°C 40°C Myristique (14 :0) 4 4 4 8 Palmitique (16 :0) 18 25 29 48 Palmitoléique (16 : 1) 26 24 23 9 Oléique (18 :1) 38 34 30 12 Hydroxymyristique 13 10 10 8 Rapport insaturés/saturés 2,9 2,0 1,6 0,38 6. Le sérum renferme différentes formes de phosphore précisées dans le tableau ci-­‐dessous. Formes de phosphore Quantité moyenne du phosphore en g.dm-­‐3 de sérum P minéral 0,036 P lipidique 0,075 P des phosphodérivés de glucides 0,008 P total 0,125 • Préciser la signification de « phosphore lipidique ». • Par traitement du sérum avec un mélange chloroforme-­‐méthanol, on obtient l’extrait lipidique total (contenant du Cholestérol, des Triacylglycérols et des Phospholipides). Une séparation des constituants de cet extrait par chromatographie sur couche mince de gel de silice donne les résultats regroupés sur la figure ci-­‐dessous (deux chromatographies ont été réalisées), identifier les dépôts en justifiant votre réponse. • Que pouvez-­‐vous conclure de ces deux chromatographies ? Phase (1) Ether de pétrole 90 volumes Ether éthylique 10 volumes Ethanoïques 1 volume Phase (2) Chloroforme 65 volumes Méthanol 25 volumes Eau 1 volume 6 Considérez la molécule suivante : CO O O CO O O P O OH + CH3 N CH3 H3C 7. Indiquez si la molécule représentée ci-­‐dessus présente les caractéristiques suivantes. A. Elle est amphiphile B. C’est un constituant des membranes biologiques C. C’est une molécule de réserve énergétique D. C’est un glycérophospholipide E. C’est un sphingolipide 8. Indiquez si cette molécule contient les constituants suivants. A. Un acide gras de la famille des ω 6 B. Un acide gras de la famille des ω 3 C. Un glucose D. Une sphingosine E. Un glycérol 9. Indiquez si les enzymes suivantes sont capables d’hydrolyser cette molécule. A. Le lysosyme B. L’amylase pancréatique C. La phospholipase A2 D. La phospholipase D E. La ribonucléase T1 Cette molécule est soumise à une hydrolyse simultanée par les enzymes ci-­‐dessus. 10. Indiquez si parmi le(s) produit(s) obtenu(s), on obtient : A. Un acide gras saturé B. Un acide gras insaturé C. Un glucose D. Un céramide E. De la sphingosine Considérez les molécules suivantes : 7 11. Précisez si les propositions suivantes concernant le rôle des composés A, B et C, s’ils sont présents dans les lipides membranaires, sont vraies ou fausses. A. Ils participent à la structure des membranes biologiques en rentrant dans la composition des glycérophospholipides B. Dans les glycérophospholipides, la liaison glycérol-­‐acide gras est une liaison éther C. Soumis à une oxydation ménagée, ils se transforment en composés de type peroxyde D. Comme les acides gras saturés, le composé C participe à la rigidité des membranes biologiques du fait de sa structure linéaire E. Les composés A et B participent à la fluidité membranaire grâce aux inflexions dans leur structure, imposées par la configuration 12. Précisez si les propositions suivantes concernant les liposomes, sont vraies ou fausses. A. Ils sont constitués d’une bicouche lipidique séparant un milieu intérieur et un milieu extérieur aqueux B. Ils sont obtenus par resuspension de lipides en milieu aqueux C. Ils ont une organisation similaire aux micelles de détergent D. Ils sont utilisés pour encapsuler des médicaments E. Ils ont la même composition lipidique que les membranes 13. Précisez si les propositions suivantes concernant l’acide arachidonique, sont vraies ou fausses. A. C’est un acide gras polyinsaturé de la famille des ω6 B. Il possède 20 atomes de carbone C. C'est un acide gras dit "tétraènoïque" car il possède 4 insaturations D. L’acide arachidonique est un précurseur des thromboxanes E. Il possède une température de fusion supérieure à l’acide octadécanoïque La molécule X fait partie d’un groupe de molécules largement répandues chez l’homme dans le tissu cérébral et les tissus nerveux. Sa formule est présentée ci-­‐dessous. 14. Parmi les propositions suivantes concernant le constituant A, quelle(s) est(sont) celle(s) qui est(sont) exacte(s) ? A. Le constituant A est un épimère au niveau C2 du D-­‐glucose B. Le constituant A est une molécule de D-­‐mannose C. Le constituant A est une molécule de D-­‐galactose D. Le constituant A est un épimère au niveau C4 du D-­‐glucose E. Le constituant A est un cétose 8 15. Parmi les propositions suivantes concernant la nature du constituant B, quelle(s) est(sont) celle(s) qui est(sont) exacte(s) ? A. Le constituant B est un céramide B. Le constituant B est un monoacylglycéride C. Le constituant B est un glycosphingolipide D. Le constituant B est un sphingophospholipide E. Le constituant B est un stéride 16. Parmi les propositions suivantes concernant la molécule X, quelle(s) est(sont) celle(s) qui est(sont) exacte(s) ? A. La molécule X est amphiphile B. La molécule X est totalement hydrophobe C. La molécule X s’insère dans la membrane plasmique grâce au constituant B D. La molécule X possède une double liaison de configuration trans E. La molécule X possède une liaison amide 17. La masse moléculaire de X est égale à 789g x mol-­‐1. On donne I=127. Quel est l’indice d’iode de la molécule X ? A. L’indice d’iode est égal à 16 B. L’indice d’iode est égal à 636 C. L’indice d’iode est égal à 64 D. L’indice d’iode est égal à 318 E. L’indice d’iode est égal à 32 9 Acides aminés – Peptides -­‐ Protéines 1. Indiquez si les propositions suivantes concernant les acides aminés naturels sont vraies ou fausses. A. Ils se caractérisent toujours par la présence d’une fonction carboxylique et d’une fonction amine primaire B. Ils sont toujours ionisables à l’état libre C. Ils peuvent posséder soit deux, soit trois constantes d’acidité D. Ils peuvent être estérifiés sur leur fonction NH2 E. Les acides aminés indispensables sont au nombre de 12 F. Ce sont des acides carboxyliques G. Ils possèdent toujours un carbone asymétrique H. Ils sont protonés en milieu acide 2. Indiquez si les propositions suivantes concernant la cystéine sont vraies ou fausses. A. Elle possède une fonction amine primaire B. C'est un acide aminé hydroxylé C. Elle peut se condenser avec une cystine pour former une cystéine D. Elle est impliquée dans la formation de pont disulfure E. Elle participe à la structure quaternaire des protéines 3. Parmi les structures suivantes, reconnaître celle de l’asparagine (Asn) : a) c) b) COOH O NH2 • • • • NH2 OH NH d) NH O COOH O H2N COOH N NH COOH 2 NH2 NH2 Quelle est la nature du groupement fonctionnel de la chaîne latérale ? Peut-­‐on envisager l'hydrolyse de Asn ? Si oui, écrire la réaction et nommer les produits Quelles sont les formes moléculaires de Asn et Asp dans le milieu intracellulaire à pH 7,2 ? On utilisera les valeurs approximatives suivantes : pK1 (αCOOH) = 2 ; pK2 (αNH2) = 9 ; pKR (COOH) = 4. Donner le nom et la nature du composé issu de la décarboxylation de la fonction αCOOH de Asp, quel est le rôle biologique de ce composé ? 