Exercice corrigé Ancien programme

Protection et synthèse peptidique

Dans des circonstances normales, l'organisme produit de la L-glutamine dont il a besoin pour fabriquer ses protéines.

Selon certains nutritionnistes, un stress de longue durée comme celui causé par l'infection du VIH peut faire en sorte que les besoins en glutamine de l'organisme excèdent sa capacité à la produire. Il s'en suit alors une fonte musculaire.

Pour prévenir et renverser cet effet, un apport en glutamine est nécessaire. Il faut donc utiliser des préparations susceptibles de libérer de la glutamine dans l'organisme. C'est le cas du dipeptide alanine-glutamine.

Un dipeptide est une molécule formée par la réaction dans laquelle deux acides aminés forment une fonction amide (qu'on appelle dans ce cas une liaison peptidique).

Formule du dipeptide alanine-glutamine :

1. Nommer et entourer les quatre fonctions de cette molécule.

2. L'hydrolyse acide de ce dipeptide libère de la glutamine ainsi qu'un produit A. L'équation de la réaction est la suivante :

Donner la formule du composé A.

3. D'après cette réaction, expliquer pourquoi il est important de ne faire réagir le dipeptide que dans une verrerie sèche.

4. Malheureusement, un laborantin n'a pas respecté cette précaution et la réaction d'hydrolyse s'est produite. Il veut alors reformer le dipeptide en faisant réagir ensemble les deux acides aminés, A et la glutamine.

a. Sachant qu'une fonction amine réagit avec une fonction acide carboxylique, expliquez qu'il ne va pas obtenir uniquement le dipeptide souhaité (Ala-Gln).

b. Si on ne prend pas de précautions particulières, combien de dipeptides différents peut-on obtenir à partir de la glutamine et de l'alanine ? Représenter ces molécules.

5. La seule possibilité pour ce laborantin est de protéger deux des cinq fonctions présentes dans ces acides aminés. Lesquelles ?

6. Dans ce type de synthèse, la protection d'un groupe carboxyle consiste à le transformer en groupe ester en le faisant réagir avec un alcool, par exemple le méthanol.

Quel acide aminé doit être mis en contact avec le méthanol pour pouvoir espérer synthétiser le dipeptide alanine-glutamine dans un deuxième temps ?

1.

En bleu : fonction amine  en gris : fonction amide  en pointillés : fonction acide carboxylique (groupe carboxyle).

2. L'hydrolyse provoque toujours une rupture de liaison (préfixe « hydro » et suffixe « lyse » : rupture par l'eau). Cette rupture est schématisée ci-dessous et se fait au niveau du groupe amide. C'est la liaison peptidique qui casse :

On constate que la partie droite va donner la glutamine en récupérant un hydrogène fourni par la molécule d'eau.

Cette dernière va donc fournir à la partie gauche du dipeptide un groupe  qui va venir sur l'atome d'azote déficitaire puisqu'il a perdu un H dans la rupture.

Le composé A est donc :

3. Cette réaction étant due à l'eau, l'utilisation d'une verrerie sèche est donc une précaution pour ne pas qu'elle puisse se produire.

4. a. En effet, les acides aminés ont chacun un groupe carboxyle et un groupe amine. Donc, la réaction de création d'un groupe amide peut se faire entre l'amine du 1er et le carboxyle du 2e mais aussi l'inverse : entre le carboxyle du 1er et l'amine du 2e.

Ce n'est pas tout : cette réaction peut se faire aussi entre deux molécules identiques de l'un ou l'autre des acides aminés : entre le groupe amine et le groupe carboxyle de la même molécule !

b. Si on envisage toutes les réactions décrites en 4. a. on obtient quatre peptides différents :

Ala-Gln :

Ala-Ala :

Glu-Ala :

Gln-Gln :

5. Pour obtenir la première possibilité, il faut protéger les groupes fonctionnels qui ne doivent pas réagir. Il faut donc protéger les groupes qui sont entourés ci-dessous sur la glutamine :

et sur l'alanine :

6. D'après l'énoncé, si on veut faire une protection avec le méthanol, on veut fabriquer un ester donc faire réagir un groupe carboxyle.

Or le seul groupe carboxyle qui doit être protégé est celui de la glutamine (question 5.). Il faut donc faire réagir le méthanol sur la glutamine.

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