Cours 4 - RMN Flashcards
1
Q
Quelle est la manifestation du moment angulaire du spin nucléaire ?
A
→ La RMN est la manifestation du moment angulaire du spin nucléaire.
2
Q
Que représente 𝐼 dans la formule du moment angulaire nucléaire ?
A
→ 𝐼 représente le spin nucléaire.
3
Q
Vrai ou Faux : Si 𝐼 = 0, alors le nombre de masse (A) et le nombre atomique (Z) sont tous deux impairs.
A
→ Faux. Si 𝐼 = 0, A et Z sont pairs.
4
Q
Dans quel cas 𝐼 prend-il des valeurs entières multipliées par 1/2 ?
A
→ Quand le nombre de masse
𝐴 est impair.
5
Q
Complétez : Quand
𝐴 est pair et
𝑍 est impair,
𝐼 prend des valeurs _______.
A
→ 𝐼 prend des valeurs entières.
6
Q
Combien de types de noyaux existe-t-il en RMN ?
A
→ Il existe trois types de noyaux en RMN.
7
Q
Que peut-on dire des noyaux pour lesquels 𝐼 = 0 en RMN ?
A
→ Les noyaux pour lesquels
𝐼 = 0 sont inactifs pour la RMN.
8
Q
Vrai ou Faux : Les noyaux avec
𝐼 = 0 sont très importants pour la RMN.
A
→ Faux. Ils ne sont pas importants pour la RMN.
9
Q
Que possèdent les noyaux avec 𝐼 > 1 / 2 ?
A
→ Ils possèdent un moment quadrupolaire électrique.
10
Q
Quelle est la conséquence du moment quadrupolaire électrique sur la relaxation des noyaux 𝐼 >1/2 ?
A
→ Il leur confère une relaxation rapide.
11
Q
Pourquoi l’étude des noyaux avec 𝐼 >1/2 est-elle difficile en RMN ?
A
→ Parce que leur relaxation rapide rend leur étude difficile.
12
Q
Vrai ou Faux : Les noyaux avec 𝐼 >1/2 sont très utiles pour la RMN.
A
→ Faux. Ils ne sont pas utiles pour la RMN
13
Q
Que peut-on dire des noyaux pour lesquels 𝐼 =1/2 ?
A
→ Les noyaux avec 𝐼 = 1/ 2 sont actifs en RMN.
14
Q
Citez quatre noyaux qui sont actifs en RMN car leur spin est
𝐼 = 1/2.
A
1H, 13C, 15N et 31P
15
Q
Que reflète le déplacement chimique (𝛿) en RMN ?
A
→ Il reflète l’environnement électronique des noyaux.
16
Q
Quel effet est mesuré par le couplage scalaire (𝐽) ?
A
→ Il mesure l’effet des noyaux proches dans la structure covalente.
17
Q
Quelle information le couplage scalaire (𝐽) permet-il d’obtenir ?
A
→ Il donne de l’information sur les angles de torsion.
18
Q
À quoi correspond l’effet NOE en RMN ?
A
→ À l’effet des noyaux proches dans l’espace.
19
Q
Quelle information fournit l’effet NOE ?
A
→ Il donne de l’information sur la distance qui sépare les noyaux (inférieure à 5 Å).
20
Q
Que subissent les noyaux lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique externe (
𝐵0) ?
A
→ Ils subissent une précession autour de la direction du champ magnétique.
21
Q
Comment s’appelle la vitesse angulaire de cette précession ?
A
→ Elle est connue sous le nom de fréquence de Larmor (𝜔0).
22
Q
Que représente 𝛾 dans la formule de la fréquence de Larmor ?
A
→ 𝛾 est le rapport gyromagnétique spécifique à chaque noyau.
23
Q
Que représente 𝜈0 dans la formule de la fréquence de Larmor ?
A
→ 𝜈0 est la fréquence de résonance d’un noyau.