4. Précisez si les propositions concernant la liaison peptidique sont vraies ou fausses. A. Elle est rigide et plane. B. Elle protège les protéines vis-­‐à-­‐vis des protéases. C. Elle est à la base de la structure primaire. D. L’atome hydrogène de l’azote et l’oxygène du carbonyle sont en configuration cis. E. La rotation est possible entre le Cα et le C du groupement carbonyle. F. Le carbonyle, le radical R et l’azote sont dans un seul plan. G. Les angles Φ et Ψ sont les angles de rotation autour des liaisons Cα-­‐R et Cα-­‐H, respectivement 5. Le glutathion : A. est un polypeptide B. possède une fonction SH C. peut exister sous une forme oxydée ou sous une forme réduite D. est obtenu par cyclisation de l’acide glutamique E. possède un noyau aromatique F. est chargé positivement à pH neutre (Glu : pK COOH = 2,12 ; pKaNH2 = 8,66 ; Cys : pKSH = 9,62 ; Gly : pKaCOOH = 3,53) α 10 6. Le peptide suivant est utilisé pour étudier l’activité phosphotransférase d’une enzyme : H2N C H2C CH3 H2N CH2OH O NH NH NH O O H3C O H2C NH CH2 NH NH CH2 NH O HC 2 CH3 COOH CH2 S CH3 • • • • • Identifier les acides aminés et écrire sa séquence Quelle est la charge électrique globale de ce peptide à pH neutre ? Quel(s) acide(s) aminé(s) sera(seront) susceptible(s) d’être phosphorylé(s) ? Quelle sera la charge électrique globale du peptide à l’issue de la réaction ? Comment peut-­‐on envisager la séparation du peptide d’origine et de sa forme modifiée ? La tyrosine est un acide aminé largement répandu dans les peptides et les protéines. 7. Précisez si les formules suivantes représentant la tyrosine sont vraies ou fausses : OH A C H2N H COOH H2N H COOH C B CH2 NH2 C OH H2N H COOH C D CH2 C H2N H COOH CH2 HO E N H CH2 C H2N H COOH OH A E B C D 8. Précisez si les composés biologiques suivants proviennent de la tyrosine. A. La sérotonine B. La noradrénaline C. L’histamine D. La thyroxine E. La dopamine 9. Précisez si les propositions suivantes concernant la tyrosine et les propriétés chimiques de sa chaîne latérale dans les protéines à pH 7,2 sont vraies ou fausses. A. La tyrosine est un acide aminé indispensable B. La tyrosine peut faire l’objet d’une glycosylation C. La fonction phénol peut intervenir dans des interactions ioniques D. La fonction phénol peut intervenir dans des interactions hydrogène E. La fonction phénol peut réagir avec les chaînes latérales ayant un COOH pour former des amides reliant deux parties d’une chaîne peptidique La tyrosine sert également de base à la synthèse des hormones thyroïdiennes. La sécrétion de T3 et de T4 est sous contrôle hormonal. L’hypophyse produit la TSH (thyrotropine) qui stimule la formation et la sécrétion de T3 et de T4 par la thyroïde. La sécrétion de la TSH est elle-­‐même dépendante de la stimulation provenant de la TRH (hormone thyréotrope). Ces deux hormones, TSH et TRH sont de nature peptidique. 11 La TRH est produite par l'hypothalamus. Sa structure est présentée ci-­‐dessous et correspond à la séquence : oxo Pro -­‐ His -­‐ Pro amide N HN O NH N N H O O O NH2 10. Précisez si les propositions suivantes concernant la TRH sont vraies ou fausses. A. Ce peptide comporte 3 carbones asymétriques B. Ce peptide comporte 4 liaisons hydrolysables C. Ce peptide n’est pas hydrolysé par les exopeptidases D. Ce peptide ne comporte pas d’élément ionisable E. Ce peptide est susceptible d’être glycosylé 11. Précisez si les propositions concernant la mobilité électrophorétique de la TRH sont vraies ou fausses. On donne : pKA du NH imidazole = 6,0 A. La migration de la TRH ne dépend que de l’ionisation du noyau imidazole B. A pH 10 : la TRH migre vers l’anode C. A pH 9 : la TRH migre vers la cathode D. A pH 3 : la TRH migre vers la cathode E. A pH 2 : la TRH migre vers l’anode La TSH est distribuée par voie sanguine. La chaîne α de la TSH renferme 116 acides aminés. Sa composition, déduite du gène, exprimée en nombre de résidus est la suivante : Alanine 7 Cystéine 10 Histidine 5 Méthionine 4 Thréonine 9 Arginine 4 Ac. glutamique 4 Isoleucine 2 Phénylalanine 6 Tyrosine 7 Asparagine 4 Glutamine 5 Leucine 8 Proline 7 Valine 10 Ac. aspartique 3 Glycine 4 Lysine 7 Sérine 10 12. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses : A. La chaîne α de la TSH comporte 16 sites potentiels de coupure par la trypsine B. Théoriquement, la coupure par la chymotrypsine génère au maximum 13 fragments peptidiques C. Tous les acides aminés indispensables sont nécessaires lors de la biosynthèse de la chaîne a de la TSH D. La chaîne α de la TSH comporte 123 carbones asymétriques E. La chaîne α de la TSH est une protéine plutôt acide 13. Précisez si les propositions suivantes concernant les modifications post-­‐traductionnelles de cette protéine, sont vraies ou fausses : A. La chaîne α de la TSH peut être glycosylée : N-­‐glycosylation avec l’asparagine et la glutamine, et O-­‐ glycosylation avec la sérine et la thréonine B. La chaîne α de la TSH peut être phosphorylée C. Glycosylation et phosphorylation sont irréversibles in vivo D. Grâce aux acides aminés soufrés, cystéine et méthionine, elle peut comporter jusqu’à 7 ponts disulfure E. Elle fait l’objet d’une myristylation 12 14. Indiquez si les propositions suivantes concernant les protéines sont vraies ou fausses. A. Elles possèdent toujours une structure quaternaire. B. Elles débutent toujours par une méthionine lors de leur synthèse. C. Elles peuvent lier par covalence des entités non protéiques. D. Elles conservent leur structure primaire quand elles sont dénaturées. E. Les protéines naturelles contiennent le plus souvent des hélices droites 15. Le schéma suivant représente un fragment de protéine avec les chaînes latérales de certains des acides aminés. NH O NH O d) O NH NH HN HO a) c) O O b) -O - O + NH 3 O O O- NH NH NH O O NH HN HN • • O SH HS Identifier les acides aminés Associer à chacune des lettres la liaison ou l'interaction susceptible de s’établir. 16. Indiquez si les propositions suivantes concernant les modifications post-­‐traductionnelles sont vraies ou fausses A. Une protéine peut être modifiée après traduction sur plusieurs acides aminés. B. Un acide aminé peut être la cible de plusieurs modifications post-­‐traductionnelles. C. Les modifications post-­‐traductionnelles des protéines sont toujours réversibles. D. La phosphorylation des protéines conduit toujours à leur activation. E. L’addition d’un groupement glucidique s’effectue toujours à l’extrémité N terminale de la protéine. 17. Indiquez si les propositions suivantes concernant les immunoglobulines sont vraies ou fausses. A. Les immunoglobulines possèdent une structure quaternaire en hélice alpha uniquement. B. L’analyse d’immunoglobulines purifiées par électrophorèse en gel dénaturant (SDS-­‐PAGE) puis coloration fait apparaître deux bandes de poids moléculaire identique. C. Les immunoglobulines plasmatiques sont séparables des autres protéines sériques en fonction de leur charge par électrophorèse. D. Les immunoglobulines G sont des tétramères. E. Elles sont stabilisées par la présence de ponts disulfure inter et intra chaînes. 18. Soit la séquence peptidique suivante, qui appartient à une glycoprotéine : NH2 O COOH SH C CH2 O NH O CH2 OH O NH NH O H3C CH2 O NH NH CH2 CH2 O H3C O NH NH CH2 N NH O O CH3 HN CH3 (CH2)4 O H3C O NH NH2 13 • • • • Identifier les acides aminés. Quelles sont les liaisons peptidiques dont l'hydrolyse est catalysée par la trypsine ? par la chymotrypsine ? Quel(s) acide(s) aminé(s) peut (peuvent) être engagé(s) dans la liaison à l’enchaînement glucidique ? Quel(s) acide(s) aminé(s) est (sont) susceptible(s) d’être impliqué(s) dans des interactions hydrogène ? 