Devoir commun de Sciences Physiques. Classes de TSTS

Devoir commun de Sciences Physiques.

Classes de TSTS1, TSTS2, TSTS3,TSTS4

Exercice 1 ( 6 points )

Les albumines et les globulines sont des protéines globulaires (sphéroprotéines) qui se trouvent aussi bien chez les animaux que chez les végétaux. Les albumines sont riches en acide glutamique (glutamate), en acide aspartique (aspartate), en lysine et en leucine.

Partie 1 : Etude de la leucine La leucine est un acide -aminé de formule semi-développée

1.1 Justifier que cette molécule est bien un acide -aminé. Encadrez sur la formule que vous aurez recopiée sur votre copie les deux enchaînements d’atomes caractéristiques.

1.2 Donner la définition d’un atome de carbone asymétrique.

1.3 Montrer que la leucine contient bien un atome de carbone asymétrique. Le repérer sur la formule recopiée précédemment.

1.4 Cette molécule est chirale. Justifier cette affirmation.

1.5 De part sa chiralité, cette molécule présente deux énantiomères. Donner le nom de chacun d’eux 1.6 L’organisme des mammifères ne peut utiliser qu’un de ces énantiomères. Lequel ?

1.7 Donner la représentation de Fisher de l’énantiomère mentionné à la question 1.6

Partie 2 : La séquence leucine-lysine.

Dans les albumines, des séquences leucine-lysine alternent avec d’autres séquences. Elles sont formées par la condensation, lors de la synthèse peptidique, d’une molécule de leucine et d’une molécule de lysine. Cette séquence est représentée par la formule suivante

2.1. Qu’est-ce qu’une protéine ?

2.2. Recopier la séquence et entourer la liaison peptidique.

2.3. Cet enchaînement d’atomes est un cas particulier d’une fonction organique. Nommer cette fonction et dessiner l’enchaînement d’atomes qui la caractérise.

2.4. Quelle est la particularité géométrique de la liaison peptidique ?

2.5. La liaison peptidique peut, dans certaines conditions, être hydrolysée. Quel composé doit-on utiliser pour réaliser cette hydrolyse ?

2.6. A quel endroit de la liaison peptidique ce composé va-t-il agir ? 2.7. A partir de la séquence précédente, donner la formule de la lysine.

CH C O

N H

CH C O (CH₂ N

H CH₂ CH CH₃ H₃C

)₄ NH₂

Reste de la protéine Reste de la protéine

CH₃ CH H₃C

CH₂ CH COOH H₂N

Partie 3 : La séquence acide glutamique-acide aspartique

Cette séquence est obtenue par la condensation d’une molécule d’acide glutamique avec une molécule d’acide aspartique lors d’une synthèse peptidique.

3.1 Quel composé autre que le dipeptide est formé lors de cette condensation ?

3.2 Combien de dipeptides peut-on former lors de cette réaction si on ne prend aucune précaution particulière ? 3.3 On bloque la fonction acide de l’acide aspartique et la fonction amine de l’acide glutamique afin qu’elles ne réagissent pas. Ecrire la formule du dipeptide obtenu.

3.4. Nommer ce dipeptide à l’aide des abréviations GLU pour la partie provenant de l’acide glutamique et ASP pour la partie provenant de l’acide aspartique.

3.5 Nommer les autres dipeptides qui auraient été formés sans les blocages décrit précédemment.

Exercice 2 ( 6 points )

Le sirop Humex toux sèche

®

1.1 Cette molécule appartient à la famille des esters. Après avoir recopié la formule de la molécule, entourer l’enchaînement d’atomes caractéristique de cette famille.

On désire synthétiser cette molécule au laboratoire. Un des réactifs est le 3-méthylbutan-1-ol. Sa formule semi développée est

1.2 Cette molécule appartient à la famille des alcools. Justifier cette affirmation.

1.3 Préciser la classe de cet alcool. Justifier

1.4 Ecrire la formule semi développée de l’autre réactif.

1.5 Préciser sa famille et entourer son enchaînement caractéristique d’atomes 1.6 Ecrire l’équation bilan de la formation du propanoate d’isoamyle.