24
Q
Vrai ou Faux : Les noyaux voient directement le champ magnétique externe (𝐵0 ).
A
→ Faux. Les noyaux ne voient pas directement 𝐵0 .
25
De quoi dépend la valeur de la constante de blindage (𝜎𝑖) ?
→ Elle dépend de la densité électronique autour du noyau et est influencée par la présence de groupements fonctionnels voisins.
26
Vrai ou Faux : La constante de blindage (𝜎𝑖) dépend de la force du champ magnétique.
→ Faux. 𝜎𝑖 ne dépend pas de la force du champ magnétique.
27
Pourquoi différents noyaux ont-ils des champs magnétiques locaux (𝐵0𝑖) spécifiques ?
→ Parce qu'ils possèdent chacun une constante de blindage (𝜎𝑖) spécifique.
28
Vrai ou Faux : Les constantes de blindage (𝜎𝑖) sont généralement très grandes.
→ Faux. Les constantes de blindage (𝜎𝑖) sont très petites.
29
Pourquoi l'observation des fréquences de résonance
𝜈 est-elle un outil puissant ?
→ Parce que les fréquences de résonance sont spécifiques à chaque noyau.
30
Quel est l’inconvénient des constantes de blindage observées en RMN ?
→ Elles dépendent de la valeur du champ 𝐵0.
31
Quelle notion a été introduite pour pallier l’inconvénient de la dépendance au champ 𝐵0 ?
→ La notion de « déplacement chimique » a été introduite.
32
En quelle unité est exprimé le déplacement chimique (𝛿) ?
→ Il est exprimé en ppm (partie par million).
33
Vrai ou Faux : Le déplacement chimique dépend de la valeur du champ magnétique 𝐵0 .
→ Faux. Il est indépendant de la valeur du champ magnétique 𝐵0.
34
Que représente 𝜈 dans la formule du déplacement chimique ?
→ 𝜈 est la fréquence de résonance du noyau étudié.
35
Que représente
𝜈𝑟𝑒𝑓 dans la formule du déplacement chimique ?
→ 𝜈𝑟𝑒𝑓 est la fréquence de résonance de référence.
36
Quel est le produit de référence utilisé pour le déplacement chimique et quelle est sa valeur de
𝛿 ?
→ Le produit de référence est le Tétraméthylsilane (TMS) avec
𝛿=0 ppm.
37
Complétez : Plus le 𝛾 est ______, plus le noyau est sensible en RMN.
→ élevé.
38
À quoi correspond un déplacement chimique à bas champ pour les protons ?
→ À des protons déblindés.
39
À quoi correspond un déplacement chimique à haut champ pour les protons ?
→ À des protons blindés.
40
De quoi dépend le déplacement chimique du
1𝐻 concernant les groupements chimiques ?
→ De la nature des groupements chimiques auxquels le 1𝐻 est associé.
41
De quoi dépend également le déplacement chimique du
1𝐻 en solution ?
→ Du repliement de la protéine en solution.
42
Que peut-on dire du spectre RMN d'une protéine repliée par rapport à une protéine dépliée ?
→ Le spectre d’une protéine repliée présente plus de variations de déplacement chimique.
43
Pourquoi les valeurs de déplacement chimique sont-elles utiles pour les acides aminés ?
→ Parce qu'elles sont très spécifiques et permettent d’identifier facilement le type d’acide aminé.
44
De quoi résulte le couplage scalaire homonucléaire
𝐽 ?
→ De l’effet de protons proches dans la structure covalente.
45
Que doit respecter la distance entre deux protons pour que
𝐽 ≠ 0?
→ Les protons doivent être séparés par moins de trois liaisons chimiques.
46
Vrai ou Faux : Deux protons séparés par quatre liaisons chimiques auront généralement 𝐽 ≠ 0.
→ Faux.
47
À quoi est relié 3 𝐽𝐴𝐵?
→ À l’angle de torsion entre les deux protons.
