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• La spécificité des protéines pour leur ligand résulte de la stabilisation des interactions protéine/ligand par de nombreuses liaisons faibles.
• Ces liaisons faibles agissent à courte distance lorsque les surfaces sont complémentaires.
• Quatre types de liaisons faibles, notamment ioniques, hydrogène, hydrophobes et de van der Waals, participent à l'association réversible entre une protéine et son ligand.
• Une protéine ne peut pas s'associer avec deux énantiomères différents.
• Pour être fonctionnelle, une protéine doit adopter une structure tridimensionnelle correcte, c'est-à-dire être dans sa conformation native.
• Une protéine dénaturée est inactive, car elle perd sa structure tridimensionnelle.
• Les protéines qui agissent comme catalyseurs sont appelées enzymes.

Caractéristiques des catalyseurs

• Ils augmentent la vitesse de réaction en abaissant la barrière d'activation.

• Ils n'agissent pas sur le sens de la réaction et peuvent catalyser une réaction dans les deux sens.

• Ils n'interviennent pas dans le bilan final de la réaction.

• Les enzymes sont des catalyseurs très efficaces qui fonctionnent dans des conditions réactionnelles douces (pH et température physiologiques) et à faible concentration, économisant ainsi de l'énergie pour la cellule.

• Les enzymes sont spécifiques d'un substrat particulier et accélèrent un type de réaction unique, déterminant ainsi le devenir d'un métabolite dans la cellule.

• Leur quantité et leur activité peuvent être régulées pour répondre aux besoins de la cellule, facilitant ainsi les réactions complexes qui ne se produiraient pas autrement dans la cellule.

• Il existe plus de 5 000 enzymes différentes dans une cellule eucaryote.

• Les enzymes sont classées en six groupes principaux basés sur le type de réactions qu'elles catalysent.

• Oxydoréductases : Catalysent les réactions d'oxydoréduction.

• Transférases : Transfèrent des groupes fonctionnels.

• Hydrolases : Catalysent le clivage hydrolytique des liaisons.

• Lyases : Catalysent, Réactions d'élimination non hydrolytique.

• Isomérases : Catalysent isomérisations.

• Ligases : Catalysent formation de liaisons par hydrolyse d'ATP

• Le site actif d'une enzyme est la partie où se fixe le substrat.

• Le site actif renferme des acides aminés qui jouent un rôle dans la catalyse en interagissant avec le substrat.

• Ces acides aminés présentent des groupes fonctionnels réactifs qui participent à la réaction à catalyser, tels que le -OH d'une sérine, le -COOH d'un aspartate et le cycle imidazole de l'histidine.

• Une modification du site actif, induite par une mutation du gène codant pour la protéine, peut avoir des conséquences sur l'activité catalytique.

• Les acides aminés réactifs peuvent être éloignés dans la structure primaire des protéines, mais rapprochés dans la structure tridimensionnelle de la protéine.

Importance des enzymes pour un vétérinaire

• Il est essentiel de comprendre comment une cellule/organisme peut s'adapter à différentes conditions grâce aux enzymes.
• L'AMP kinase (AMPK) est une enzyme dont l'activité augmente lorsque la concentration d'AMP augmente.
• L'AMPK phosphoryle des enzymes clés du métabolisme, modifiant ainsi leur activité.
• Elle active les voies métaboliques qui produisent de l'ATP.
• Elle inhibe les voies métaboliques qui consomment de l'ATP.
• Elle favorise une augmentation de la prise alimentaire.
• L'AMPK agit au niveau cellulaire mais permet la régulation des dépenses énergétiques de l'organisme entier, ainsi que la modulation de la prise alimentaire.
• La compréhension du mode d'action de certains médicaments est essentielle.
• L'aspirine est un anti-inflammatoire utilisé en cas d'inflammation, de douleur, de fièvre.
• Il est nécessaire de comprendre son mécanisme d'action et pourquoi il ne faut pas l'utiliser en cas de risque d'hémorragie.
• Les ribozymes sont des ARN ayant des propriétés catalytiques, comme la ribonucléase P qui clive les acides nucléiques lors de la maturation des ARNt.
• L'activité catalytique dans les cellules n'est pas seulement l'apanage des protéines.

