Exercice n°1 (5 points)

A1. Paradoxalement, un inhibiteur incompétitif est d’autant plus efficace que la concentration du substrat est élevée. VRAI
A2. La synthèse d’ATP au cours de la respiration et au cours de la photosynthèse mette en jeu le même mécanisme (gradient de protons et ATP synthase). VRAI
A3. Kcat est une constante de vitesse du 1er ordre. VRAI
A4. C’est le changement de conformation de certaines sous-unités de l’ATP synthase qui permet le relarguage de l’ATP nouvellement synthétisé. VRAI
A5. Si Keq = 1, T = 37°C, R = 8,31 J.mol-1.K-1, alors ΔG°’ = 0 kJ/mol. VRAI
A6. Une voie métabolique va de la réaction [A --> B] vers la réaction [Y --> Z]. Le produit B peut inhiber la réaction [Y --> Z] et le substrat Y peut activer la réaction [A --> B]. VRAI

A7. « 20 distinct transport functions are involved in the fluxes of the various metabolites through the inner mitochondrial membrane, which is the only mitochondrial permeability barrier, the outer membrane being freely permeable to molecules up to 5 kDa. »
Conclusion : ADP et ATP franchissent la membrane externe par diffusion simple.

VRAI
A8. Le produit d’une réaction a une énergie libre de Gibbs plus élevée que celle du substrat dont il émane. FAUX
A9. La synthèse d’une molécule d’ATP par l’ATP synthase est associée au retour de 9 protons. FAUX
A10. Une enzyme ne peut pas accélérer la vitesse d’une réaction plus de 100.000 fois. FAUX

Exercice n°2 (2 point)

Une enzyme catalyse la réaction : 2A + B  + C <====>  D + 2E.

In vivo, les concentrations physiologiques (φ) des métabolites sont :
[A]φ = 1 µM - [B]φ = 1 mM - [C]φ = 9 10-3 M - [D]φ = 1 pM - [E]φ = 3 mM.

Calculer la valeur de la constante physiologique Kφ ?
1 10-12 x (3 10-3)2
Kφ = ----------------------------------- =  1
(1 10-6)2 x 1 10-3 x 9 10-3

Exercice n°3 (4 points). Répondre de manière claire et simple par quelques mots-clés.

« The ADP/ATP carrier transports ADP into the mitochondrial matrix and exports ATP toward the cytosol after its synthesis. The only physiological substrates are ADP and ATP, surprisingly, in their free forms, i.e., Mg-ADP and Mg-ATP are not recognized by the carrier. The ADP/ATP exchange is electrogenic, which means one negative charge is extruded from the matrix to the cytosol for each cycle, and this process is driven by the membrane potential. »

Source : Nury et al. (2006) « Relations Between Structure and Function of the Mitochondrial ADP/ATP Carrier » Annu. Rev. Biochem. 75, 713 - 741

Q1. Combien de charge(s) entrent dans la mitochondrie ?

3 charges négatives / ADP3- cytosol ===> matrice

Q2. Combien de charge(s) en sortent ?

4 charges négatives / ATP4- matrice ===> cytosol

Q3. Calculer la valeur de la constante d’équilibre d’une réaction sachant que ΔG°’ = - 30,3 kJ.mol-1. Le détail du calcul n’est pas demandé.
T = 37°C ; R = 8,31 J.mol-1.K-1

Keq = 126.830

Q4. Quel type de liaison est caractérisée par une valeur ΔG°’hydrolyse = - 30,3 kJ.mol-1 ?

Liaison phosphoanhydride

Exercice n°4 (6 points)

La nucléoside diphosphate kinase (NDPK) catalyse le transfert d'un groupement phosphoryle d'un nucléoside triphosphate (XTP) sur un nucléoside diphosphate (YDP) : XTP + YDP <=====> XDP + YTP

a. Les valeurs des vitesses initiales de phosphorylation de CDP par ATP (en nM.min-1) sont les suivantes :

  [CDP] (mM)
[ATP-Mg2-] (mM) 1 1,5 2 4
0,08 22 23,5 24,2 25,5
0,16 31,4 34,7 36 39
0,24 36,6 40,7 43 47

b. Les graphes primaires pour les deux substrats sont les suivants.

enzymology two substrate kinetics cinetique enzymatique deux substrat ordered random hasard ping pong mechanism biochimej
enzymology two substrate kinetics cinetique enzymatique deux substrat ordered random hasard ping pong mechanism biochimej

c. Les valeurs de Vmax obtenues à partir des graphes primaires sont les suivantes :
[CDP] (mM) Vmax[CDP]fixe   [ATP] (mM) Vmax[ATP]fixe
1 55,6 0,08 27
1,5 62,5 0,16 41,7
2 71,4 0,24 52,6
4 83,3 --------- ---------

Graphes secondaires

enzymology two substrate kinetics cinetique enzymatique deux substrat ordered random hasard ping pong mechanism biochimej
enzymology two substrate kinetics cinetique enzymatique deux substrat ordered random hasard ping pong mechanism biochimej

Résumé des paramètres cinétiques

Paramètres substrat : CDP substrat : ATP
Que signifient CDP et ATP ? cytidine diphosphate adénosine triphosphate

1/VM (nM-1.min)

0,01 0,01

VM (nM.min-1)

100

100

-1/KM (mM-1)

- 1,24 - 4,8

KM (mM)

0,81 0,21

Schéma catalytique.

(1 points)
enzymology two substrate kinetics cinetique enzymatique deux substrat ordered random hasard biochimej

Réponses courtes (mots-clé) OU entourer la réponse correcte (2 points).

Quel est le type de mécanisme à deux substrats de cette réaction ?

Mécanisme ping-pong

Citer un autre type de mécanisme à deux substrats.

mécanisme séquentiel ordonné
mécanisme séquentiel au hasard

Mécanisme ping-pong : le produit correspondant à l’un des substrats est un inhibiteur compétitif de l’autre substrat car il se fixe sur la même forme d’enzyme que ce substrat.
L’ADP est-il compétitif du CDP ?

OUI

Après fixation de XTP et relarguage de XDP, la forme activée de l’enzyme est : NDPK - acide aminé - groupement phosphoryle.
Quel est cet acide aminé  : Phe ou His ou Asp ou Ile ?

His

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