Enzymologie - Généralités sur les réactions enzymatiques PDF

Enzymologie Généralités sur les réactions enzymatiques PR AKSAS.K 1ere Année Médecine FACULTE DE MEDECINE D’ALGER Année universitaire 2023-2024  Introduction...

Enzymologie Généralités sur les réactions enzymatiques PR AKSAS.K 1ere Année Médecine FACULTE DE MEDECINE D’ALGER Année universitaire 2023-2024  Introduction S P Une réaction chimique est un processus dynamique qui partant d’un état initial (Substrat), transforme des molécules pour aboutir à un état final (Produit). Ce processus se déroule avec une vitesse = Vitesse de réaction moyenne : V= dx/dt dx : quantité de substrat initial transformée ou de produit apparu pendant l’unité de temps dt  Pour que la réaction chimique puisse se produire, il faut :  qu’un certain nombre de chocs ait lieu entre les molécules réactionnelles  et que ces chocs soient efficaces Or, les chocs intermoléculaires ne sont efficaces que si les molécules qui les subissent, sont dans un état réactionnel particulier dit état activé S* Le passage de l’état normal S à l’état activé S* nécessite une certaine quantité d’énergie appelée énergie d’activation ΔG* S*  Plus ce besoin d’énergie d’activation est faible, plus la réaction aura de chance de se produire spontanément et rapidement. L’état S* est l’état le plus instable dans la voie réactionnelle. L’énergie d’activation à fournir varie selon les conditions expérimentales. Sa valeur peut être notablement abaissée si la réaction est effectuée en présence de certains composés appelés : catalyseurs Exemple : La décomposition de l’H2O2 Le catalyseur agit en diminuant l’énergie d’activation nécessaire au déroulement de la réaction  Définition des enzymes Biocatalyseurs exerçant une action catalytique. Sont des protéines Synthétisées/ des organismes vivants (syn déterminée génétiquement). Agissent à des concentrations très faibles. Interviennent dans des réactions chimiques, thermodynamiquement possible, et ↗ la V de la réaction, sans modifier ni le résultat ni l’équilibre final : Une enzyme peut accélérer une réaction chimique par un facteur dépassant 1014. Agissent en abaissant l’énergie d’activation du substrat. A la fin de la réaction, l’enzyme reste inchangée. Spécificité enzymatique  Spécificité enzymatique L’enzyme présente plusieurs spécificités 1. Spécificité de réaction : une enzyme ne catalyse qu’un seul type de réaction ; 2. Spécificité de substrat : une enzyme n’agit que sur son substrat ; 3. Stéréospécificité : l’enzyme n’agit que sur l’un des isomères optiques d’un substrat donné et elle n’attaque pas l’autre. Exemple : les déshydrogénases NAD+ et NADP+ transfèrent un hydrogène du substrat d'un seul côté de la fonction nicotinamide.  Spécificité enzymatique Cependant, il y a des enzymes qui possèdent des spécificités relativement faibles Spécificité de liaison : spécificité envers une liaison : Peptidase, Phosphatases, Estérases. La plupart sont des enzymes de dégradation. Spécificité pour un groupement chimique : spécificité envers un groupement chimique. l’Hexokinase catalyse la phosphorylation des sucres aldohexoses comme le glucose et le fructose. Structure des enzymes  Structure des enzymes Les enzymes sont des protéines. Se sont donc des polymères d’acides aminés. Les enzymes sont des protéines globulaires qui, en tant que telles, comportent plusieurs degrés d’organisation.  STRUCTURE SECONDAIRE Hélice alpha Elle est formée par une chaîne polypeptidique de forme hélicoïdale à pas droit dans laquelle chaque groupe N-H de la chaîne principale d'un acide aminé forme une liaison hydrogène avec le groupe C=O de la chaîne principale du quatrième acide aminé le précédant.  STRUCTURE SECONDAIRE Feuillet Béta Les feuillets beta se forment quand des parties de la longue chaîne polypeptidique se replient et se longent l'une l'autre, côte à côte, en formant des pont hydrogènes avec la voisine. On parle de feuillets beta parallèles quand les chaînes vont dans le même sens et d'antiparallèles quand elles vont dans des directions opposées.  STRUCTURE TERTIAIRE Le troisième niveau de configuration Dans cette structure, la majorité des acides aminés polaires sont en surface. En revanche, les acides aminés hydrophobes se retrouvent à l’intérieure de la structure globulaire, ce qui en fait une zone hydrophobe interne. Cette structure est stabilisée par de nombreuses liaisons : − hydrogènes, − ioniques, − Hydrophobes − et ponts dissulfures.  STRUCTURE TERTIAIRE C’est cette structure globulaire qui permet à la protéine enzymatique d’acquérir une activité enzymatique. La zone hydrophobe interne contient une partie fonctionnelle très importante qui est le site actif.  STRUCTURE QUATERNAIRE Degré d’organisation supérieur Ces protéines comportent alors plusieurs chaînes protéiques formant des sous-unités. Ces enzymes sont dites oligomériques (LDH) ou polymériques (GLDH), selon le nombre de sous- unités. Ainsi on distingue les dimères (deux sous-unités), les trimères (trois sous-unités), les tétramères (quatre sous-unités), etc.  STRUCTURE QUATERNAIRE Ces sous-unités sont appelées monomères ou protomères (sous-unité fonctionnelle des enz allostérique). Monomères identiques ⇒ enzyme homoplymérique. Monomères différents ⇒ enzyme hétéroplymérique. Les enzymes peuvent aussi être appelées hétéroenzymes ou holoenzymes lorsqu’elles contiennent dans leurs structures, une partie non protéique (ion métallique ou molécule organique). La partie protéique est appelée apoenzyme. Les holoenzymes sont les formes actives des enzymes. La LDH- Enzyme tétramérique.  STRUCTURE QUATERNAIRE DE LA LDH Chez les mammifères, deux types de sous-unités: H (heart = cœur) ou M (muscle). Suivant le type d'assemblage formé, Il y a donc cinq isoenzymes de LDH : LDH-1 (4H) - le cœur LDH-2 (3H1M) - le système réticulo- endothélial LDH-3 (2H2M) - les poumons LDH-4 (H3M) - les reins LDH-5 (4M) - le foie et les muscles squelettiques  La Glutamate déshydrogénase- GLDH  Enzyme polymérique qui catalyse la désamination oxydative du glutamate en α-cétoglutarate + coenzyme NAD ou NADP. GLDH est un homohexamère  Les complexes multienzymatiques Résultent de l’association de plusieurs enzymes. Intérêt : fondamental dans la coordination de plusieurs activités enzymatiques. Exemple : La pyruvate DSH, les complexes enzymatiques de la chaine respiratoire…etc.  Le complexe PDH PM = 7 - 8,5 103 kDa. Située dans la membrane interne mitochondriale. Composée de six types d’unités : 4 composants catalytiques: E1, E2, E3 et la protéine X et 2 enzymes régulatrices, la PDH kinase et la PDH phosphatase qui contrôlent, par phosphorylation/déphosphorylation, l’activité du composant E1, ce dernier étant le facteur limitant de l’activité du complexe. Le complexe s’organise autour d’une structure centrale formée de 60 monomères de E2 + 30 tétramères de E1 + 6 dimères de E3 + 6 copies de la protéine X