48
Que permet de déduire la mesure du couplage scalaire
𝐽 en RMN ?
→ Elle donne des contraintes sur l’angle de torsion.
49
Entre quels types de particules agit l’effet NOE ?
→ Entre des protons proches dans l’espace.
50
Que permet de déterminer l’effet NOE en RMN ?
→ Il donne des contraintes sur la distance 𝑟 entre deux protons.
51
Vrai ou Faux : L’effet NOE dépend linéairement de la distance entre deux protons.
→ Faux. Il dépend de la distance à la puissance -6.
52
Quel isotope est souvent utilisé en RMN pour observer les effets NOE en remplaçant l’hydrogène ?
→ Le deutérium (D2O).
53
Comment peut-on modifier une solution aqueuse pour effectuer un échange proton-deutérium ?
→ En remplaçant l'eau par de l’eau lourde (𝐷2𝑂).
54
Que se passe-t-il pour certains protons de la protéine lorsqu’on utilise du 𝐷2𝑂 ?
→ Ils sont remplacés par du deutérium.
55
Quels types de groupes dans les protéines sont concernés par l’échange proton-deutérium ?
→ Les groupes amides (>𝑁𝐻), carboxyles (>𝐶𝑂𝑂𝐻), amines (>𝑁𝐻2 , >𝑁𝐻3), hydroxyles (
>𝑂𝐻) et thiols (>𝑆𝐻).
56
À quoi sert l’échange
𝐻2𝑂→𝐷2𝑂 en RMN ?
→ À simplifier les spectres.
57
Vrai ou Faux : L’échange de protons par des deutériums supprime certains signaux dans le spectre RMN
→ Vrai.
58
Quelle est la concentration typique d’un échantillon de protéine utilisé ?
→ 1 mM.
59
Quelles sont les deux expériences principales utilisées pour l'attribution des résonances en RMN 2D homonucléaire ?
→ 2D COSY et 2D TOCSY.
60
Que signifie l’acronyme COSY en RMN ?
→ COrelated SpectroscopY.
61
Que signifie l’acronyme TOCSY en RMN ?
→ TOtal Correlated SpectroscopY.
62
Sur quoi sont basés les spectres de COSY et de TOCSY ?
→ Sur le couplage scalaire.
63
Quelle expérience standard est utilisée pour étudier les corrélations de couplage scalaire 𝐽?
→ Le spectre 2D COSY.
64
Entre quels types de protons a lieu un transfert de magnétisation dans un COSY ?
→ Entre un proton A et un proton B.
65
Sous quelle condition y a-t-il un transfert de magnétisation dans un spectre COSY ?
→ Quand les protons sont séparés par 2 ou 3 liaisons chimiques (𝐽𝐴𝐵 ≠ 0).
66
Quels signaux sont d’intérêt dans un spectre COSY ?
→ Ceux qui sont disposés symétriquement de chaque côté de la diagonale.
67
Que permet d'observer un spectre TOCSY en RMN ?
→ Les corrélations entre chaque 1𝐻 d’un système de spins avec tous les autres
1𝐻 du même système.
68
Vrai ou Faux : Dans un spectre TOCSY, un proton 1𝐻 est uniquement corrélé à ses voisins immédiats.
→ Faux. Il est corrélé à tous les autres 1𝐻 du système.
69
Comment sont disposés les signaux d’intérêt dans un spectre TOCSY ?
→ Symétriquement de chaque côté de la diagonale.
70
Chaque acide aminé représente quoi dans un spectre TOCSY ?
→ Un ou plusieurs systèmes de spins indépendants.
71
Que présente chaque acide aminé dans les spectres COSY et TOCSY ?
→ Un patron de signaux caractéristiques permettant son identification.
72
Vrai ou Faux : Tous les acides aminés ont des patrons de spin uniques.
→ Faux. Certains acides aminés ont des systèmes de spin identiques.
73
Quel est l’effet de systèmes de spin identiques chez certains acides aminés ?
