Enzymologie - PDF

CHAPITRE 1 L'enzymologie est la partie de la biochimie qui étudie les propriétés structurales et fonctionnelles des enzymes. Elle s’intéresse aussi à décrire la vitesse des réactions catalysées par les enzymes Les enzymes:protéines spécialisées dans la catalyse de réactions.se sont des Catalyseurs...

CHAPITRE 1 L'enzymologie est la partie de la biochimie qui étudie les propriétés structurales et fonctionnelles des enzymes. Elle s’intéresse aussi à décrire la vitesse des réactions catalysées par les enzymes Les enzymes:protéines spécialisées dans la catalyse de réactions.se sont des Catalyseurs biologiques. Elles augmentent la vitesse des réactions chimiques, sans en modifier l’équilibre. A +B C + D Chaque enzyme est le produit d’expression d’un gène Un substrat (S):est la molécule qui est transformée sous l’action de l’activité de l’enzyme Un produit (P):est la molécule qui apparaît au cours d’une réaction catalysée par l’enzyme Le site actif: la partie de l’enzyme qui fixe le substrat. ! Toutes les enzymes sont de structures protéique sauf ribonuclease Cinétique enzymatique : suivi d’une réaction biochimique en fonction du temps en présence d’une enzyme. Protéine:assemblage de +100 acides aminés (si < =polypeptides A * PROPRIETÉS ET CARACTÉRISTIQUES DES ENZYMES Agissent en très faible quantité: une molécule de catalase peut hydrolyser 5 millions de molécules d’H2O2 en une min dans des conditions de pH et de température physiologiques Ne sont pas consommées au cours de la réaction: comme les catalyseurs chimiques, elles se retrouvent intactes à la fin de la réaction Sont spécifiques: Une enzyme transforme un S donné (spécificité de substrat) grâce à une réaction donnée (spécificité de réaction) Spécificité Liée à la réaction Vis à vis du substrat L’enzyme catalyse une seule réaction chimique ou un type précis de réaction Hk Spécificité étroite 27 Spécificité large Hi GF 7 PAL Exemple : L’alcool déshydrogénase Certaines E PAL-- Lydalyse en groupement peuvent distinguer phosphate de compose ↑ entre la forme D et grande variété des contenant ) climine L ou entre la forme u groupement est spf & contrairement HK que α et β stespec ficite gixed = eux Hexoses  ISO enzymes : enzymes catalysant la meme reaction mais avec spécificité différente Exemple: hexokinase et glucokinase catalysent la réaction du glucose vers frutose6phosphate ! Mode d’action des enzymes Les enzymes abaissent l’énergie d’activation Pour que E reconnaît son substrat il faut de l’énergie pour former une liaison cavalante. Une fois le complexe ES est formé d’une manière spécifique ,il est transformé en produit et E est libérée intacte = activité enzymatique Courbe: QT d’énergie en fonction du - déroulement de la réaction Càd reconnaissance de E+S=ES jusqu’à formation de P+E. On a 3 courbe: État initial:tps ou l’enzyme reconnaît son substrat. Une fois elle reconnaît elle commence à former ES,il lui faut + d’énergie,l’énergie au max=état de transition (le max=formation de max de ES , pas d’enzymes libres) Lors de l’activité enzymatique l’énergie jusqu’à l’état final (=P+E) On calcule l’énergie d’activation à partir de l’état initial jusqu’au max. !Conclusion : Dans une réaction chimique, l’énergie d’activation est bcp plus abaissée avec enzyme (catalyseur biologique) qu’avec catalyseur chimique (n’a pas de spécificité ) et ce dernier plus que sans catalyseur. ! Les enzymes sont régulables (inhibiteurs et activateur) HK Pyrate Kinese PFK-1 , ,. L’activité catalytique de nombreuses enzymes varie en réponse à des signaux métaboliques !Différence entre catalyseur chimique et biologique ! -Tous les 2 agissent en petite Qt et ne modifient pas l’équilibre de la réaction. -CB abaisse ++l’énergie d’activation,a une double spécificité -CC abaisse - - l’énergie d’activation,n’a pas de ! Structure des enzymes double spécificité ga3. Holoproteine: -enzyme entièrement protéique.exp:lysosyme,isoenzyme -peut être formée d’1 ou +eurs chaînes polypeptidiques identiques ou différentes Hétéroprotéine = enzyme formée de 2 parties,une partie protéique “apoenzyme intervenant dans la ! - spécificité ”et une partie non protéique “cofacteur !(pas spécifique)intervenant dans la réaction chimique”(inorganique:métaux,organique:coenzyme) Site actif= AA (serine tyrosine…) qui entrent en contact avec le S & E Formé de 2 parties : -site de fixation qui se combine au substrat->Apoenzume intervient -site catalytique qui fait subir le S la réaction chimique pour former le P. ->coenzyme  forme du site actif Fischer->complémentarité entre l’enzyme et la forme du substrat= modèle de la clé et de la serrure Koshland-> Adaptation entre la forme de Enzyme et la forme du substrat = modèle gant et main -Enzyme - Holoproteine ↓ Hétéroprotéique -Aprenzyme - Gaines PP Cofacteur immetalliques/L Genzyme - S cosubstrat Fer cytachrome groupement : In atwol DH pisthétique ↳ : ↓ faible liaison lieisin covalante du CoE à la proteine enzymatique NOMENCLATURE ET CLASSIFICATION DES ENZYMES -les enzymes ont été dénommées selon le nom du S sur lequel elles agissent