BCPST-Véto 1 – Mercredi 10 octobre 2007 - Devoir n°1 – Durée 3h30

Épreuve de type B (partielle) : Étude de documents (40 points) - durée : 1h30 Thème 1 de l'épreuve B du concours commun 2005

A partir de l'exploitation des documents et de vos connaissances, étudiez quelques aspects structuraux des jonctions gap.

NB : jonction gap = jonctions lacunaires

L'exposé sera encadré par une introduction et une conclusion, et sera structuré par un plan faisant apparaître explicitement la progression suivie.Les documents peuvent être découpés et intégrés à la copie, à condition d'être exploités.

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Corrigé du devoir n°1 du mercredi 10 octobre 2007Aspects structuraux des jonctions gap (Type B partiel) Sur 40

Introduction : définition et présentation sommaire des jonctions gap ou lacunaires,présentation du thème topographie des connexines

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I. Organisation d'une jonction lacunaire à l'échelle de la microscopie électronique à transmission

A. Une disposition particulière des membranes des cellules adjacentes (Doc.A1) - Reconnaissance de 2 membranes plasmiques et de leur organisation tripartite, de l'espace intercellulaire, de structures régulièrement réparties dans l'espace intercellulaire = connexons.- Détermination de la distance séparant les 2 membranes = 5nm, diamètre de la jonction 300nm=> Conclusion : Distance identifiée comme correspondant à une zone où les membranes de 2 cellules adjacentes sont + rapprochées où des structures = connexons sont présentes dans l'espace intercellulaire.

II. B. Des complexes moléculaires au niveau de ces membranes (Doc.A2) - Schéma explicatif de la cryofracture avec identification des faces P et E.- Repérage des particules sur la face P et des empreintes sur la face E - Détermination du diamètre approximatif : 6nm, de la densité : 18/1000nm2

=> Conclusion : Ce sont des complexes moléculaires transmembranaires plus développés dans l'hémimembrane interne et appelés connexons

II. Les constituants d'un connexonA. La mise en évidence de sous unités disposées géométriquement (Doc.1B)- Mise en évidence d'un canal entouré de 6 sous-unités à disposition hexagonale. - Détermination du diamètre approximatif d'un connexon (6 nm) et de celui d'une connexine (2nm) => Conclusion :Chaque sous unité = une protéine = connexineB. L'identification de la masse moléculaire de la connexine (Doc.1C)- Présentation de l'intérêt de la technique : l'électrophorèse sur SDS permet de séparer les protéines uniquement en fonction de leur masse.- Graduation de l'axe (0,33cm correspondant à peut près à 1kDa entre 29 et 13 kDa.)- Détermination de la masse moléculaire de la connexine égale à 28kDa.- Détermination du nombre approximatif d'a.a. de la connexine ( masse moléculaire moyenne d'un acide aminé est de 113, autour de 250 aa)

III. La chaîne polypeptidique de la connexine et sa répartition dans la membraneA. Nature hydrophile et hydrophobe des acides aminés le long de la séquence (Doc.1D)- Identification de 4 séquences essentiellement hydrophobes et et de 4 séquences essentiellement hydrophiles dont la 2ème et la 4ème ont une longueur de plus d'un 20aine d'acides aminés.- Formulation d'une hypothèse : existence de 4 portions transmembranaires hydrophobes, et de parties hydrophiles situées dans le hyaloplasme ou dans l'espace intercellulaire hydrophile. B. Localisation des portions extramembranaires des connexines (Doc.1E)- Présentation de l'intérêt de la technique : Les anticorps marqués permettent de localiser les portions de connexines auxquels ils se lient.- Tableau de résultats : si marquage : + absence de marquage : 0

Membranes non séparées Membranes séparéesA6-17 + +A38-53 0 +A111-125 + +A217-234 + +- Exploitation des résultats : *Puisque les 4 anticorps se sont fixés, on en conclut que ces 4 séquences sont accessibles aux anticorps et donc sont extra- membranaires (au moins en partie même si cela n'a pas été mis en évidence précédemment pour le début de chaîne 6- 17).* L'absence de marquage pour la séquence 38-53 lorsque les membranes sont reliés montre que cette portion se situe dans l'espace intermembranaire, les autres séquences sont dans le hyaloplasme.

III.- Schéma récapitulatif de l'organisation de la connexine montrant 4 zones transmembranaires et ses 3

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portions hydrophiles intracellulaires et ses deux portions hydrophiles extracellulaires.

PlanRigueur du raisonnementPrésentation des documents, clarté et soin

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Interventions des liaisons faibles intramoléculaires dans la structure spatiale et les propriétés des macromolécules biologiques (Type A)

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Introduction : Le sujet est amené par la présentation de l'existence de différents types de molécules biologiquesLes termes du sujet sont définis : macromolécules = polymères de molécules = monomères, reliés par liaisons covalentes, liaisons faibles (liaisons à faible énergie de liaison, différents types, opposition aux liaisons covalentes qui relient les monomères)Le problème est posé : Les macromolécules sont caractérisées par une organisation dans les 3 dimensions de l'espace = structure spatiale. On se propose de montrer l'intervention des liaisons faibles intramoléculaires dans la mise en place de cette structure spatiale.Plan annoncé

I. Mise en évidence expérimentale de l'importance des liaisons faibles par des dénaturations A. Dénaturation chimique de la ribonucléaseB. Dénaturation thermique de l'ADN

II. L'intervention des liaisons faibles dans les structures stéréotypées communes à de nombreuses macromoléculesA. Les motifs de la structure secondaire des protéines dues à des liaisons H

1. L'hélice α2. Le feuillet β3. Les coudes

B. La structure en hélice des acides nucléiques dues à des liaisons H et de Van der Waals1. La structure en hélice de l'ADN 2. Des portions d'ARN appariées en hélice (exemple de l'ARNt)

III.L'intervention des liaisons faibles dans les structures spécifiques de macromolécules donnéesA. La structure de polyholosides stabilisée par des liaisons H : exemple de la celluloseB. La structure tertiaire et quaternaire des protéines déterminées par des liaisons faibles variées

1. Les types de liaisons et les portions des acides aminés mises en jeutableau 2. Un exemple de structure tertiaire : celle de la myoglobine3. Des liaisons faibles entre sous unités à l'origine de la structure quaternaire et de l'allostérie (exemple de l'hémoglobine)

Conclusion : Synthèse : Si liaisons covalentes sont à l'origine de la polymérisation, liaisons faibles fondamentales dans établissement de la structure spatiale. Elles mettent en jeu des interactions entre les monomères et sont donc déterminées par le type de monomères reliés et la nature de leur liaison.Ouverture : Relation essentielle entre structure spatiale, propriétés et fonctions des molécules

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caractère +ou – instable des liaisons faibles en fonction de l'environnement moléculaire dont les variations peuvent entraîner changements de conformation et donc de propriétésPlan, qualité des transitionssoin apporté à la présentation et à la rédaction et à l'orthographe

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