→ Cela donne des patrons de signaux identiques.
74
Citez les acides aminés qui présentent des systèmes de spin identiques dans les spectres COSY et TOCSY.
→ Cys, Asp, Glu, Gln et Met.
75
Pourquoi le transfert de magnétisation par couplage scalaire 𝐽 peut-il être inefficace dans les expériences COSY et TOCSY ?
→ Parce qu’il n’est pas efficace pour les petites valeurs de
𝐽.
76
Quel est un problème fréquent rencontré dans les spectres homonucléaires ?
→ Les signaux se recouvrent.
77
À quel type de protéines la RMN homonucléaire est-elle principalement limitée ?
→ Aux petites protéines de moins de 100 résidus.
78
Quels sont les trois principaux avantages de la RMN hétéroNucléaire ?
→ 1. Permet des transferts de magnétisation par couplage scalaire J plus efficaces.
→ 2. Permet une meilleure résolution des signaux par des corrélations hétéroNucléaires.
→ 3. De plus grosses protéines peuvent être étudiées.
79
Quel avantage en termes de résolution est apporté par les corrélations hétéroNucléaires en RMN ?
→ Elles permettent une meilleure résolution des signaux.
80
Que permet la RMN hétéroNucléaire en termes de dimensions de spectres ?
→ Elle permet de réaliser des spectres en 3D et en 4D.
81
Quels types de spectres RMN sont utilisés pour l'attribution des résonances en hétéroNucléaire ?
→ Des spectres RMN à plusieurs dimensions (2D, 3D, 4D).
82
Quels noyaux sont corrélés dans les spectres RMN hétéroNucléaires pour l'attribution des résonances ?
→ 1𝐻, 13𝐶 et 15𝑁.
83
Que permet de faire la RMN multidimensionnelle en corrélant plusieurs noyaux ?
→ Elle permet l’attribution des résonances en RMN hétéroNucléaire.
84
Vrai ou Faux : Le spectre montré dans l’illustration est un spectre 3D.
→ Vrai.
85
Quelle expérience standard est utilisée pour étudier les corrélations de NOE ?
→ Le spectre NOESY (NOE SpectroscopY).
86
Entre quels types de protons y a-t-il un transfert de magnétisation dans un spectre NOESY ?
→ Entre un proton A et un proton B proches dans l’espace (𝑟 ≤ 5.0 Å).
87
Vrai ou Faux : Les protons doivent être reliés par des liaisons covalentes pour un transfert dans NOESY.
→ Faux. Ils doivent seulement être proches dans l’espace.
88
De quoi dépend l’intensité des signaux dans un spectre NOESY ?
→ Elle est proportionnelle à la distance inter-résidu.
89
Que sont les NOEs en RMN ?
→ Des interactions entre protons rapprochés dans l’espace (r≤5,0 Å).
90
Quel est l'effet des NOEs sur la conformation de la chaîne peptidique ?
→ Ils restreignent beaucoup la conformation lorsqu’ils relient des 1𝐻 éloignés dans la structure primaire.
91
À quoi est convertie l’intensité des NOEs ?
→ En contrainte de distance.
92
À quoi servent les contraintes de distance obtenues par NOESY ?
→ Elles sont utilisées dans les calculs de structures.
93
Complétez : Une NOE de très forte intensité correspond à une distance de _______.
→ 1,8 - 2,7 Å.
94
Complétez : Une NOE d’intensité moyenne correspond à une distance de _______.
→ 1,8 - 3,3 Å.
95
Complétez : Une NOE de faible intensité correspond à une distance de _______.
→ 1,8 - 5,0 Å.
96
Complétez : Une NOE de très faible intensité correspond à une distance de _______.
→ 3,0 - 6,0 Å.
97
Quelle relation existe-t-il entre l’angle phi et la valeur de
3𝐽𝑁𝐻𝛼 ?