Coenzymes et cofacteurs

• Certaines enzymes nécessitent des cofacteurs ou des coenzymes pour fonctionner.
• Il existe une grande diversité de réactions catalysées.
• Les réactions sont catalysées par des protéines simples ou des protéines complexes.
• Les protéines complexes (quand le répertoire de chaînes latérales des aa n'est pas suffisant pour équiper le site actif de manière optimale), s'associent alors à des :
• Un cofacteur est une substance chimique non protéique, tandis qu'une coenzyme est une molécule organique complexe.
• Dans ces conditions, l'environnement protéique positionne le substrat et favorise chimiquement l'activité du cofacteur ou de la coenzyme.

Exemples de cofacteurs métalliques des métalloenzymes

• Dans les métalloenzymes, l'ion métallique se complexe directement aux chaînes latérales des acides aminés.
• Le cofacteur métallique peut orienter le substrat, masquer ou stabiliser des charges, agir comme catalyseur acide-base ou accepter ou donner des électrons.
• Exemples : Le fer, le cuivre, le zinc, le magnésium et le molybdène.
• Le besoin en oligo-élements (Fe, Zn, Cu...) s'explique souvent par leur rôle de co-facteur enzymatique.

Exemples de coenzymes

• Les coenzymes peuvent être des donneurs ou accepteurs d'électrons ou de groupes fonctionnels.

• Exemples : L'hème, le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+), la flavine adénine dinucléotide (FAD).

• Beaucoup de précurseurs de co-enzymes sont des vitamines que l'organisme ne sait pas synthétiser et qui doivent donc se trouver dans l'alimentation.

• Le NAD+ est une coenzyme participant aux réactions d'oxydo-réduction du métabolisme.

• Il permet le transfert de deux électrons.

• Il peut exister sous forme phosphorylée (NADP+).

• Le NAD+ et le NADH ont des spectres d'absorption différents.

• Il est possible de quantifier le NADH en solution par spectrophotométrie à 340nm.

• La flavine mononucléotide (FMN) est un dérivé de la riboflavine (vitamine B2.

• La flavine adénine dinucléotide (FAD) et la FMN permettent le transfert d'un ou de deux électrons.

• C'est un colorant alimentaire désigné par E101a.

• Les flavoprotéines s'associent au FAD ou au FMN et peuvent catalyser des réactions d'oxydo-réduction.

• déshydrogénases : catalyseur des réactions d’oxydation

• réductases : catalyseur des réactions de réduction

• Les cofacteurs sont des substances chimiques non protéiques, telles que les ions métalliques, tandis que les coenzymes sont des molécules organiques complexes,

• Il existe d'autres types de classification des molécules qui s'associent à une enzyme en fonction de leur nature.

• Un co-substrat est une molécule associée à une protéine de manière transitoire, alors qu'un groupement prosthétique est associé de façon permanente.

Mécanismes des réactions enzymatiques

• La catalyse enzymatique se déroule lorsque l'enzyme fournit des conditions favorables à une réaction, favorisant la rencontre des réactifs dans une orientation optimale, et stabilise l'état de transition.
• Dans une cellule, les réactions du métabolisme se déroulent en permanence sans atteindre l'équilibre.
• Dans une réaction A+B avec constante de réaction K = [C] x [D] / [A] x [B], l'équilibre n'est pas atteint.
• Si [C] x [D] / [A] x [B] < K, la réaction se produit spontanément vers la droite, et si > K, vers la gauche.
• En cas de déséquilibre, le système évolue spontanément dans le sens d'une diminution d'énergie libre.
• L'énergie libre d'une réaction (à pH=7) est : ∆G°' = - RT ln K
• k : constante de réaction, R : constante des gaz parfaits et T : température
• AGº' indique si une réaction est spontanée ou non. -∆G°' < 0  réaction spontanée -∆G°' > 0  réaction non spontanée
• AGº” définit le rapport de concentration entre les réactifs et les produits, à l'équilibre.
• AGº' n'indique la vitesse avec laquelle cet équilibre sera atteint, mais seulement les concentrations des produits et des réactifs lorsque l'équilibre est atteint.
• Une réaction spontanée S →P correspond à un état de transition et implique une barrière énergétique.
• L'énergie libre d'une réaction spontanée ne suit pas un chemin linéaire, mais franchit un point maximal appelé la barrière d'activation.
• Cet état de transition correspond à un corps très instable, à plus haut niveau d'énergie libre, celui des molécules de départ.
• pour franchir la barrière énergétique est = énergie libre d'activation G+
• Plus la barrière énergétique augmente, plus la vitesse de réaction diminue.
• Les enzymes réduisent l'énergie libre d'activation des réactions.