19. Indiquez si les propositions suivantes concernant le dodécyl sulfate de sodium (SDS) sont vraies ou fausses. A. C’est un détergent B. C’est un agent réducteur C. Il s’associe aux acides aminés apolaires hydrophobes D. Il peut dissocier deux monomères liés par des liaisons faibles E. Il peut être utilisé, lors d’une électrophorèse, pour mettre en évidence les sous unités d’une protéine liées par des ponts disulfures Concours 2012-­‐2013 : La production de testostérone par les testicules est contrôlée par l’hormone lutéinisante (LH) produite par l’hypophyse en réponse à l’hormone de libération de l’hormone lutéinisante (LHRH) produite au niveau de l’hypothalamus. La structure de la forme active de la LHRH est présentée ci-­‐dessous. O 20. Indiquez si les propositions suivantes concernant la LHRH sont vraies ou fausses. A. La LHRH comporte 11 acides aminés B. La LHRH est un décapeptide C. Son extrémité N-­‐terminale est modifiée D. A pH neutre, la LHRH possède une charge électrique globale positive E. Quel que soit le pH, la LHRH est toujours électriquement neutre 21. Indiquez si les propositions suivantes concernant la LHRH sont vraies ou fausses. A. Une aminopeptidase hydrolyse la LHRH B. Le bromure de cyanogène est sans effet sur la LHRH C. La trypsine clive la LHRH en 2 peptides D. La carboxypeptidase libère l’acide aminé C-­‐terminal : la glycine E. La chymotrypsine est sans effet sur la LHRH 14 La LHRH circule dans le sang et en se fixant sur son récepteur situé à la surface des cellules cibles (anté-­‐hypophyse….), induit la synthèse de LH. La LH fait partie, comme l’hormone thyréo-­‐stimulante (TSH) et l’hormone folliculo-­‐stimulante (FSH), de la famille des gonadotropines. Elle est formée de 2 sous-­‐unités glycoprotéiques (α et β) associées de manière non covalente. 22. Indiquez si les acides aminés suivants sont susceptibles, par leur chaîne latérale, d’être impliqués dans l’association entre les 2 chaînes (hors interactions de Van der Waals). A. Sérine B. Acide glutamique C. Proline D. Glycine E. Tyrosine LH et FSH ont été purifiées et analysées, avant (-­‐ NGlyc) ou après (+NGlyc) traitement par une N-­‐ glycosidase (enzyme capable d’hydrolyser les liaisons N-­‐osidiques). Les peptides obtenus ont été analysés par électrophorèse dénaturante (SDS-­‐PAGE), et révélés par coloration des protéines (A) ou par immunoempreinte, après transfert sur une membrane, à l’aide d’un anticorps dirigé contre la chaîne α de la LH (B). Les résultats suivants ont été obtenus : A -­‐ NGlyc + NGlyc -­‐ NGlyc + NGlyc LH LH LH LH FSH FSH FSH FSH B 20 kDa -­‐ 15 kDa -­‐ 12 kDa -­‐ 10 kDa -­‐ 23. Indiquez si les propositions suivantes concernant l’électrophorèse SDS-­‐PAGE sont vraies ou fausses. A. La séparation se fait en fonction de la charge des peptides B. L’analyse a obligatoirement été faite en présence d’un agent réducteur C. En présence de SDS, les protéines se déplacent vers la cathode D. Le gel sert de tamis moléculaire qui permet la séparation E. 1 kDa correspond à la masse d’un atome d’hydrogène 24. Indiquez si les propositions suivantes concernant l’interprétation de ces expériences sont vraies ou fausses. A. La LH est un hétérodimère B. La FSH est un homodimère C. Les 2 chaînes peptidiques de la LH sont glycosylées D. La LH comporte entre 200 et 300 acides aminés E. La FSH comporte environ 500 acides aminés 25. Indiquez si les propositions suivantes concernant l’interprétation de ces expériences sont vraies ou fausses. A. Les chaînes α de la LH et de la FSH ont une structure peptidique commune B. Les chaînes β de la LH et de la FSH ont une structure peptidique commune C. Les chaînes α de la LH et de la FSH portent des structures glycaniques différentes D. Les chaînes β de la LH et de la FSH portent des structures glycaniques identiques E. L’anticorps reconnaît une structure glycanique portée par les peptides 15 Enzymes Le métabolisme de Plasmodium falciparum met en jeu la fermentation du glucose qui produit de l’énergie sous forme d’ATP grâce à la transformation du glucose en acide pyruvique. Ce dernier est transformé en acide lactique par la lactate déshydrogénase du parasite (pf-­‐LDH). 1. L’électrophorèse d’une préparation de LDH humaine (h-­‐LDH) purifiée révèle l’existence de plusieurs isoenzymes. Indiquez si les propositions suivantes, concernant les isoenzymes, sont vraies ou fausses. A. La proportion des isoenzymes peut différer d’un tissu à l’autre B. Les isoenzymes catalysent la même réaction enzymatique C. Les isoenzymes ont des propriétés immunologiques identiques D. Les isoenzymes sont caractérisées par des affinités identiques pour leur substrat E. Les isoenzymes sont des protéines oligomériques 2. La LDH catalyse la transformation réversible de l’acide pyruvique (acide 2-­‐oxo-­‐propanoïque) en acide lactique (acide 2-­‐hydroxy-­‐propanoïque) en présence de NAD+/NADH + H+. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La LDH catalyse une réaction acide-­‐base B. La LDH catalyse une réaction d’oxydo-­‐réduction C. La vitesse de la réaction peut être déterminée par la mesure du pH du milieu réactionnel D. La vitesse de la réaction peut être suivie par spectrophotométrie à 340 nm E. Le NADH présente un pic d’absorption à 340 nm Les acides aminés participant aux sites actifs ou présents dans l’environnement des sites actifs de la LDH (lactate déshydrogénase) humaine (h-­‐LDH) et de la LDH de P. falciparum (pf-­‐LDH) sont figurés ci-­‐dessous : N° séq. h-­‐LDH pf-­‐LDH 102 109 140 163 168 171 195 245 246 250 Gln-­‐Gln-­‐Glu-­‐Gly-­‐Glu-­‐Ser-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ Arg…Arg…Ser…Asp…Arg…His…Tyr…Thr…Ile Lys-­‐Gln-­‐Glu-­‐Gly-­‐Glu-­‐Ser-­‐Asp-­‐Lys-­‐Glu-­‐Trp-­‐Asn-­‐ Arg…Arg…Leu…Asp…Arg…His…Ser…Pro..Pro Les résidus variables du site actif sont figurés en gras ; les résidus conservés du site actif sont encadrés et l'ensemble du peptide additionnel inséré avant la position 109 dans la pf-­‐LDH parasitaire est en italique. 3. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le site actif d’une enzyme est constitué par une courte séquence peptidique B. Le peptide additionnel de 5 acides aminés Asp-­‐Lys-­‐Glu-­‐Trp-­‐Asn est indispensable à l’activité catalytique de toutes les LDHs C. Les résidus localisés aux positions 109, 140, 168, 171 et 195 participent vraisemblablement à l'activité enzymatique D. A pH 7,2, le remplacement de la glutamine 102 par une lysine au niveau du site actif de la pf-­‐LDH peut modifier la conformation du site actif E. A pH 7,2 la lysine 102 peut intervenir dans des interactions hydrogène 4. Les constantes de Michaelis (KM) de la pf-­‐LDH pour les acides pyruvique (2-­‐oxo-­‐propanoïque) et lactique (2-­‐hydroxy-­‐propanoïque) ont pour valeurs respectives 30 µM et 12 000 µM. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le KM correspond à la constante d’affinité de l’enzyme pour son substrat B. Le KM correspond à la constante de dissociation apparente du complexe enzyme-­‐substrat C. La constante de Michaelis correspond à la concentration de substrat pour laquelle la vitesse de la réaction est égale à VM/2 D. La pf-­‐LDH présente une plus forte affinité pour l'acide lactique que pour l’acide pyruvique E. Dans la représentation de Lineweaver et Burk, l’intersection de la droite avec l’axe des abscisses détermine la valeur – 1/KM 16 5. La constante de vitesse de formation de l'acide lactique est égale à 148 s-­‐1. Sachant que la concentration totale en pf-­‐LDH est égale à 3,32 x 10-­‐4mM, indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le katal correspond à la transformation d'une mole de substrat par minute B. Le katal est une unité d’activité enzymatique C. La vitesse maximale VM de la réaction de transformation de l'acide pyruvique en acide lactique est égale à 49,1 nM x s-­‐1 D. La vitesse maximale VM de la réaction de transformation de l'acide pyruvique en acide lactique est égale à 21,5 nM x s-­‐1 E. La vitesse maximale VM de la réaction de transformation de l'acide lactique en acide pyruvique est égale à 49,1 nM x s-­‐1 6. Le Gossypol, un polyphénol, se comporte comme un inhibiteur compétitif vis-­‐à-­‐vis du NADH. La constante de Michaelis KM de la pf-­‐LDH pour le NADH est égale à 7 µM. Le Ki de la pf-­‐LDH pour le Gossypol est de 0,7 µM. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le Ki représente la constante de dissociation du complexe enzyme-­‐inhibiteur B. Le gossypol occupe le site actif de la pf-­‐LDH C. En présence de Gossypol, la constante de Michaelis (K’M) de la pf-­‐LDH pour le NADH est inférieure à KM D. En présence de Gossypol, la vitesse maximale apparente V’M de la pf-­‐LDH pour le NADH est égale à VM E. Les données sont insuffisantes pour calculer la valeur de la constante de Michaelis apparente K’M de la pf-­‐LDH pour le NADH La technique de mutagénèse dirigée par des oligonucléotides permet de substituer un seul acide aminé d'une protéine conduisant à une protéine mutante. Le tableau suivant présente les valeurs des paramètres cinétiques de la pf-­‐LDH sauvage et de la pf-­‐LDH mutée au niveau du résidu 245. pf-­‐LDH sauvage Ser245 pf-­‐LDH mutée Ala245 KM NADH (mM) 7 66 KM acide pyruvique (mM) 30 5 566 k2 (seconde-­‐1) 148 0,42 7. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Les chaînes latérales de l’alanine et de la sérine diffèrent par la présence d’un hydroxyle B. Un acide aminé susceptible de former une interaction hydrogène se montre favorable pour le fonctionnement catalytique C. L’encombrement de la chaîne latérale de l’alanine gène l’accessibilité du substrat et a donc un effet défavorable pour le fonctionnement catalytique D. La mutation Ser→Ala compromet plus la liaison de l’acide pyruvique que celle du NADH E. Des inhibiteurs spécifiques se fixant sur les résidus variables de la pf-­‐LDH, comme la sérine 245, ont un intérêt thérapeutique potentiel Concours 2012-­‐2013 : Les hormones androgènes ont de nombreuses actions physiologiques. Elles stimulent également la prolifération des cellules cancéreuses prostatiques. Aussi plusieurs approches thérapeutiques du cancer de la prostate visent à supprimer la production d’androgènes. L’abiratérone (Zytiga™), utilisée pour le traitement de cancers de la prostate, est un inhibiteur compétitif de l’enzyme CYP17A1 impliquée dans la production d’androgènes. 17 8. Indiquez si les propositions suivantes concernant les enzymes sont vraies ou fausses. A. Les enzymes agissent à faible concentration et sont réutilisables en fin de réaction B. L’activité des enzymes dépend de la température et du pH C. Toutes les enzymes nécessitent l’intervention d’un coenzyme D. Les enzymes augmentent l’énergie d’activation de la réaction qu’elles catalysent E. Les enzymes modifient l’équilibre thermodynamique de la réaction qu’elles catalysent 9. Indiquez si les propositions suivantes concernant le site actif d’une enzyme sont vraies ou fausses. A. Le site actif est uniquement constitué d’acides aminés soufrés B. Le site actif occupe une part réduite du volume global de l’enzyme C. Le site actif présente une complémentarité structurale avec le substrat D. Les acides aminés composant le site actif sont toujours contigus dans la séquence primaire de la protéine E. Une catalyse efficace se caractérise par la création, au niveau du site actif, de liaisons faibles entre le substrat et les acides aminés de contact de l’enzyme 10. Indiquez si les propositions suivantes concernant l’abiratérone sont vraies ou fausses. A. L’abiratérone abaisse la VMax de CYP17A1 B. L’abiratérone modifie le KM de CYP17A1 C. L’abiratérone se fixe au niveau du site actif de l’enzyme D. L’abiratérone se fixe de manière irréversible à CYP17A1 E. L’abiratérone entraîne une augmentation de la concentration plasmatique en testostérone chez les patients traités En fait, la forme active des hormones androgènes chez l’homme provient de la transformation d’une partie de la testostérone par une 5a réductase. Il existe 2 enzymes (E1 et E2) codées par des gènes différents catalysant cette réaction. Ces 2 enzymes utilisent le NADPH comme coenzyme. Les caractéristiques cinétiques de ces 2 enzymes ont été déterminées expérimentalement. Les résultats obtenus sont présentés ci-­‐dessous. 11. Indiquez si les propositions suivantes concernant les enzymes E1 et E2 sont vraies ou fausses. A. Les 2 enzymes doivent avoir la même masse moléculaire apparente pour être des isoenzymes. B. Les enzymes E1 et E2 ont la même vitesse maximale. C. Les enzymes E1 et E2 ont la même affinité pour la testostérone. D. L’enzyme E1 a une meilleure affinité pour la testostérone que l’enzyme E2. E. Les données obtenues ne permettent pas de comparer les affinités des enzymes E1 et E2 pour leur substrat. 18 Le finastéride est un inhibiteur des enzymes E1 et E2. Le comportement de l’enzyme E1 vis-­‐à-­‐vis du Finastéride a été déterminé. Les résultats ci-­‐dessous ont été obtenus, en l’absence (¨), et en présence de Finastéride (0,1 nM ; n). 12. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. VM = 1 pmol x min-­‐1 x mg-­‐1. B. KM = 1,25 x 10-­‐9 M. C. Le Ki donne une indication de l’affinité de la testostérone pour le Finastéride. D. Ki = 10 nM. E. Ki = 0,1 nM. L'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐glucosidase est une enzyme lysosomale qui permet la dégradation du glycogène à partir de ses extrémités non réductrices et l'hydrolyse du maltose en glucose. L'activité enzymatique de l'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐glucosidase peut être évaluée à l'aide de deux substrats synthétiques : le paranitrophényl-­‐α-­‐D-­‐glucopyrannoside (pNpG) et le paranitrophényl-­‐α-­‐D-­‐xylopyrannoside (pNpX). L'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐glucosidase catalyse l'hydrolyse du pNpG et du pNpX conduisant dans les deux cas au paranitrophénol coloré. 13. Indiquez si les propositions suivantes concernant les composés A, B, C et D sont vraies ou fausses. NO2 CH2OH O O A A. B. C. D. E. O2N CH2OH O O CH2OH O O B NO2 C NO2 CH2OH O O D Le composé A correspond au métanitrophényl-­‐β-­‐D-­‐glucopyrannoside Le composé B correspond à l’orthonitrophényl-­‐α-­‐D-­‐glucopyrannoside Le composé C correspond à l’orthonitrophényl-­‐β-­‐D-­‐glucopyrannoside Le composé D correspond au métanitrophényl-­‐β-­‐D-­‐glucopyrannoside Aucun des composés ne correspond au paranitrophényl-­‐α-­‐D-­‐glucopyrannoside Le tableau ci-­‐dessous présente les caractéristiques des substrats synthétiques de l'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐ glucosidase. Substrat KM (mM) k2 (s-­‐1) pNpG 0,12 90 pNpX 0,46 0,05 19 14. Précisez si les propositions suivantes concernant les caractéristiques des substrats synthétiques de l'α-­‐ (1→4)-­‐D-­‐glucosidase sont vraies ou fausses. A. L'efficacité catalytique de l’enzyme vis-­‐à-­‐vis du pNpG est supérieure à celle du pNpX B. Les efficacités catalytiques de l’enzyme vis-­‐à-­‐vis du pNpG et du pNpX sont similaires C. Les différences d'affinité des deux substrats sont en partie dues aux orientations des groupements hydroxyles situés aux positions 2, 3 et 4 du cycle pyrannique D. Les différences d'affinité des deux substrats sont en partie dues à la nature du substituant situé en position position 5 du cycle pyrannique E. L'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐glucosidase a une faible affinité pour les substrats paranitrophénylés Des analogues structuraux du glucose ont été utilisés pour inhiber l'activité de l'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐ glucosidase à pH 6,2. Les valeurs des constantes d'inhibition sont présentées dans le tableau ci-­‐dessous. Composé KI (mM) 1 α-­‐D-­‐glucose 2-­‐désoxy-­‐D-­‐glucose 735 Acide D-­‐gluconique 465 Acide D-­‐glucuronique 406 6-­‐désoxy-­‐D-­‐glucose 0,4 15. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Les dérivés chargés du D-­‐glucose possèdent une forte affinité pour l'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐glucosidase B. Une interaction hydrogène avec le substituant du C6 n’est pas obligatoire pour la liaison du substrat C. Une interaction hydrogène avec le substituant du C2 est importante pour la liaison du substrat D. Une fonction acide en position 6 du cycle pyrannique a un effet défavorable sur la liaison du substrat E. Une charge négative au niveau de l’hydroxyle anomérique diminue l’affinité de l’enzyme L’influence du pH sur cette réaction enzymatique a été étudiée au moyen de deux expériences. L’effet du pH sur l’activité enzymatique est représenté sur la figure 1. Le rôle du pH sur la spécificité de l'α-­‐ (1→4)-­‐D-­‐glucosidase est illustré par les résultats de l’expérience 2. D-Man 1/Ki 1/Ki Figure 1 Figure 2 D-Glc 3,6 Activité enzymatique mM x s-1 2,7 1,8 0,9 ° ° 5 ° ° ° ° 400 ° ° °° ° ° 300 ° 200 ° 7 ° D-Glc * ° 6 mol x L-1 100 ° 8 pH °° 9 ° ° mol x L-1 ° ° * * * ° * * * D-Man ° 8,0 6,0 4,0 * ° * * °° ° 2,0 pH 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 16. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La courbe de la figure 1 permet de mettre en évidence un pH optimum voisin de 6,2 B. Lorsque le pH est inférieur à 4 ou supérieur à 8, le substrat est dégradé C. Les ordonnées de la courbe 2 représentent les affinités du D-­‐glucose et du D-­‐mannose pour l'α-­‐ (1→4)-­‐D-­‐glucosidase D. Les ordonnées de la courbe 2 représentent les constantes d'inhibition du D-­‐glucose et du D-­‐ mannose E. La figure 2 permet de conclure que la spécificité de l'α-­‐(1→4)-­‐D-­‐glucosidase dépend du pH 20 17. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Les deux parties de la courbe de la figure 1 correspondent aux dissociations de fonctions ionisables d'acides aminés localisés au niveau du site actif B. Seul un substrat chargé peut se lier au site actif C. La charge électrique globale du site actif des enzymes est nulle au pH optimum D. Une modification de pH peut induire un changement de conformation du site actif des enzymes E. La charge électrique des substrats ne dépend jamais du pH 21 Coenzymes 1. Indiquez si propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le phosphate de pyridoxal est impliqué dans les réactions de transamination B. Le coenzyme dérivant de la vitamine B6 participe aux réactions de décarboxylation d’acides aminés C. Le groupement méthyle peut être transféré par l’acide folique D. Le méthotrexate est un analogue de l’acide folique E. La biotine dérive de la vitamine B8 2. Indiquez si les propositions concernant le NAD+ sont vraies ou fausses. A. C’est un dinucléotide B. Il est sous sa forme réduite C. Il est surtout retrouvé dans les mitochondries D. Il participe à la transformation d’alcools en cétones E. Sa forme phosphorylée est dénommée NADP+ 3. Indiquez si les propositions concernant le coenzyme A sont vraies ou fausses. A. C’est un coenzyme d’acylation B. Il renferme de nombreux groupements polaires C. Il possède une fonction thiol réactionnelle portée par une cystéine D. Il se lie au radical acyle par une liaison thioester à haut potentiel d’hydrolyse E. La partie active est un groupement acétyle 4. Indiquez si la vitamine B12 intervient dans les réactions suivantes. A. Isomérisation B. Migration intramoléculaire d’un groupement carboné C. Transfert de fonction amine D. Carboxylation E. Transfert de radical méthyle 5. Précisez si les propositions suivantes concernant les coenzymes sont vraies ou fausses. A. Les coenzymes nicotiniques présentent un hétérocycle pyridine substitué B. Le NAD participe à la plupart des oxydo-­‐réductions biologiques C. Le NADP participe aux réactions de transfert de phosphate D. Les coenzymes nicotiniques ne sont impliqués que dans des réactions d’oxydo-­‐réduction E. NAD, NADP, FAD et FMN renferment le motif adénine – ribose – (phosphate)2 CH 3 – CO – SCoA CH 3 – CHOH – COOH L’acide pyruvique est le substrat de Acétyl CoA Acide lactique plusieurs réactions métaboliques. La réaction est normalement Voie métabolique habituelle CH 3 – CO – COOH mineure. En cas de Phénylalanine Tyrosine Acide pyruvique Phénylalanine phénylcétonurie, maladie hydroxylase génétique liée à un défaut de fonctionnement de la COOH – CH 2 – CO – COOH Acide phénylpyruvique Acide oxaloac étique phénylalanine hydroxylase, cette CH 3 – CH – COOH voie est largement sollicitée pour I éliminer l’excès de phénylalanine Acide Acide NH 2 phénylacétique phénylactique Alanine qui est toxique. Il en résulte chez les malades, des concentrations urinaires élevées des métabolites de l’acide phénylpyruvique, normalement absent chez les sujets sains. 22 6. La réaction est une réaction qui fait intervenir le complexe pyruvate deshydrogénase et cinq coenzymes dont notamment le couple FAD/FADH2 et l’acide lipoïque. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le TPP est l’un des coenzymes impliqué dans la réaction B. L’acétylCoA correspond à l’acide acétique sous forme activée C. La liaison S-­‐CoA est une liaison thioéther D. Sous forme oxydée, l’acide lipoïque comporte un pont disulfure intramoléculaire E. Le FAD dérive de la vitamine B2 (Riboflavine) 7. La réaction fait intervenir le coenzyme NAD. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le site réactif du coenzyme NAD est constitué par l’atome d’azote de l’hétérocycle B. Le NAD dérive de la vitamine PP C. La mesure de l’absorbance à 340 nm permet de suivre la réaction enzymatique in vitro D. Le NAD est un coenzyme pyridinique E. Une autre réaction du schéma ci-­‐dessus peut avoir pour coenzyme associé le NAD 8. La réaction est catalysée par la pyruvate carboxylase et fait intervenir 2 coenzymes : la biotine et l’ATP. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La biotine comporte un cycle tétrahydrothiophène B. Le site réactif de la biotine est constitué par l’atome de soufre C. Les ions bicarbonates sont une source de CO2 pour la biotine D. La biotine est fixée de façon covalente à l’apoenzyme E. Le rôle de l’ATP dans cette réaction est de fournir de l’énergie 9. Indiquez si les propositions suivantes concernant la réaction sont vraies ou fausses. A. Le coenzyme associé à cette réaction dérive de la vitamine B6 B. Le coenzyme associé à cette réaction est lié de façon covalente à l’apoenzyme C. Le site réactif de ce coenzyme est représenté par l’hétéroatome de l’hétérocycle D. Le coenzyme associé à cette réaction intervient également dans les réactions de décarboxylation des acides aminés E. La décarboxylation de l’alanine conduit à l’éthanolamine 10. La liaison de l'acide rétinoïque (AR) aux protéines a été mesurée à l'aide de fractions acellulaires enrichies en mitochondries. Les incubations ont été réalisées durant 90 minutes à 37°C en présence d'acide rétinoïque 100 nM ; 0,5 mg de protéines ; MgCl2 : 27 mM ; en présence ou absence d'ATP (10 mM) et CoASH (150 mM) dans un tampon Tris 100 mM à pH 7,4. Les incubations sont stoppées par l'acide trichloroacétique qui précipite les protéines. Les différentes conditions expérimentales et les incorporations d'acide rétinoïque sont présentées sur le tableau. Composition du milieu réactionnel Acide rétinoïque incorporé (pmoles/mg protéines/90 minutes) + ATP + CoASH 22,48 + CoASH 8,41 + ATP 3,57 + ATP ; + CoASH ; + NEM (5 mM) 0,40 + ATP ; + CoASH ; 100°C 0,52 • Calculer les pourcentages d'incorporation d'acide rétinoïque par rapport à une référence dont on justifiera le choix. • Quel est le nom du paramètre qui représente l'incorporation d'acide rétinoïque ? 