Biochimie Gonthier - Chap 3 Flashcards
Définition et propriétés des enzymes
- Catalyseur biologique des réactions biochimiques de type : E + S → ES → E + P
- Nature protéique (hors ribosome) = ont toutes les propriétés des protéines
- ↗︎ vitesse des réactions de 10^6 à 10^12 sans subir de modifications
- Agissent de manière réversible, à faible dose, à une T° et pH optimaux (sinon v ↘︎)
- Sont régulées (effecteurs)
Nombre d’enzymes identifiées
+ de 6 000
2 types de nomenclature des enzymes
1) Selon nom commun recommandé (basé sur l’usage) : nom substrat + -ase / nom substrat + transformation réalisée
2) Selon numéro d’ordre = EC (Enzyme Comission) = code à 4 chiffres : classe, sous-classe, sous-sous-classe et substrat
6 classes d’enzyme
- EC1 : Oxydo-réductase
- EC2 : Transférase
- EC3 : Hydrolase
- EC4 : Lyase
- EC5 : Isomérase = mutases
- EC6 : Ligase
Oxydo-réductase
- EC1
- Transfert d’électrons = oxydoréduction
Transférase
- EC2
- Transfert groupe fonctionnel d’une molécule à une autre
Hydrolase
- EC3
- Coupure d’une liaison covalente entre 2 molécules via la fixation d’une molécule d’eau
- NB : plupart n’a pas besoin cofacteurs
Lyase
- EC4
- Catalyse rupture d’une liaison C-C, C-N, C-O… par des moyens autres que des éliminations par hydrolyse (ø besoin d’eau) ou oxydation
- NB : Donne souvent des doubles liaisons
Isomérase
= mutases
- EC5
- Catalyse remaniement dans la configuration de la molécule de substrat, ø changement formule brute
Ligase
- EC6
- Condensation de 2 molécules → crée nouvelle liaison entre 2 atomes :
- synthétase : réaction endergonique, besoin ATP
- synthase : ø besoin ATP
Holoenzyme
Constituée de protéines uniquement
Hétéroenzyme
Constituée d’une partie protéique = apoenzyme + partie non protéique = cofacteur
Cofacteur
- Réaction chimique se produit avec le cofacteur et non l’apoprotéine (qui intervient dans la spécificité de la réaction)
- Si cofacteur organique = coenzyme sinon cofacteur
- Svt les cofacteurs qui contribuent à l’activité sont soit de nature minérale soit des vitamines
Site actif
Site de fixation du substrat + site catalytique
= Petite partie de l’enzyme
Site de fixation du substrat
Avec liaisons faibles → pour le libérer rapidement
Site catalytique
Permet la réalisation de la transformation du substrat en produit
Modèle de Fischer
Enzyme = serrure et substrat spécifique = clé
Modèle de Koshland
Ajustement de l’enzyme (formation site actif induit par liaison du substrat
Pourcentage du marché mondial ciblant des enzymes
50 à 60%
avec 99% sont des protéines
2 isoenzymes de l’amylase
Salivaire et d’origine pancréatique (≠ pHi)
Coenzyme
- Molécule organique de nature non protéique
- Faible poids moléculaire
- Thermostable
- Peut être lié à l’apoenzyme de manière forte (liaison covalente) → groupement prosthétique ou de manière faible (liaison faible) → co-substrat
- 1 même coenzyme peut être lié à des apoenzymes ≠ et de ce fait catalyser des réactions ≠
Coenzyme d’oxydoréduction
= Enzyme de classe 1 → transfert d’électrons et de protons
- Nicotinamide adénine dinucléotides
- Flavine nucléotides
- Ubiquinone
- Acide ascorbique
- Glutathion
Coenzyme de transfert de groupement
= Enzyme de classe 2 → transfert d’un groupement fonctionnel autres que H+
- Groupements acyls : acide lipoïque, coenzyme A, thiamine pyrophosphate
- Groupements monocarbonés : acide folique
- Groupements aminés : pyridoxal phosphate
- Groupements phosphate : ATP, ADP, AMP
Nicotinamide adénine dinucléotides
- NAD+ / NADH → +P sur C2 ribose ⟹ NADP+ / NADPH
- Dérivé de l’acide nicotinique, vit B3
- 2 nucléotides : adénine ribose phosphate + nicotinamide ribose phosphate
- Substrat AH2 est oxydé en A avec perte de 2 protons : 1 est fixé par le coenzyme sur le nicotinamide et 1 est libéré dans le milieu
- Prend en charge e- et H+ dans les déshydrogénations (sous forme oxydée)
- = co-substrat
- Utilisé pour doser substrat ou produit par spectrophotométrie à λ = 260 nm (A de NAD+ et NADP+) ou à λ = 340 nm (A de NADH et NADPH)
Flavine nucléotides
- FAD ; FMN
- FAD provient d’une molécule de FMN à laquelle s’associe une adénosine + phosphate
- Dinucléotide (FAD)
- Possèdent molécule de riboflavine = vit B2
- Les 2 H+ se fixent au niveau du noyau diméthylisoalloxazine de la flavine
- 2 H+ fixé : FMN → FMNH2 et FAD → FADH2
Ubiquinone
= Coenzyme Q
+++ dans cosmétiques → Q10 fonction de régénération de la peau
Coenzyme A
= Vitamine B5
- Assure le transfert de groupement acyl (R-COO) par sa fonction -SH
- Rôle majeur dans réactions du métabolisme des protéines, des lipides et des glucides