Cinétique enzymatique

• La cinétique réactionnelle : étude de la vitesse de la réaction.
• La vitesse initiale de la réaction Vo correspond à la consommation du substrat par unité de temps ou à la formation du produit par unité de temps dans les conditions initiales.
• La détermination expérimentale de la cinétique réactionnelle se fait en mesurant la vitesse initiale de la réaction V0 à différentes concentrations de substrat.
• La vitesse de réaction augmente linéairement avec la concentration de substrat au début de la courbe et tend vers une asymptote horizontale (Vmax).
• La constante de Michaelis-Menten Km est une mesure de l'affinité de l'enzyme pour son substrat, et Vmax est atteinte lorsque toutes les molécules d'enzymes sont saturées en substrat.
• relie V0, Vmax et [S] par Km.
• Km est le [S] auquel la vitesse de réaction est à mi-chemin.
• Km englobe les constantes de vitesse de la réaction.

Transformation de Lineweaver-Burk

• Transformation de Lineweaver-Burk (doubles inverses) permet de linéariser la relation entre la vitesse de réaction et la concentration de substrat.

Transformation de Eadie-Hofstee

• Transformation de Eadie-Hofstee est une autre méthode de linéarisation.

Paramètres cinétiques

Km est une mesure de l'inverse de l'affinité de l'enzyme pour son substrat dans une situation où k₂ est négligeable. kcat la constante catalytique, qui correspond au nombre de rotations

• Il inclut les autres taux de réaction et correspond au nombre de rotations
• L'efficacité catalytique d'une enzyme est évaluée par le rapport kcat/Km, qui prend en compte à la fois le turnover et l'affinité.

Facteurs influençant l'activité enzymatique

• Température : Augmenter la T° augmente initialement la vélocité de la réaction, mais l'effet s'arrête rapidement.
• pH : La zone de pH où l'activité enzymatique est maximale dépend de l'enzyme (l'effet de changement due pH dans la structure des protéines
• Environnement ionique : Illustrer de la nécessité du Magensium, les enzymes hydrolysantes d'ATP ne peuvent pas se fixer si l'ATP se complexe avec du Mg2+
• L'activité d'une enzyme peut être inhibée de façon réversible ou irréversible.
• Les inhibiteurs réversibles comprennent les inhibiteurs compétitifs, non compétitifs et mixtes.
• L'efficacité de l'inhibition augmente avec la concentration de l'inhibiteur, et l'association enzyme-inhibiteur est stabilisée par des liaisons faibles.
• Les inhibiteurs irréversibles, tels que les inactivateurs suicidaires, établissent une liaison covalente avec l'enzyme.
• Les inhibiteurs compétitifs se lient au site actif de l'enzyme, concurrençant ainsi le substrat. Ils ont une structure similaire à celle du substrat et forment des complexes EI.
• L'inhibition compétitive peut être levée par un excès de substrat, ce qui affecte l'affinité apparente de l'enzyme pour le substrat sans modifier Vmax.
• Les inhibiteurs non compétitifs ne se fixent pas sur le site actif, mais se lient à l'enzyme uniquement lorsqu'elle est déjà associée au substrat.
• L'inhibition non compétitive ne peut pas être levée par un excès de substrat et entraîne une diminution de Km et de Vmax.
• Les inhibiteurs mixtes se fixent à un site autre que le site actif et peuvent se lier à l'enzyme, que le substrat soit présent ou non.
• L'inhibition mixte entraîne une augmentation de Km et une diminution de Vmax.
• La fixation d'un inhibiteur covalente provoque une inhibition permanente d'une enzyme Les inhibiteurs covalents inhibent irréversiblement:.
• Fixation par des liaisons covalentes au site actif de l'enzyme → inhibition durable Inhibiteurs irréversibles synthétiques : •Ex: le DPF (diisopropylfluorophospate) enzyme ciblée : l'acétylcholinesterase
• Fixation du DPF au site actif formation d'une liaison covalente entre l'enzyme et une partie du DPFà l'enzyme est modifiéel'enzyme est incapable de poursuivre le mécanisme réactionnel inhibition durable qui empêche l'acétylcholnestérase de dégrader l'Ach blocage de l'influx nerveuxà mort.
• Infebeurs des proteages , inhibe une protéase : l'élastase qui catalyse l'hydrolyse de l'élastine (une protéine présente entre autres dans les alvéoles des poumons et qui participe à l'expansion alvéolaire/compression alvéolaire lors de l'inspiration expiration) Mécanisme d'inhibition suicide : établissement d'une liaison covalente