23 • • • Que suggère l'effet de l'élévation de la température à 100°C ? Définir les rôles respectifs de l'ATP et du coenzyme A. Le N-­‐éthylmaléimide (NEM) est un réactif des fonctions thiols. Quelle est la nature de l'acide aminé impliqué dans la fixation de l'acide rétinoïque ? Quelle est la nature de la liaison AR -­‐ protéine substrat ? Quels sont la classe et le nom de l'enzyme participant à la liaison de l'acide rétinoïque aux protéines ? La fixation d'acide rétinoïque sur une protéine substrat a été nommée rétinylation. A quel type de modification peut-­‐on la comparer. Quel serait son rôle potentiel in vivo ? La biotine correspond à la vitamine H, B8 ou B7. La carence en biotine est rare mais expose à des troubles divers. Ces troubles ont été retrouvés chez des personnes qui consomment régulièrement et de façon exagérée des œufs crus. Il a été montré que le blanc d’œuf contient une protéine, l’avidine qui présente la particularité de fixer la biotine. De ce fait, la consommation régulière d’avidine expose à un risque de carence en biotine, lié à la formation du complexe avidine-­‐biotine qui empêche l’absorption intestinale de la biotine. La formule de la biotine est rappelée ci-­‐dessous : O NH HN S (CH2)4 COOH 11. Indiquez si propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La biotine est un coenzyme d’oxydo-­‐réduction B. La biotine est un coenzyme de transfert C. La biotine intervient dans les réactions de carboxylation/décarboxylation D. La biotine intervient dans les réactions de méthylation E. La biotine intervient dans la régénération des coenzymes à fonction thiol comme le glutathion 12. Indiquez si propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La biotine est un coenzyme lié de façon non covalente à l’enzyme. B. La biotine est liée de façon covalente à l’enzyme. C. Le site réactif est constitué par l’atome de soufre. D. Le site réactif est constitué par la fonction acide carboxylique. E. Le site réactif est constitué par l’un des atomes d’azote. 13. La biocytine correspond au composé qui peut se former entre la biotine et la lysine, que cette dernière soit libre ou présente dans un peptide. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La liaison entre biotine et lysine est une liaison imine B. La liaison entre biotine et lysine est une liaison amide C. La liaison entre biotine et lysine est une liaison anhydride D. La liaison entre biotine et lysine est une liaison amine E. La liaison entre biotine et lysine est une liaison éther Une voie métabolique conduit au biotinyl-­‐coenzyme A, selon un schéma réactionnel identique à celui impliqué dans la formation d’un acyl-­‐coenzyme A. Une première réaction permet d’obtenir de la biotine activée. La réaction d’activation s’écrit : Biotine + ATP Biotinyl-­‐AMP + PPi 24 14. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La liaison entre la biotine et l’AMP est une liaison éther B. La liaison entre la biotine et l’AMP est une liaison ester C. La liaison entre la biotine et l’AMP est une liaison anhydride D. La liaison entre la biotine et l’AMP est non covalente, il s’agit d’un complexe E. L’interaction entre la biotine et l’AMP est ionique 15. Cette réaction implique l’hydrolyse de l’ATP. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le couplage avec la réaction d’hydrolyse de l’ATP rend la réaction thermodynamiquement possible B. La réaction évolue spontanément vers la droite C. La réaction n’évolue vers la droite qu’en présence de l’enzyme appropriée D. La réaction peut être considérée comme une réaction de transfert d’adénosine monophosphate E. Le même type de réaction permet l’activation des acides aminés La voie métabolique conduisant du tryptophane à la mélatonine dans les cellules figure ci-­‐dessous. Tryptophane 5-hydroxy-tryptophane Réaction 1 5-hydroxy-tryptamine Réaction 2 Mélatonine Réaction 3 N-acétyl-hydroxy-tryptamine 16. Indiquez si les propositions suivantes concernant cette voie métabolique sont vraies ou fausses. A. La réaction est une réaction de réduction B. La réaction s’accompagne de l’élimination de dioxyde de carbone C. La réaction s’accompagne de la formation d’eau D. La réaction est une réaction de transfert E. La réactionest une réaction de transfert 17. Indiquez si les propositions suivantes concernant les coenzymes impliqués sont vraies ou fausses. A. Le coenzyme nécessaire à la réaction est le tétrahydrofolate B. Le coenzyme nécessaire à la réaction est le coenzyme A C. Le coenzyme nécessaire à la réaction est la S-­‐adénosyl méthionine D. Le coenzyme nécessaire à la réaction est le pyridoxal phosphate E. Le coenzyme nécessaire à la réaction est la thiamine pyrophosphate Le glutathion (G) est le principal thiol intracellulaire. Sa structure est la suivante : 25 18. Indiquez si les propositions suivantes concernant le Glutathion sont vraies ou fausses. A. Le glutathion est un coenzyme de transfert de fonction thiol B. La réactivité du glutathion résulte de la présence de la fonction thiol C. Le glutathion peut exister sous forme de dimère D. Le glutathion est la γ-­‐L-­‐glutamyl-­‐L-­‐cystéinylglycine E. Le glutathion oxydé peut se représenter sous la forme G-­‐SO2 19. Indiquez si les propositions suivantes concernant le Glutathion sont vraies ou fausses. A. Le glutathion est une molécule amphotère B. En solution aqueuse, le glutathion peut se trouver sous cinq formes ioniques distinctes C. Le pH isoélectrique du glutathion a pour valeur 2,82 D. Le pH isoélectrique du glutathion a pour valeur 5,39 E. Le pH isoélectrique du glutathion a pour valeur 6,57 20. Indiquez si les propositions suivantes concernant la molécule ci-­‐dessous sont vraies ou fausses. NH2 N N O O P OH O P OH H3C N N O O O CH3 H2O3P O OH HO NH O NH O A. B. C. D. E. S CH3 O Elle possède un résidu 3’-­‐5’diphosphoadénosine Elle possède cinq carbones asymétriques Elle possède deux liaisons de type anhydride La liaison S-­‐acyl est une liaison de type thio-­‐éther Elle dérive de l’acide pantothénique 21. Concernant le composé ci-­‐dessus, préciser si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Il est chargé négativement à pH 7,4 B. Il dérive d’une structure vitaminique qui est la riboflavine C. Il participe à des réactions d’oxydo-­‐réduction D. Il intervient au cours des réactions de transfert de groupement méthyle 26 Acides nucléiques 1. Parmi les formules suivantes, quelle est celle de la cytosine ? A. O B. C. D. O NH2 HN O N HN N H H2N N N H N O N N N H E. NH2 N N H O CH3 HN O N H 2. Indiquez si les propositions suivantes concernant la liaison entre la cytosine et le désoxyribose dans une molécule d’ADN sont vraies ou fausses. A. La liaison s’effectue entre le carbone 1’ du désoxyribose et l’azote 1 de la cytosine. B. La liaison s’effectue entre le carbone 1’ du désoxyribose et l’azote 9 de la cytosine. C. Il s’agit d’une liaison phosphodiester. D. Il s’agit d’une liaison β-­‐N-­‐osidique. E. Elle est hydrolysable. 