Activit

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Activités départementalesLéquipe du Dr.
Stephany Benneth investigue les mécanismes
permettant aux cellules souches du cerveau de se
multiplier. Ses travaux pourraient permettre de
traiter diverses maladies dégénératives tel que
lAlzheimer.
Le Devoir du samedi 12 janvier
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Solutions aqueuses plan de cours

• I Hydratation des biomolécules (révision)
• II Particularités de leau
• III Hydrophilicité versus hydrophobicité
• IV Osmose et diffusion
• V Dissociation de leau et pH
• VI Tampons biologiques
• VII Exemples de problèmes pratiques

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Hydratation des biomolécules (I)
Comparez la structure de lADN sans et avec les
molécules deau (sphères rouges). La réalité in
vivo correspond à la figure de droite.
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Visualisez lhydratation des biomolécules avec
CHIME
Téléchargez la molécule dintérêt Sélectionnez
ltselectgt, ltheterogt et ltwatergt Visualisez
ltdisplaygt et ltballs and sticksgt
ADN
Hémoglobine
Porine
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Leau est importante pour stabiliser les enzymes
Hémoglobine
Détails dun groupe hème
Groupe hème avec les molécules deau en
orange sauf celle en blanc qui permet la
coordination de latome de Fe
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Une molécule deau est impliquée dans la
coordination du groupe hème déoxygéné

• Dans létat oxygéné, une molécule dO2 est
  coordonnée à latome de Fe.
• Dans létat non oxygéné, cest latome doxygène
  dune molécule deau qui est coordonné à latome
  de Fe (voir boule blanche sur figure précédente)

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Particularités de leau (II)

• Cohésion intramoléculaire à cause des liaisons
  hydrogènes
• Point de fusion, point débullition et chaleur
  dévaporation plus élevés comparativement aux
  autres solvants.
• Voir tableau du haut page 2/12

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Particularités de leau

• Constante diélectrique élevée
• Meilleure capacité à stabiliser et neutraliser
  les molécules chargées

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Exemple de question pour le minitest
La force de répulsion entre deux ions de Ca
serait-elle plus importante en milieu aqueux ou
en présence dhexane? Votre réponse doit être
quantitative (référez-vous au tableau page 2/12)
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Réponse

• F kq1q2/D/r2
• Feau/Fhexane Dhexane/ Deau
• Feau/Fhexane 1.9/110 ? 0.02
• Leau est 50X plus efficace pour stabiliser les
  ions que lhexane.
• Pourquoi?

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Exemple de question pour le minitest
Quarriverait-il au cytosol (?10 masse/masse de
biomolécules) dune cellule si leau était
remplacée par de lhexane?
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Hydrophilicité versus hydrophobicité (III)

• Substances hydrophobes
• Peu de liaisons polaires
• Ont tendance à former des émulsions instables en
  milieux aqueux (cages dhydratation)

• Substances hydrophiles
• Liaisons polaires
• Forment des liaisons hydrogènes avec les
  molécules deau
• Formes des solutions stables en milieux aqueux

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Exemple de question pour le minitest

• Indiquez les quatre principales familles de
  biomolécules et spécifiez les caractères
  hydrophobes/hydrophiles.

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Exemple de question pour le minitest

• Pour préparer une vinaigrette vous ajoutez une
  huile végétale dans un milieu aqueux et vous
  obtenez une variation dénergie libre (?G
  ?H-T?S) de 50 KJ/mole. Comment
  expliqueriez-vous cette variation dénergie
  libre? Est-ce que lémulsion générée est stable?

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Réponse

• Dans leau pure, chaque molécule deau peut
  établir jusquà 4 liaisons hydrogènes.
• Les molécules deau de la cage dhydratation
  forment un nombre réduit de liaisons hydrogènes
  (?H gt0) et possèdent une entropie (désordre)
  réduite (?Slt0).
• La rupture de quelques liaisons hydrogènes
  nécessite de lénergie (environ 50 KJ/mole).

Comment expliqueriez-vous que la variation
dénergie libre lors du transfert de CH4 de leau
à léthanol soit négative?
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Osmose et diffusion (IV)

• Purification déchantillons par dialyse

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Osmose et diffusion dans les glomérules
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Osmose et diffusion dans les glomérules

• Concentration dans le plasma sanguin
• (g/1000 g)
• Protides 80
• Lipides 6
• Glucides 1
• Urée 0.3
• Chlorures 3,6
• Potassium 0,2

• Concentration urinaire
• (g/1000 g)
• Protides 0
• Lipides 0
• Glucides 0
• Urée 20
• Chlorures 5-15
• Potassium 1.5

Feuillet viscéral
Artère
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Dissociation de leau et pH (V)

• La dissociation de leau, qui est un événement
  très rare, entraîne la formation dions
  hydroniums.
• Les protons libres peuvent sauter dune molécule
  deau à une autre via un mécanisme de saltation.

Consultez un site Internet concernant les notions
de pH et de pKa http//www.web-books.com/MoBio/Fre
e/Ch2A4.htm
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Les protons sont accélérés en présence dun champ
électrique

• La constante de mobilité des ions hydroniums est
  de 360x10-5 cm/V/s
• Dans un gel délectrophorèse réalisé sous une
  tension de 125 V les protons se déplacent à une
  vitesse denviron 0.5 cm/s (soit environ la
  distance couvrant 108 molécules deau/s)

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Lélectrophorèse permet de séparer les fragments
dADN

• Les groupements phosphates confèrent une charge
  négative nette à lADN
• Les fragments dADN sont attirés au travers la
  matrice dagarose vers la borne positive.
• Les fragments dADN les plus petits migrent plus
  rapidement

Voir notes de cours BCH3756 pour plus de détails
sur la technique délectrophorèse.
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Exemple de question pour le minitest

• Électrophorèse dun fragment dADN sur gel
  dagarose
• Durée de 30 minutes à 125 V
• Le marqueur 100 paires de bases a migré sur une
  distance de 5 cm
• Quelle est la vitesse de migration des protons?
  Cette vitesse est combien de fois plus rapide que
  la migration du fragment 100 paires de base?
• Est-ce que les protons et les fragments dADN
  migrent dans la même direction? Pourquoi?
• Est-ce que ce sont les protons ou les ions
  hydroniums qui migrent?

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Bactériorhodopsine

• Le groupe rétinal (boules et batonnets) est un
  cofacteur de la bactériorhodopsine
• La bactériorhodopsine est une protéine
  membranaire transportant les protons via un
  mécanisme photo-stimulé
• Le rétinal est lélément photosensible
  labsorption dun photon induit la conversion de
  lisomère cis vers lisomère trans

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Détails moléculaires du mécanisme daction de la
bactériorhodopsine
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pH, constante de dissociation et équation de
Henderson-Hasselbalch
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pH, constante de dissociation et équation de
Henderson-Hasselbalch

• Fichier Excel I
• Visualisation du ratio A-/HA dun acide en
  fonction du pH.

• Fichier Excel II
• Visualisation dune courbe de titration et du
  pouvoir tampon.

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pH et point isoélectrique des protéines

• Calculateur de la charge électrique et du point
  isoélectrique dun peptide