Régulation de l'activité enzymatique

• L activité dans une Enzyme. Ce processus est nécessaire en régulant l'activité enzymatiqye à l'égard des Beson de la cellule

• Le fonctionnement d'une voie métabolique est adapté aux besoins de la cellule qui est régulé d'une façon concertée

• Le fonctionnement de la phosphorylation (ajout d'un groupement phosphate) ou déphosphorylation (enlever un groupement phosphate) contribue à ce processus

• Rôle de concentration d'enzyme :

• Modulation de la synthèse ou à la dégradation de ceux si

• Les enzymes sont finement régylées pour se coordonner et se coordonner en fonction des besoins pour faire des cellules

Régulation d'activité enzymatique : (modulation rapide)

•Rôle Inhibiteur de suicide (Cf diapo precedente) • rôle de la modification covalente ex : phosphorylation •Par Allostérie les modulateurs Allsoteriques se lient au niveau de L ensemble d" Enzymre ce qui modifie son affinité pour son substrat •Role du Clivage l'activer •Elle est présente sous deux formes. Le inatice  ou la forme rélaxe

• • LAllostérie s'adapte a l'équilibre qui ajuste enzymatique : •Modulation de la forme homostatique •Mudulation de la forme Hereroallostérique fixe un régulateur hereroallostérique •Centre de régulateur enzyme située à distance, sites actif
• L'allestérie implique un changement de conformation de la protéine
• Les enzymes alloteriques ne suivent las une Cinética de mentel machaelis

Homolostérique contribue et maintient l'activité de l'Homéstatiue

La Vo activité catalysera et dépasera tout la limite des saturation de son Subterats Lactivité enzymatie au for et a mesure elle se sature en substrats jusqu’à les points de fixatiion soit saturée

• L activité de l'enzyme peut presque être stoppél ou activer La régulation allostérique régit sa capacité à être modulés avec la coordination du métabolisme cellulaire pour s'adapter et régiter l'ensemble des substrats

Exemples d'enzymes : Allosrique : l:ATCase

Le transport des nucléotides pyriidmidinueux (c,teux) Et coûteux Elle repose entre autri les sur une ezucime atcase aspartate tranacarbonaielase Dont 238 strath Sont là aspartate

• Le carbimol phosphate

• la ctsp (citidine triphosphate est produit : l’unité Final de la synthèse des pyrimidies La ctp l'effet l'unificateur sur l'aticité de 184Cese en frourisent la forme 1

L 184 c'est a 2 de reduté et 4 ou homalotérique positis :las 54 le carbimol phosphate (ex : a +atcASE 23494 sont

• La rube dans les transfert de groupent (des phosphate est l'ATP peut-être de régler

L'activité c"zume est un système complexe de régulation sur plu sieurs niveaux du régit, d'une forme phyciquement

• Qu'elle est contrôlée par l"ensemble du systéme de cette activité de façon
• Il est possible de faire des modification covalente sur
• Un ensemble De transcription de la structure ou pas des modifications et un facteur de régulation
• La traduction de la transmission sur de l'activité de chaque point et l'activation va dépendre de la composition de tous ces éléments pour avoir une adaptation fine l'activité enzymatique du substrat
• Phosphorylation qui c'est les modifications une fois la fonction et par son activité de son affinité avec le substrats est un processus complexe et est un système de boucle qui va permettre de détenir une situation physiologie donnée. Un contrôle fin permettant à l'activité enzymatique de s'ajuster finement en prenant en compte chacun des éléments de _Un ensemble 24 de transcrription et ensemble de l'ativicté :
• La capacité d'activer une enzyme va dépendre l'ensemble de ses substrats et est un ensemble boucles qui va permettre de détenir une situation physiologie donnée, un fin permettant à l'activité enzymatique lui lier un substrat et de s'ajuster finenemenr.