→ Il y a une forte corrélation entre l'angle phi caractéristique des éléments de structure secondaire et la valeur de 3𝐽𝑁𝐻𝛼.
98
Quelles sont les étapes principales de la détermination de structures par RMN ?
→ 1. Purification et marquage de protéines.
→ 2. Attribution des résonances (déplacements chimiques).
→ 3. Collection des contraintes structurales.
→ 4. Calcul des structures.
99
Quelles contraintes doivent être satisfaites par chacune des structures calculées lors du calcul de structures par RMN ?
→ 1. Les contraintes dérivées des données de RMN.
→ 2. La structure covalente de la protéine.
→ 3. D'autres contraintes comme la répulsion et l'attraction de Van der Waals, ainsi que les forces électrostatiques.
100
Quels sont les critères d’acceptation d’une structure en RMN ?
→ Une énergie basse et un petit nombre de violations de contraintes.
101
Comment sont représentées les structures acceptées ?
→ Comme une superposition minimisant la RMSD (root-mean-square deviation).
102
Que signifie RMSD ?
→ Root-mean-square deviation ou déviation des moindres carrés de la position des atomes lourds.
103
Que définit la superposition des structures en RMN ?
→ Elle définit la précision de la structure.
104
Vrai ou Faux : La précision d'une structure correspond à son exactitude absolue.
→ Faux.
105
Que permet d’analyser le diagramme de Ramachandran ?
→ La conformation du squelette des protéines en fonction des angles dièdres
𝜙 et Ψ.
106
Combien de zones favorables sont indiquées dans le diagramme de Ramachandran ?
→ Trois zones favorables.
→ Aux hélices 𝛼, feuillets 𝛽 et hélices gauches.
107
Quelle proportion minimale des acides aminés doit se trouver dans les zones favorables pour un bon ensemble de structures ?
→ Minimum 90 %.
108
Que montre un diagramme de Ramachandran avec une bonne géométrie ?
→ Un ensemble de structures dont les résidus sont majoritairement dans les zones favorables.
109
Que signifie un diagramme de Ramachandran avec de nombreux résidus en zones non favorables ?
→ Cela indique une mauvaise géométrie de la structure.
110
Quels sont les principaux avantages de la détermination de la structure des protéines par RMN ? (4)
→ 1. Méthode réalisée à l'état liquide.
→ 2. Très utile pour déterminer la structure des petites protéines qui ne peuvent pas être cristallisées.
→ 3. Très utile pour étudier le repliement des protéines et cartographier les sites de liaison par changement de déplacements chimiques.
→ 4. Permet d'obtenir des informations sur la dynamique des protéines.
111
Quelles sont les principales limites de la détermination de la structure des protéines par RMN ? (3)
→ 1. Limitée aux petites protéines (<30-40 kDa).
→ 2. Nécessite une grande quantité de protéines purifiées.
→ 3. Ne permet pas d’obtenir des détails sur l’emplacement des molécules d’eau et rend difficile la localisation des ions métalliques.
112
Quel est le résultat de l'expérience 1H-15N HSQC pour chaque acide aminé (sauf la proline) ?
→ Chaque acide aminé donne une corrélation entre le proton amide et l'azote du même groupe amide.
113
Que donne la chaîne latérale de la glutamine (Q) et de l'asparagine (N) dans l'expérience 1H-15N HSQC ?
→ Elles donnent deux signaux pour chaque azote.
114
Pourquoi les groupes NH 2 et NH3+ des chaînes latérales de lysine et d'arginine ne sont-ils pas observés en 1H-15N HSQC ?
→ Parce qu'ils échangent trop rapidement avec le solvant.
115
Quels groupes sont affectés lors de la cartographie des sites de liaison avec le 1H-15N HSQC ?
→ Seuls les déplacements chimiques des groupes >NH en proximité du site de liaison sont affectés.
116
Que permet de faire l’expérience 1H-15N HSQC si la structure de la protéine est connue ?
→ Elle permet d’identifier les sites de liaison.