en ajoutant le suffixe "ase" exp : amidon est le substrat -> enzyme est l’amylase. -classification des enzymes selon le type de réaction catalysée =6 classes d’enzyme A Les oxydoréductases :nécessitent un coenzyme (NAD, NADP, FAD) 1 Hydroxylases: catalysent la fixation d’un atome d’oxygène CHz--CHaOH - Dehydrogenase: oxyde le substrat CH3-CHO-COOH NADCHy-CO-COOH NADH + + + At A. lactique Cof Ac. pyrique Cytochromes: ont un coenzyme héminique avec un ion, qui présente 2 états d’oxydation, ce qui en fait un transporteur d’électrons Fe2 - Fe3+ + 1e- reduit angde S Les transférases : catalysent le transfert de groupement autre que l’hydrogène entre deux: substrats,nécessitent un coenzyme A X B A BX - + + - les transaminases: transfèrent les radicaux aminés -NH2 d’un AA à un acide cétonique accepteur. Le coenzyme est le phosphate de pyridoxal. les phosphokinases ou kinases: transfèrent un P sur une molécule d’ADP. L’ion Mg++ est - indispensable. * Nature de la réaction phosphorylation an Transensination = # 3 Les hydrolases:catalysent la rupture d’une liaison avec fixation des éléments d’une molécule d’eau. A-B+H2O H20HA-H + B-OH OH Les transacétylases: transfèrent les radicaux acétyles(-CH2COOH), le Les estérases: hydrolysent les esters en acides gras et en alcool coenzyme est CoA RCOO-CH2-R’ + H2O H20 = RCOOH H + R’CH2OH OH Les transméthylases: transfèrent les · Les lipases : hydrolysent les glycérides en glycérol et en acides gras radicaux méhyles (-CH3), d’une Les osidases: hydrolysent les osides glucosidase, galactosidasemolécule à une autre, le coenzyme Les enzymes protéolytiques: hydrolysent les liaisons peptidiques est l’acide tetrahydropholique - R-CO-NH-R’ + H2O.H2OT RCOOH ON + NH2-R’ H  4. Les lyases: catalysent la rupture des liaisons C-C, C-N, C-O, C-S décarboxylase d’acide cétonique: le coenzyme est la thiamine pyrophosphate (TPP) A R-CO-COOH- R-CHO + CO2 T décarboxylase d’acides aminés: le coenzyme est le phosphate de pyridoxal D · S Les isomérases:catalysent le déplacement de groupes à l’intérieur d’une molécule sans que la formule brute varie Epimérases: provoquent des interconversions d’oses galactose glucose G songlasse Mutases:catalysent le transfert d’un radical d’une partie d’une molécule à une autre. - 6 Les ligases:catalysent la condensation de 2 molécules. ! 19 liaison CHAPITRE 2 ! La cinétique: suivi d’une réaction soit de la formation du produit ou disparition du réactif en fonction du temps 2 types de cinétique : -chimique:suivi d’une réaction chimique exp estérification - enzymatique : suivi d’une réaction en présence d’enzyme. Ce qui est fondamental dans les réactions enzymatiques, c’est la combinaison E-S. Après formation du complexe, le substrat est transformé en produit et l’enzyme retrouve sa structure initiale. ! La V de la réaction enzymatique est influencée par: [S], [E], température, pH, effecteurs. V de la réaction en fonction de [S] L’étude de la cinétique enzymatique a été réalisée essentiellement par Michaelis et Menten en 1913. Courbe de Michaelis-Menten Il a mesuré la V en fct de [S] Pour étudier la V il a prit +eurs [S] de ↳ [S] à la 9 [S].=variation de [S] mais enzyme fixe. Il a obtenu une hyperbole qui passe par l’origine. Do Interprétation -Aux faibles conc de substrat, la 0 vitesse de la réaction est - = > ↳ proportionnelle à celle du substrat. V = 0 —>Enzymes pas encore saturées -tondit ~ Proportionalite plateau faible importante (ordre 1) -Lorsque la conc de S augmente, la vitesse ne s’accroît plus dans les mêmes proportions.(ordre mixte)  -Aux fortes conc de S la vitesse devient constante,indépendante de cette concentration —>l’enzyme est saturée par son substrat. (Ordre 0) A & Le phénomène de saturation est spécifique à la cinétique enzymatique et cela est la principale différence entre cinétique chimique et cinétique enzymatique. D Quel est la concentration de l’enzyme en Vmax? [E]=0 car à V=Vmax =>[E]=[ES] ce qui signifie qu’il n y’a pas d’enzyme libre il y a que le complexe [ES] formé. équation de Michaelis-Menten Cette équation sert à mesurer la V de la réaction enzymatique. D V= [S] Cas particulier # + [S] Si v = V may - 2 Km = d est de Michael cad Km = go V = A Signification de Vmax et de KM 91L & Vmax est atteinte lorsque toute l’enzyme est saturée par le substrat KM est la valeur de S pour laquelle la vitesse de la réaction est Vmax/2 C’est une grandeur expérimentale qui peut varier avec la structure du S, le pH, la température. Chaque enzyme a un KM caractéristique pour un S. KM indique l’affinité de l’enzyme pour le S càd la reconnaissance entre substrat et enzyme km/offinitia , km =2 affinité "12 = Représentation de Linweaver et Burk Cette représentation offre l’avantage de permettre la détermination plus précise de KM et Vmax. De plus, étant une droite, elle nécessite moins de points expérimentaux. Influence de la concentration en enzyme La vitesse d’une réaction est proportionnelle à la quantité d’enzyme Influence de la température Nécessite une T optimale Influence du pH Le pH agit: pepsine cholinestérase La plupart des enzymes