- Intervient dans d’autres types de réaction également
- Partie active = groupement thiol
Cinétique enzymatique
= étude des vitesses de réactions de la transformation d’un substrat en produits catalysées par les enzymes
- Une enzyme, en ↘︎ l’énergie d’activation, ↗︎ vitesse de la réaction
Phases de la cinétique enzymatique
1) Phase pré-stationnaire
2) Phase stationnaire
3) Phase d’effet du produit
4) Phase d’équilibre
Phase pré-stationnaire
- Formation du complexe ES
- Trop brève
Phase stationnaire
Formation du produit ; [ES] et vi constantes
Phase d’effet du produit
[EP] ↗︎
v ↘︎
Phase d’équilibre
[ES] = [EP]
3 manières pour suivre la vitesse de réaction enzymatique
1) Suivre la disparition de la concentration du substrat au cours du temps
2) Suivre la formation de concentration de produit au cours du temps
3) Suivre quantitativement l’évolution de l’état du coenzyme si la réaction enzymatique fait intervenir un coenzyme
Constante k1
Constante de vitesse d’association
Permet : E + S → ES
Constante k2
Constante catalytique
= Kcat
Permet : ES → E + P
Constante k-1
Constante de vitesse de dissociation
Permet : ES → E + S
Constante k-2
Négligeable lors de la réaction catalytique
Permet : E + P → ES
Formule Vi (équation de Michaelis Menten)
Vi = Vmax x [S] / ([S] + km)
Cinétique enzymatique : Vmax
- Saturation de E par S sous forme ES
- Vmax proportionnelle à [E]
Formule Km
Km = [S] à Vmax / 2 = Vi
Cinétique enzymatique : la vitesse
La vitesse est proportionnelle à [E]
Puis [E] limite la vitesse
Cinétique enzymatique : Km
- Constante de Michaélis
- Si km grand, k-1 élevé et E peu spécifique (affinité) à S
- Si km petit, k-1 faible et E très spécifique (affinité) à S
- ⚠️ Km est une constante : pour chaque enzyme (même si [E] change, Km ne change pas
Formule km
(k-1 + k2) / k1
Formule avec Kcat
Vmax = k2 [E]totale = k2 [ES]
avec k2 = Kcat
Cinétique enzymatique : Kcat
Efficacité catalytique = Kcat = nombre de molécules de S transformées en P / unité de temps / molécule d’E à saturation
Unité catalytique
Katal (kat) = quantité d’enzyme qui catalyse une mole de S par seconde d’où 1 kat = 1 mole / sec
Représentation de Linewiver Burk (formule)
1/V = Km / Vmax [S] = 1 / Vmax
1/Km
Représente l’affinité de l’enzyme pour son substrat (capacité à former le complexe ES)
Activité enzymatique et influence de la température
- v ↗︎ si T° ↗︎ jusqu’à T°optimal (37° pour enzymes humaines)
- Si T° > T°optimal → dénaturation de E, E non active (rupture liaisons faibles), v ↘︎
Activité enzymatique et influence du pH
- pH joue sur ionisation de E et S → modification de la fixation E pour S
- v ↗︎ si pH ↗︎ jusqu’au pH optimal (7 pour enzymes humaine en général)
- pH extrême : dénaturation irréversible de E (rupture liaisons peptidiques
pH optimal de la pepsine
2
pH optimal de la phosphatase acide
5
pH optimal de la phosphatase alcaline
11
Inhibiteurs
- Peuvent être spécifiques de l’enzyme (agissent que sur elle) ou non spécifique (agissent sur plusieurs enzymes)
- Ǝ Inhibiteurs irréversibles et réversibles (compétitifs ou non)
Activité enzymatique et influence des inhibiteurs irréversibles
- Se lient de façon irréversible à l’enzyme (liaisons covalentes)
- ↘︎ [E]totale dispo
- Peuvent ressembler aux substrats et donc se lier zu site actif de l’enzyme où ils peuvent réagir avec un groupement impliqué dans la catalyse
Ex : aspirine
Activité enzymatique et influence des inhibiteurs réversibles compétitifs
- Compétition avec substrat au niveau site actif
- Souvent la forme du substrat
- Effet supprimé si [S] très élevée
- ↘︎ affinité E-S d’où Km ↗︎
- Vmax reste la même
Activité enzymatique et influence des inhibiteurs réversibles non compétitifs
- Peut se fixer sur E, sur ES (pas sur site actif)
- Pas en compét avec S
- Modifie conformation enzyme : ↘︎ activité catalytique
- Km ne change pas
- Vmax ↘︎
Activité enzymatique et influence des activateurs
≠ types d’activation :
- Levée d’inhibition
- Protection de l’enzyme : se fixe sur fonction SH des cystéines pour empêcher fixation des inhibiteurs
- Activation proenzyme (inactive) en enzyme (active) : coupure par protéase du trypsinogène, le transforme en trypsine
- Activation par les ions : Mg2+ indispensable à activation des enzymes de transfert de phosphate à partir d’ATP
Activité enzymatique et influence des effecteurs allostériques
- Composé autre que le substrat ayant un site de fixation sur l’enzyme
- En s’y fixant → changement de conformation spatiale qui affecte l’action de l’enzyme en l’activant ou en l’inhibant