3. Identifiez les bases et les oses des nucléosides suivants : 4. Indiquez si les propositions suivantes concernant les polynucléotides sont vraies ou fausses. A. Ils comportent des liaisons phosphodiester B. Par convention, leur écriture s’effectue dans le sens 5’ vers 3’ C. L’extrémité 3’ comporte un groupement phosphate D. Dans un polynucléotide circulaire, aucun ose ne présente un groupe -­‐OH libre en 3’. E. Ils comportent des charges négatives à pH = 7 provenant des groupements phosphates ionisés. 5. Précisez si les propositions suivantes concernant l’ADN sont vraies ou fausses. A. Les 2 brins d’ADN sont antiparallèles car le plan des bases est perpendiculaire à l’axe B. Les 2 chaînes sont complémentaires en raison d’interactions entre les sucres et les phosphates des 2 chaînes C. Le motif de base d’un brin d’ADN est un nucléotide D. Dans une molécule d’ADN, la somme (A + T) est toujours égale à la somme (G + C) E. Lors de la synthèse d’un acide nucléique, la liaison phosphodiester se fait entre l’extrémité 5’P d’un nucléotide et le 3’OH d’un autre nucléotide 6. Indiquez si les propositions suivantes concernant la réplication sont vraies ou fausses. A. La réplication de l'ADN est semi-­‐conservative B. Les ADN polymérases ne peuvent réaliser la synthèse que dans le sens de l’élongation 3' > 5' C. L'orientation anti-­‐parallèle des deux brins matrice impose un système de synthèse discontinu D. L’ADN polymérase corrige toutes les erreurs commises pendant la synthèse E. Les fragments d'Okasaki sont de courts segments d’ADN qui servent d'amorces aux segments d’ADN sur le brin retardé. 27 7. Indiquez si les propositions suivantes concernant la transcription des gènes eucaryotes sont vraies ou fausses. A. La transcription se déroule dans le noyau de la cellule B. Elle nécessite l'action d'une ADN polymérase C. Elle est initiée par l'hybridation d'une amorce sur la région promotrice D. Elle débute toujours sur une région promotrice située en amont des unités de transcription E. Elle conduit à la formation de hnARN (pré-­‐ARNm) 8. Indiquez si les propositions suivantes concernant l'épissage sont vraies ou fausses. A. L’épissage nécessite l'intervention d'exonucléases B. L’épissage se déroule dans le cytoplasme C. L’épissage permet d’éliminer les exons du hnARN D. L’épissage nécessite deux réactions successives de trans-­‐estérification E. L’épissage fait intervenir des snARN s’assemblant au sein du spliceosome 9. Indiquez si les propositions suivantes concernant les aminoacyl ARNt synthétases sont vraies ou fausses. A. Elles associent les acides aminés aux ARN de transfert B. Elles reconnaissent les ARNt par la séquence de leur anticodon C. Elles sont garantes de la fidélité́ de la traduction D. Elles permettent la synthèse des ARN de transfert E. Elles assurent la création de la liaison peptidique dans la synthèse des polypeptides 10. Indiquez si les propositions suivantes concernant la traduction sont vraies ou fausses. A. La traduction est initiée par la liaison de facteurs protéiques sur la région promotrice du gène B. L’activité peptidyl-­‐transférase est portée par la petite sous-­‐unité du ribosome C. Chaque nouvel acide aminé est transféré sur la chaîne peptidique en cours de synthèse D. Il existe un système de réparation en cas de synthèse incorrecte de la chaîne peptidique E. La traduction d’un gène se déroule toujours à la même vitesse dans une cellule 11. Soit le composé dont la structure est la suivante : NH2 N B) A) H2N O R O O • O O C) • • • • P N N OH D) N Identifier les différents composants : A), B), C) et D) Identifier les liaisons qui les unissent. Quel est le nom de ce composé ? Ce composé est un intermédiaire pour une étape indispensable à la synthèse protéique Quelle est cette étape ? Par quel enzyme ce composé est-­‐il pris en charge ? 28 Une protéine P est exprimée à la surface de cellules eucaryotes. La séquence de l’ARNm codant pour l’extrémité N terminale de cette protéine est la suivante : 5’ AUG GGU AAU GAU GCU … 3’ 12. Parmi les propositions suivantes qui concernent l’anticodon, quelle(s) est(sont) la(les) proposition(s) exacte(s) ? A. La séquence du brin d’ADN sens correspondant est : 5’ ATG GGT AAT GAT GCT … 3’ B. La séquence du brin d’ADN sens correspondant est : 5’ TAC CCA TTA CTA CGA … 3’ C. La séquence peptidique de cette extrémité N terminale est : NH2 – Ala – Asp – Asn – Gly – Met -­‐ … D. La séquence peptidique de cette extrémité N terminale est : NH2 – Met – Gly – Asn – Asp – Ala -­‐ … E. La séquence peptidique de cette extrémité N terminale est : HOOC -­‐ Met – Gly – Asn – Asp – Ala -­‐ … 13. Parmi les propositions suivantes qui concernent l’anticodon, quelle(s) est(sont) la(les) proposition(s) exacte(s) ? A. C’est un triplet de nucléotide B. C’est une région particulière d’un ARN ribosomal C. Il est complémentaire du codon D. Il est porté par l’ARNm E. A un anti-­‐codon ne correspond qu’un acide aminé 14. Parmi les propositions suivantes, laquelle correspond à la séquence de l’anticodon du second acide aminé ? A. 3’ ACC 5’ B. 5’ UGG 3’ C. 5’ AAU 3’ D. 5’ ACC 3’ E. 3’ UGG 5’ Parmi les diabètes de type II, se trouvent les diabètes dits MODY (Maturity Onset type Diabetes of the Young). Les diabètes MODY sont des maladies monogéniques (c'est-­‐à-­‐dire causées par la mutation d'un gène). Dans le cas du diabète MODY-­‐2 c’est le gène de la glucokinase qui est muté. Le gène de la glucokinase a été cloné : il code pour une protéine de 465 acides aminés. Une mutation représentée ci-­‐contre (brin sens) a été trouvée chez des individus atteints de diabète MODY-­‐2. gène glucokinase (832) GAC GAG AGC TCT (843) glucokinase normale Asp Glu Ser Ser gène muté MODY-­‐2 (832) GAC TAG AGC TCT (843) 15. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La mutation concerne l’acide aminé 278 B. Le triplet muté sur l’ARNm est CAU C. La mutation est une mutation faux sens D. La mutation est une mutation non sens E. Cette mutation affecte probablement l’activité biologique de la glucokinase 16. D’autres mutations ponctuelles ont été décrites. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La mutation c.1160C>T (p.Ala387Val) est une mutation non sens B. La mutation c.1159G>A (p.Ala387Thr) est une mutation faux sens C. Les mutations de la 3ème base de ce codon seront toutes silencieuses D. On peut envisager d’autres mutations pour la base 1158, 3ème base de ce codon E. La double mutation c.1159_1160GC>AT pourrait aboutir à un codon stop 29 17. L’acide aspartique 78 de la glucokinase peut être remplacé par une histidine ou un acide glutamique. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La mutation Asp → His est susceptible de modifier la structure tertiaire B. La mutation Asp → Glu correspond à une mutation ponctuelle de la 3ème base du codon C. La mutation Asp → His correspond à une mutation ponctuelle de la 1ère base du codon D. Une mutation Asp → Phe peut résulter d’une mutation ponctuelle E. Si les mutations de Asp 78 sont à l’origine de diabète MODY-­‐2, le malade qui présente, a priori la forme la plus bénigne est celui qui a la mutation Asp → His Actuellement, une quarantaine d’altérations ont été identifiées dans le gène de la peroxydase thyroïdienne chez des patients souffrant d’hypothyroïdie congénitale liée à un défaut d’organification de l’iode. Deux altérations (insertions) ont été décrites. Dans les deux cas il y a un décalage du cadre de lecture qui génère un signal stop prématuré. L’insertion du tétranucléotide GGCC en position 1226 dans l’exon 8 est illustrée ci-­‐dessous : Ø séquences partielles des exons 8 et 9 (lettres majuscules) et de l’intron 8 (lettres minuscules). Ø la séquence de la protéine figure au dessus en symbole unilittéraux. Des fragments d’ADN génomique sont amplifiés par PCR, coupés par l’enzyme NaeI (GCC↓GGC), puis analysés par électrophorèse. La séquence d’une amorce de la PCR est : TCCACCGTGTATGGCAGCTC. Le résultat de l’électrophorèse est présenté ci-­‐contre. 18. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le site reconnu par une enzyme de restriction est généralement de nature palindromique B. Les enzymes de restriction appartiennent à la classe des hydrolases C. La séquence amorce reconnaît 20 bases à partir du nucléotide 1019 D. La séquence amplifiée correspond à un fragment des exons 8 et 9 E. Le triplet placé sous l’astérisque correspond à un signal STOP 30 19. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La coupure par l’enzyme NaeI génère des extrémités cohésives B. Le fragment de 250 paires de bases correspond à l’extrémité 5’ du fragment initial C. Si l’insertion se faisait dans un dinucléotide GC, cela génèrerait un site de coupure par SmaI (CCC↓GGG) D. Une insertion dans un intron ne peut pas modifier l’épissage E. Une insertion dans un intron est généralement moins dommageable qu’une insertion dans un exon 20. Précisez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. Le codon stop prématuré peut se trouver indifféremment dans un exon ou un intron B. Toute insertion d’un nombre pair de bases amène à un décalage du cadre de lecture C. Un décalage du cadre de lecture peut aboutir à une protéine de taille supérieure à la protéine normale D. Un décalage dans la partie du messager correspondant à la partie N-­‐terminale de la protéine est potentiellement plus dommageable E. Un décalage du cadre de lecture peut modifier la localisation cellulaire de la protéine Concours 2011-­‐2012 : Le cycle de l’acide citrique, communément appelé cycle de Krebs, est une étape importante du métabolisme qui permet à la cellule de produire de l’énergie et des coenzymes sous forme réduite. Les isocitrates déshydrogénases jouent un rôle important dans ce cycle. Elles catalysent la transformation de l’isocitrate en α-­‐cétoglutarate. Cette réaction peut être catalysée par plusieurs enzymes codées par des gènes différents. Chez l’homme, 3 enzymes sont capables de catalyser cette réaction : IDH1, IDH2 et IDH3. Le gène IDH1 est localisé sur le chromosome 22. Il comporte 10 exons, et code pour une protéine de 414 acides aminés. La séquence de l’exon 4 est présentée ci-­‐dessous, entourée des extrémités des introns qui l’encadrent (lettres minuscules). 373 ↓ cacgtgagtggatgggtaag CTT AAA ACT ATC ATC ATA GGT CGT CAT GCT TAT GGG GAT CAA GTA AGA CAT GTT GGC AAT AAT GTG ATC TTA TTA TTA gtctctctgcaggcaaaaac 21. Indiquez si les propositions suivantes concernant le gène IDH1 et son ARNm sont vraies ou fausses. A. L’ARNm IDH1 comporte 1242 nucléotides B. La protéine IDH1 débute par une proline C. Le gène IDH1 comporte 9 introns D. L’ARNm codant pour la protéine IDH1 est synthétisé à partir du brin sens du gène. E. Le début de la séquence présentée correspond à l’extrémité 3’ de l’intron 4 Des formes mutées du gène IDH1 ont été décrites dans certaines tumeurs. L’altération la plus fréquemment rencontrée dans les cellules cancéreuses est la mutation p.R132H. Cette altération est retrouvée dans l’exon 4 du gène IDH1. 22. Indiquez si les propositions suivantes concernant la mutation rencontrée sont vraies ou fausses. A. Il s’agit d’une substitution B. Il s’agit d’une insertion C. Elle va modifier le mécanisme d’épissage D. La mutation c.419G>A est compatible avec l’altération retrouvée au niveau protéique E. La mutation c.395G>A est compatible avec l’altération retrouvée au niveau protéique 31 L’existence de la mutation peut également être recherchée au niveau moléculaire. L’ADN doit être extrait à partir du tissu tumoral et une partie du gène IDH1 est amplifiée par PCR. La séquence de ce fragment est redonnée ci-­‐dessous : cacgtgagtggatgggtaag CTT AAA ACT ATC ATC ATA GGT CGT CAT GCT TAT GGG GAT CAA GTA AGA CAT GTT GGC AAT AAT GTG ATC TTA TTA TTA gtctctctgcaggcaaaaac 23. Précisez si les propositions suivantes concernant l’amplification d’ADN par PCR sont vraies ou fausses. A. L'ADN polymérase ajoute des nucléotides sur le brin en croissance de 3’ vers 5’ B. L’ADN polymérase thermorésistante (Taq polymérase) provient d’une bactérie C. La région d’ADN indiquée ci-­‐dessus peut être amplifiée avec les amorces : CACGTGAGTGGATGGGTAAG et GTCTCTCTGCAGGCAAAAAC D. La région d’ADN indiquée ci-­‐dessus peut être amplifiée avec les amorces : CACGTGAGTGGATGGGTAAG et GTTTTTGCCTGCAGAGAGAGC E. Le couple d’amorces ci-­‐dessous permet d’amplifier une partie de la séquence présentée CTTAAAACTATCATCATAGG et GTTTTTGCCTGCAGAGAGAGC Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour mettre en évidence cette mutation ponctuelle. Une des techniques les plus sensibles est basée sur la nécessité d’un appariement complet à l’extrémité 3’ des amorces de PCR. La technique est appelée PCR spécifique d’allèle. 2 réactions de PCR sont réalisées pour chaque échantillon : § La PCR (A) est effectuée en présence de l’amorce sens AACTATCATCATAGGTCG et d’une amorce anti-­‐sens située sur le même exon § La PCR (B) est effectuée en présence de l’amorce sens AACTATCATCATAGGTCA et de la même amorce anti-­‐sens que la PCR (A) Une série de tumeurs cérébrales a été analysée par cette technique. Les produits de PCR ont été analysés par électrophorèse en gel d’agarose. La figure ci-­‐dessous présente les résultats obtenus. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A B 24. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. L’agarose utilisé pour former le gel est un polymère contenant du galactose B. Les fragments d’ADN sont séparés en fonction de leur taille C. Les acides nucléiques se déplacent dans le champ électrique grâce aux charges positives des bases azotées D. Les fragments d’ADN amplifiés avec l’amorce A ou l’amorce B ont la même taille E. Les fragments d’ADN peuvent être détectés après séparation électrophorétique en utilisant un agent intercalant 32 25. Indiquez si les propositions suivantes concernant les résultats obtenus sont vraies ou fausses. A. La tumeur N°1 ne présente pas la mutation recherchée B. La tumeur N°2 ne présente pas la mutation recherchée C. La tumeur N°4 présente la mutation recherchée à l’état homozygote D. Les résultats obtenus permettent de conclure que la tumeur N°7 n’exprime pas le gène IDH1 E. La majorité des tumeurs étudiées présentent la mutation recherchée Une expérience similaire aurait pu être réalisée à partir d’ADNc synthétisé à partir d’ARNm, puis amplifié dans les mêmes conditions que précédemment. 26. Indiquez si les propositions suivantes sont vraies ou fausses. A. La transcriptase inverse est une ARN polymérase B. La transcriptase inverse est exprimée par les rétrovirus C. La transcriptase inverse ne nécessite pas d’amorce D. A partir d’un même nombre de cellules, la quantité d’ADNc cible sera plus importante que la quantité d’ADN génomique cible E. Les résultats obtenus auraient été similaires à ceux présentés sur la figure pour les échantillons 1 à 6 Code génétique Code unilittéral Ala Arg Asn Asp Cys Gln Glu Gly His Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V 33
