Protéines, peptides. Contrôle S3
Les protéines sont des macromolécules constituées d'acides aminés. Les peptides sont constitués de deux à quelques dizaine d'acides aminés.
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Contrôle 1 du module 'Biochimie structurale'. Partie 'Protéines et bioénergétique'. Semestre S3, 2010, Durée 1h 15 min
1/ Acides aminés
- Donner la formule générale d'un acide aminé constitutif de la structure primaire d'une protéine
- Donner selon votre choix, le nom complet et en abrégé ainsi que la formule développée d'un acide aminé à pHi acide faisant partie de la structure des protéines.
2/ Techniques d'analyse
Pour pouvoir séparer un mélange d'acides aminés basiques en solution dans un tampon à pH 7,0 par chromatographie échangeuse d'ions, quelle matrice allez-vous choisir ?, cationique ou anionique ? Justifiez votre réponse.
3/ Ionisation des acides aminés
Calculer le pHi de l'hexapeptide: Asp-Lys-Ala-Ser-Cys-Gly selon les données suivantes:
pKa Asp = 2,4, pKr Asp = 4,5, pKr Lys = 9,5, pK N-terminal = 8,5, pKa Gly = 2,5, pK C-terminal = 2,1.
Justifiez votre réponse
4/ Séquençage des prptéines
Proposez un protocole expérimental permettant d'aboutir à la séquence primaire du peptide suivant, tout en justifiant vos hypothèses.
(NH2)t-Ala-Val-Met-Ser-Gly-Lys-Leu-Cys-Trp-Glu-(COOH)t
5/ Après extraction et homogénéisation dans un tampon à pH 7,0 des protéines totales de la tomate, l'extrait brut obtenu, a été soumis à un fractionnement isoélectrique (pHi). Donnez la nature chimique acide ou base des protéines qui vont se retrouver dans le culot et la nature de celles qui vont se retrouver dans le surnageant. Justifier votre réponse.
6/ Un mélange de 5 protéines A, B, C, D et E a été déposé puis élué à travers une colonne de chromatographie d"exclusion (tamis moléculaire). Quel serait l'ordre d'élution de ces protéines, sachant que la limite d'exclusion de la phase stationnaire (gel dextran pu Sephadex) est de 75000 et que les poids moléculaires (PM) des 5 protéines sont comme suivant:
A = 120000, B = 180000, C = 55000, D= 42000 et E = 35000
7/ Quelles sont les différentes liaisons chimiques dans chacune des conformations protéiques suivantes:
-
Structure primaire
- Structure secondaire en hélice
- Structure secondaire en feuillet plissé
- Structure tertiaire
-
Structure quaternaire
Contrôle 1 du module 'Biochimie structurale, partie protéines, 2009, Filère 'sciences de la vie', Faculté des Sciences, Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc, durée 60 minutes)
1/ L'énergie libre est exprimée selon Gibbs par l'équation suivante:
/\G = /\H - T /\S.
- Donnez en justifiant votre réponse, les signes des différentes composantes thermodinamiques (enthalpie, entropie, énergie libre, ..) dans le système biochimique de la combinaison de l'hydrogène gaz avec l'oxygène gaz pour former de l'eau selon la réaction suivante:
2 H2 + O2 ----> 2 H2O
- Dites si le système dégage ou absorbe de la chaleur ?
2/ Donnez le pourcentage de la forme protonée (+) de l'acide aminé Histidine (His) à pH 7,2. Le pK de His est 6,04.
3/ On vous propose de séparer deux protéines solubles par précipitation sélective. Quelle technique allez vous proposer, autre que le 'salting out'? Donner son principe
4/ L'histone du boeuf est une protéine basique. Quelle type de chromatographie échangeuse d'ions allez-vous proposer pour la purifier? Cationique ou anionique? Expliquez les différentes étapes de cette technique.
5/ Citez les 3 méthodes usuellement utilisées pour déterminer le poids moléculaire d'un polypeptide ou d'une protéine? Donnez le principe de chacune d'elles.
6/ Utilisant la technique d'électrophorèse sur gel de polyacrylamide dans les conditions dénaturantes (SDS PAGE), le poids moléculaire obtenu pour une protéine est de 6800. Cependant, après traitement de cette protéine par le béta mercaptoéthanol, cette électrophorèse a révélé deux bandes de poids moléculaire 2300 et 4500.
- La réaction d'Edman est elle suffisante pour séquencer cette protéine? Justifier votre réponse.
- Enumérez les premières étapes techniques qui vont vous permettre de déterminer la séquence primaire de cette protéine.
