Chapitre 2: Enzymes Flashcards
Quelles sont les roles des enzymes?
- Accélèrent les réactions en abaissant l’énergie libre d’activation.
- Facilitent (cinétiquement) les réactions couplées.
- Contrôlent et organisent les voies métaboliques de dégradation des nutriments et de la synthèse des autres molécules (ordre séquentiel).
- Aboutissent à un résultat en se combinant transitoirement avec les réactifs de façon à leur permettre d’atteindre plus facilement l’état de transition (complexe ES).
Qu’est-ce que la spécificité enzymatique?
- Les réactifs impliqués et les produits formés lors d’une réaction catalysée sont spécifiques.
- La spécificité est contrôlée par la reconnaissance moléculaire fondée sur la complémentarité structurale.
- Le site spécifique sur lequel se lie le substrat et où la catalyse a lieu est le site actif de l’enzyme (liaisons relativement faibles telles ioniques, hydrogène, VdW).
Qu’est-ce que la cinétique enzymatique?
Qu’est-ce que la vitesse (v)
- C’est la quantité de produits formés (ou la consommation de substrats) en fonction du temps et ce, pour des concentrations d’enzymes et de substrats données.
- La vitesse (concentration par unité de temps) dépend de la concentration de S et de la quantité d’E.
- Au temps 0 (vitesse initiale – vi), la vitesse d’une réaction est maximale. Cette vitesse initiale est proportionnelle à la concentration du substrat (en l’absence de produits).
*Même si on augmente la concentration du substrat, l’enzyme fonctionne à pleine capacité. La vitesse est grande et constante.
*Note : 1: petite concentration de substrat, 5-6, grande quantité de substrat.
->Plus on augmente la concentration de substrat, plus la pente est prononcée
Qu’est-ce que la Constante de Michaelis (KM)?
- KM est une constante (mM de substrat) qui donne la concentration en substrat pour laquelle la vitesse initiale de la réaction est à la moitié de la vitesse maximale (demi- saturation).
- Dans les conditions M-M, KM est une estimation de la constante de dissociation de l’enzyme de son substrat (reflet de l’affinité). Elle indique l’efficacité avec laquelle un enzyme sélectionne son substrat.
- Un petit KM signifie une liaison forte alors qu’un grand KM indique une faible liaison.
*Note : il faut moins de substrat pour atteindre 1/2 Vmax
Exemple :
K1. K2
Si: E+S → ES → E+P (k = constante de vitesse)
←
K-1
– Alors Km = (k-1 + k2) /k1
Qu’est-ce que la vitesse maximale (Vmax)?
- Vmax est une constante qui représente la vitesse maximale de transformation de S en P.
- Vmax est la valeur théorique approximative, elle n’est jamais atteinte.
- v tend vers Vmax quand la concentration du substrat augmente (jusqu’à saturation). À saturation en S, la vitesse initiale est maximale.
Qu’est-ce que la constante catalytique (kcat)?
- kcat est une mesure d’activité catalytique maximale. Elle décrit la rapidité d’action d’un enzyme (après avoir sélectionné son substrat et s’y être lié).
- Nombre de molécules de substrat transformé en produit par unité de temps, quand l’enzyme est saturée par le substrat.
ES → E + P
Qu’est-ce que l’efficacité catalytique (kcat/KM
• kcat/KM est une mesure de l’efficacité catalytique d’une réaction lorsque la concentration du substrat est basse (in vivo).
* Limitée par la vitesse de diffusion et par la vitesse de formation du complexe ES.
4. Quels sont les facteurs affectant l’activité enzymatique?
pH
Chaînes latérales des acides aminés peuvent être ionisables (tant celles des enzymes que des substrats)
Température
Procure l’énergie nécessaire pour atteindre ou s’approcher de l’état de transition.
L’inhibition
- L’étude de l’inhibition enzymatique a contribué à la compréhension des propriétés des enzymes.
- Les inhibiteurs réversibles interagissent avec les enzymes par des réactions d’association/dissociation sans formation de liaisons covalentes stables.
- Les inhibiteurs irréversibles forment les liens covalents stables avec les enzymes.
Quelle est la différence entre inhibition réversible et irréversible?
Réversible :
- Inhibition compétitive – inhibiteur (I) interagit seulement avec E et pas avec le complexe ES (sur le site actif).
- Inhibition non-compétitive – inhibiteur (I) interagit soit avec E et/ou avec ES (se fixe de façon non covalente sur un site différent du site actif).
Irréversible
- Par des liaisons covalentes,
- Se comporte comme un inhibiteur non compétitif (perte d’enzyme actif).
- Les substrats-suicide (analogues au substrat)
Exemple: pénicilline 5-fluorouracile
Comment est contrôlé l’Activité enzymatique?
- La vitesse de la réaction enzymatique est ralentie lorsque les produits s’accumulent.
- La vitesse est déterminée par la disponibilité en substrats (et en coenzymes).
- Contrôle génétique par l’induction et la répression de la synthèse des enzymes.
- Régulation par des modifications covalentes réversibles (phosphorylations).
- Contrôles spécialisés:
- Zymogènes (inactifs),
- Isozymes (plusieurs structures quaternaires)
- Régulation allostérique (allo = différent)
Comment se fais la phosphorylation?
Qu’est-ce que la régulation allostérique?
- Permet de moduler l’activité des enzymes situés aux étapes clés des voies métaboliques.
- Implique une modification de la structure tertiaire (ou quaternaire) des enzymes.
- Il peut s’agir d’une inhibition ou d’une excitation.
Quelle est le modèle du comportement allostériqure de certaines protéines?
• Protéines oligomériques se présentant sous deux états:
- relâché (R) - tendu (T)
- T est prédominant en absence de S.
- S se lie fortement à l’état R.
- Toutes les sous-unités d’une molécule ont la même conformation R ou T et ont un site de liaison pour le substrat (S).
- Un accroissement de la population des molécules de conformation R accroit progressivement le nombre de sites accessibles à S.
- Ligands (S) qui se lient de manière coopérative sont des effecteurs homotropes positifs (accroît la liaison d’autres S identiques).
Et l’allostérie dans un tel modèle?
->Les molécules jouent le rôle d’effecteurs hétérotropes influençant la liaison des molécules de substrat (inhibiteurs ou activateurs allostériques).
Qu’est-ce que le glycogène phosphorylase ?
Rôle: Clivage des unités glucose à partir des extrémités non réductrices du glycogène (ramifications).
- L’ATP et le glucose-6 phosphate sont des inhibiteurs allostériques de la glycogène phosphorylase.
- L’AMP est un activateur allostérique de la glycogène phosphorylase.
- Existe sous 2 formes: a (phosphorylée) et b (non phosphorylée).
- Un enzyme de conversion permet le passage d’une forme à l’autre (contrôle covalent).
- Chaque forme a 2 états allostériques: R actif (forte affinité pour le substrat) et T peu actif (faible affinité pour le substrat).