On utilise pour réaliser la synthèse une masse mA = 22 g de 3-méthylbutan-1-ol et suffisamment de l’autre composé.

1.7 A partir de la formule semi-développée du 3-méthylbutan-1-ol, déterminer sa formule brute 1.8 En déduire que la masse molaire moléculaire du 3-méthylbutan-1-ol. vaut 88 g.mol^-1

On donne M (H) = 1g.mol^-1 M (C) = 12 g.mol^-1 M (O) = 16 g.mol^-1 1.9 Montrer que la quantité de matière en 3-méthylbutan-1-ol vaut 0,25 mol.

1.10 Déterminer la quantité maximale d’ester que peut former la réaction

1.11 En déduire la masse maximale d’ester qui peut être formée par cette réaction.

On donne M(ester) = 144 g.mol^-1

1.12 En fait, le rendement de cette réaction est de 60%. Déterminer la masse d’ester réellement formée.

HOOC (CH₂)₂ CH NH₂

COOH H2N CH COOH

CH2 COOH

Acide Glutamique Acide Aspartique

CH₃ CH₂ C O

O CH₂ CH₂ CH CH₃

CH₃

CH₃ CH CH₃

CH₂ CH₂ OH

Exercice 3 ( 8 points )

Partie 1 : Le césium 137

Le césium, de symbole Cs, est un élément comportant plusieurs noyaux isotopes dont le césium 137 radioactif ^- Ce noyau s’écrit s’écrit ¹³⁷₅₅Cs

1.1 Qu’appelle-t-on des isotopes ?

1.2 Donner le nombre de protons et de neutrons du noyau.

Partie 2 : Désintégration du césium 137

Lors de désintégrations radioactives, différents types de particules peuvent être émises : ⁴₂He, ₊₁⁰e, _-1⁰e.

2.1 Associer à chaque particule citée son nom et le type de radioactivité qu’elle désigne.

2.2 Ecrire l’équation de la désintégration d’un noyau de césium 137 . Le noyau fils sera choisi parmi les noyaux suivants :

137

56Ba ¹³⁷₅₄Xe ¹³³₅₃I

Cette désintégration peut s’accompagner de l’émission d’un autre rayonnement si le noyau fils est dans un état excité.

2.3 Quel est le nom de ce rayonnement ?

2.4 On donne sur le diagramme ci dessous les différents domaines d’ondes électromagnétiques. A quel domaine correspond le rayonnement émis ? Transporte t-il plus ou moins d’énergie que la lumière ? Justifier (On rappelle que l’énergie d’une onde électromagnétique est donnée par la relation E = hc

 )

Partie 3 : Décroissance radioactive

La période radioactive du césium 137 est T = 30 ans. L’ovaire d’une femme de Tchernobyl, âgée de 25 ans, a fixé une masse mo = 1 g de césium 137.

3.1 Définir la période radioactive (ou demi-vie) T d’un radionucléide.

3.2 Sachant que cette femme était âgée de 25 ans au moment de l’irradiation, quelle sera la masse m1 de césium 137 encore fixée sur l’ovaire quand elle aura 55 ans ?

3.3 Au bout de combien de temps peut-on considérer que le césium qu’elle a fixé est inactif. Quelle sont vos conclusions ?

Partie 4 : Dangers et protections

Dans les hôpitaux, le césium 137 est utilisé pour traiter les lésions sous-cutanées. Le personnel de certains services est donc amené à manipuler des substances radioactives. Sans protection, il subirait des irradiations répétées pouvant conduire à des risques de maladies graves.

4.1 Citer deux effets néfastes sur le corps humain d’une dose d’irradiation importante.

4.2 Citer un moyen de protection pour les personnels médicaux manipulant les radioéléments.

Domaine 1 Domaine 2 Domaine 3 Domaine 4 Domaine 5 Domaine 6

400 800  en nm