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Pour répondre au problème pose, commençons par représenter les domaines de
prédominance des quatre acides -aminés (les valeurs numériques ...
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Bac S 2015 Nouvelle Calédonie Session de remplacement mars 2016
EXERCICE II SÉPARATION DACIDES (-AMINÉS PAR ÉLECTROPHORÈSE (6 points)
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1. Migration des constituants lors de lélectrophorèse
1.1. La description de la technique délectrophorèse indique que la force de frottement EMBED Equation.DSMT4 compense la force électrique. Ainsi daprès le principe dinertie (1ère loi de Newton), le mouvement de la migration des constituants du mélange est rectiligne uniforme.
Remarque : en toute rigueur, il faudrait tenir compte des forces verticales que sont : la force poids des constituants (verticale, orientée vers le bas) et la réaction du support (verticale, orientée vers le haut) mais ces deux forces se compensent vu quil ny a pas de mouvement vertical.
1.2. Vu que la force de frottement EMBED Equation.DSMT4 compense la force électrique EMBED Equation.DSMT4 .
(attention à ne pas confondre la force électrique EMBED Equation.DSMT4 et le champ électrique EMBED Equation.DSMT4 qui nest pas une force)
On a EMBED Equation.DSMT4 donc EMBED Equation.DSMT4 .
Les vecteurs forces sont opposés, ils ont même norme : EMBED Equation.DSMT4
soit EMBED Equation.DSMT4 (attention une norme est forcément positive)
On retrouve lexpression proposée : EMBED Equation.DSMT4 .
1.3. Dans ce dispositif, la valeur de E est imposée par le générateur et la valeur de k est une constante du milieu ; cependant les constituants nauront pas tous la même charge q et/ou le même rayon de Stockes R : leurs vitesses de déplacement ne seront pas les mêmes.
1.4. Le mouvement étant uniforme, la vitesse est constante, on peut écrire : EMBED Equation.DSMT4
Ainsi EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 = 1833 s = 31 min
La durée de 40 min choisie initialement est un peu trop élevée et la migration sera plus importante (environ 13 cm par proportionnalité) ce qui peut être problématique si la plaque de migration est trop petite.
2. Séparation dun mélange dacides (-aminés
Pour répondre au problème pose, commençons par représenter les domaines de prédominance des quatre acides (-aminés (les valeurs numériques correspondant aux pKa des couples acide/base associés):
Glycine :
Lysine :
Acide aspartique :
Acide glutamique :
Le pH du milieu étant fixé à 6,0, les espèces qui prédominent sont : GLY+ , LYS+ + , ASP+
et GLU+ .
Remarque : en 1ère approche, les autres formes des acides aminés existent également dans le milieu mais sont minoritaires ; cependant, le pH choisi est très éloigné des pKa des couples donc lespèce qui prédomine est largement majoritaire (plus de 99 %) donc on peut négliger les autres formes.
Si le pH avait été égal à 4,5 par exemple, les espèces prédominantes auraient été les mêmes mais la forme GLU+ aurait donné une tache car, bien que minoritaire par rapport à GLU+ , leur quantité naurait pas été négligeable.
Lespèce GLY+ étant globalement électriquement neutre, elle ne migre pas : elle correspond à la tache B.
Lespèce LYS+ + étant globalement chargée positivement, elle migre vers lélectrode reliée à la borne négative du générateur cest-à-dire lélectrode 1 (la polarité du générateur nest pas indiquée mais le champ électrique EMBED Equation.DSMT4 est toujours orienté du + vers le ) : elle correspond à la tache A.
Les espèces ASP+ et GLU+ étant globalement chargée négativement, elles migrent vers lélectrode reliée à la borne positive du générateur cest-à-dire lélectrode 2.
Ces deux espèces ont la même charge électrique mais on peut supposer que le rayon de Stockes de GLU+ est plus important que ASP+ en comparant leurs formules et donc la vitesse de migration de GLU+ est plus faible (voir 1.3.) : la tache C correspond à GLU+ et la tache D à ASP+ .
ASP+ - - GLU+ - -
En conclusion :
Lysine Glycine Acide glutamique Acide aspartique
GLY+
GLY
GLY+
pH
9,6
2,3
LYS+ +
LYS+
LYS
LYS+ +
pH
10,5
9,0
2,2
ASP+
ASP+
ASP
ASP+
pH
9,8
3,9
2,2
pH = 6,0 (solution tampon)
GLU+
GLU
GLU+
GLU+
pH
10,5
4,3
2,2