- Quelles sont les liaisons chimiques impliquées dans la structure quaternaire d'une protéine oligomérique?
7/ Indiquez si les peptides ci dessous (a-e) sont coupés par les traitements indiqués et donner les produits obtenus après chaque coupure:
a- Phe-Arg-Glu ----- trypsine
b- Phe-Met-Leu ----- carboxypeptidase B
c- Ala-Met-Phe ------ Chymotrypsine
d- Gly-Met-Lys ------ CnBr
e- Pro-Arg-Met ------ Trypsine
8/ Un mélange d'histidine, de valine et d'acide aspartique a été soumis à une électrophorèse sur papier à pH 5,2.
- Donnez la position relative de ces trois acides aminés sur une bande de papier après électrophorèse.
On donne les points isoélectriques de ces trois acides aminés: His (7,65), Val (6,0) et Asp (2,95).
Contrôle 1 du module 'Biochimie structurale, partie protéines, 2007, Filère 'sciences de la vie', Faculté des Sciences, Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc, durée 2 heures)
Problème 1.
Au niveau métabolique, le glucose-1-phosphate est transformé en fructose-6-phosphate par deux réactions successives:
Glul-1-P <--> Glu-6-P (delta G°1 = - 7,11 KJ/mole); Glu-6-P <--> Fructose-6-P (delta G°2 = 1,67 KJ/mole).
Calculer la valeur de delta G° de la réaction globale.
Problème 2.
L'ATP joue un rôle central dans les échanges énergénitques des systèmes biologiques.
- Montrer par un exemple, comment l'ATP joue-t-elle ce rôle ?
- Donner le processus qui permet de générer la majorité de l'ATP lors du métabolisme oxydatif
Problème 3.
On veut séparer l'acide glutamique, la leucine et la lysine par chromatographie sur une résine échangeuse de cations. Les points isoélectriques de l'acide glutamique, de la leucine et de la lysine sont respectivement, 3,22, 5,98 et 9,74 à 25°C. On dépose ces trois acides aminés sur la colonne à pH = 2, puis on amène progressivement le pH à 7.
Quels acides aminés sont élués et dans quel ordre ?
Problème 4.
On étudie un peptide P après action d'un agent réducteur (béta-mercaptoéthanol). Deux peptides (A et B) peuvent ainsi être séparés par chromatographie.
Peptide A: après hydrolyse, la composition en acides aminés est la suivante:
Val 1; Ala 2; Ile 1; Cys 1.
La méthode d'Edman donne PTH-Val puis PTH-Ile puis PTH-Ala.
La carboxypeptidase donne Cys
Peptide B: après hydrolyse acide, on détermine la composition globale en acides aminés:
Phe 1; Ala 2; Val 1; Ile 1; Glu 1; Cys 1.
L'action de la chymotrypsine donne deux fragments B1 et B2 de composition:
B1: Ala 2; Ile 1; Phe 1., B2: Val 1; Glu 1; Cys 1.
L'action de la carboxypeptidase sur le peptide B donne Glu
La méthode d'Edman libère un PTH-Val à partir de B2 et deux PTH-Ala à partir de B1.
- Donner le nombre d'acides aminés qui rentrent dans la séquence du peptide P.
- Donner la structure primaire du peptide P.
Problème 5.
On veut déterminer le nombre de chaînes polypeptidiques de la molécule d'hémoglobine humaine HbA. Pour l'ensemble de la molécule d'HbA, on ne trouve que la valine comme résidu N-terminal. Pour 100 µg d'hémoglobine, il existe 0,73 µg de valine. Sachant que les poids moléculaires de l'hémoglobine et de la valine sont 64000 et 117, respectivement, combien y-a-t-il de chaînes par molécule d'HbA ? Justifier votre réponse. Quelle est la structure tridimensionnelle de HbA ?
Problème 6.
Donner les différents types de liaisons chimiques mises en jeu dans les structures protéiques suivantes:
- Structure secondaire en hélice
- Structure secondaire en feuillet plissé
- Structure tertuaire
- Structure quaternaire
Problème 7.
Donner le principe de chacune des méthodes suivantes utilisées pour la purification d'une protéine à partir d'un extrait biologique:
1- Fractionnement par un sel comme le sulfate d'ammonium
2- Précipitation isoélectrique
3- Electrophorèse sur gel de polyacrylamide dans les conditions dénaturantes par le sodium dodécyl sulfate (SDS-PAGE)
4- Chromatographie d'exclusion ou tamissage moléculaire
5- Chromatographie d'affinité
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