Sujet Physique-Chimie — Terminale — Métropole — Bac 2013

EXERCICE I - UN CATALYSEUR ENZYMATIQUE, L’URÉASE (5 points) L’uréase est une enzyme découverte par J-B Summer en 1926. Elle joue un rôle important au sein des organismes vivants dans la décomposition d’une molécule organique, l’urée. On trouve l’uréase dans des organismes végétaux (comme le haricot sabre) mais également dans des bactéries pathogènes (telles que Helicobacter pylori). Haricot sabre Une enzyme est une macromolécule. Les différentes parties de cette molécule sont liées entre elles notamment par des liaisons hydrogène qui se forment plus ou moins facilement suivant la température. Ces liaisons conduisent à la formation d’une structure tridimensionnelle présentant de nombreux replis (voir image ci-contre). La réaction, que catalyse l’enzyme, se produit au sein de l’un de ces replis appelé alors site actif. Structure 3D de l’uréase L’objectif de cet exercice est l’étude du rôle de l’uréase et de l’influence de certains paramètres sur son activité. Données :  couples acide/base : H O+ (aq)/ H O (l) ; NH + (aq) / NH (aq) 3 2 4 3  pK du couple NH + (aq) / NH (aq) = 9,2 a 4 3 Document 1. Influence de la température sur l’activité enzymatique La cinétique de la réaction catalysée est directement liée à l’activité de l’uréase : plus l’activité est grande, plus la réaction est rapide. L’activité relative, représentée sur le graphe ci-dessous, est le rapport de l’activité de l’enzyme sur son activité maximale, dans des conditions fixées de température, de pH et pour une quantité d'enzyme donnée. Condition expérimentale : pH = 7,0 (solution tampon au phosphate de concentration molaire 20 mmol.L-1) Activité relative (en pourcentage) de l’uréase en fonction de la température θ en °C D’après le site 13PYOSME1 Page : 2 / 9 Document 2. Influence du pH sur l’activité enzymatique Condition expérimentale : température θ = 30°C Activité relative (en pourcentage) de l’uréase en fonction du pH pH D’après le site 1. Activité enzymatique de l’uréase L’urée (NH – CO – NH ) réagit avec l’eau pour former de l’ammoniac NH et du dioxyde de carbone. 2 2 3 Au laboratoire, on réalise deux expériences :  On dissout de l’urée dans de l’eau. Aucune réaction ne semble avoir lieu. Le temps de demi-réaction est estimé à 60 ans.  On dissout de l’urée dans de l’eau en présence d’uréase. Il se forme quasi-immédiatement les produits attendus. Le temps de demi-réaction vaut 2×10-5 s. 1.1. L’uréase,