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Biochimie > Chapitre 4 - ENZYMES > Flashcards

Chapitre 4 - ENZYMES Flashcards

1
Q

Rappels cinétique

A

S = substance soumise à la réaction enzymatique (réversible)
P = substance résultante de l’action de l’enzyme
S P : v gauche à droite = k1[S] ||| v droite à gauche = k-1[P]
Mais k1 n’égal pas k-1
Keq = [P] / [S]
Vitesse de réaction est proportionnelle à la fréquence à laquelle les molécules réagissantes se rencontre = au produit des [S]
Ordre de la réaction = somme des exposants de l’équation de la vitesse, donc de la molécularité.
Si [A]&raquo_space;» [B] = la réaction va être en fonction de B seulement. [A]0[B]1 = pseudo-ordre 1

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Q

Enzymes sont des catalyseurs

A

Catalyseur :
Pousse la réaction vers l’équilibre sans affecter Keq
Augmente la vitesse de la réaction dans les deux sens
Régénéré à la fin de la réaction = petite quantité

Enzyme :
Catalyseur de nature protéique ou ribonucléique
Conditions douces
Grande spécificité
Accélère les réactions par 10^8 à 10^17
Rendement très élevé
Forment un complexe ES par liaisons non covalente entre le site actif de l’enzyme et S

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3
Q

Défénitions

A

ES : S se fixent de façon non-covalente à l,endroit approprié
Vitesse de réaction : v = P/t
Équation de vitesse : v = k[S], k = constante de vitesse

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4
Q

Mécanismes de l’activité enzymatique

A 
Notion de collision et d'énergie de transition : 
Orientation
Énergie de base
Énergie des substrats vs produit
Réversibilité vs irréversibilité

Formation du complexe ES :
Rapproche les réactants et les positionne favorablement
Favorise la formation de l’intermédiaire métastable (diminue énergie d’activation)
Stabilise les états transitionnels
Intermédiaire avec petite barrière énergétique pour donner P ou S

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5
Q

Les enzymes sont des catalyseurs spécifiques

A

Augmente le rendement d’une réaction chimique en diminuant la quantité d’énergie nécessaire pour l’état de transition dans des conditions cellulaires

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6
Q

Vitesse de réaction enzymatique

A

Vitesse d’apparition du P évolue avec le temps (dépend de la quantité de P accumulé, ainsi que [S]
La vitesse de réaction à un instant t = dérivée de la courbe à cet instant t (à la pente de la tangente à la courbe à cet instant)
État stationnaire : vitesse est linéaire car la quantité de P accumulé est faible

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7
Q

Propriétés générales des enzymes

A

Vo de 2E = 2 * Vo de 1E (si [S] est saturante)
V = d[P] / dt
Puisque [S] diminue avec le temps, v diminue avec le temps aussi
V = k[S]

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8
Q

Influence de [E] sur la vitesse de réaction

A

E + S E + P
V = k[S]1[E]1 au début de la réaction : [S]&raquo_space;> [E]
Vo = k’[S]0[E]1
Tout le temps, à S saturante : v = k’ [E]
Conditions expérimentales pour mesurer une concentration d’enzyme au lab

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9
Q

Constante catalytique / turn over number

A

Au début de la réaction, peu de P donc réaction inverse = nulle.
Formation de E + P est LENTE (modif covalente) vs E + S ES (non covalente)
Cas simple : Vo = kcat [ES]
La constante cat ou turn over = mesure du nombre d’évènements catalytiques par seconde par site actif
Kcat = 10^2 à 10^3 s-1

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10
Q

Michaelis-Menten

A

Hyperbole rectangulaire où a = asymptote et b = x de asymp / 2
Vo = vmax [S] / Km + [S]
Si Km = [S] donnant Vo = Vmax / 2
Km faible = enzyme efficace pour de faible [S]
Dans des conditions physiologiques, [S] est de l’ordre de grandeur de Km

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11
Q

Lineweaver-Burk

A

Mesure de Vo en fonction de [S]
Calcul de l’équation de l’hyperbole ou graphe de 1/Vo en fonction de 1/[S].
1 / Vo = (Km / Vmax) * 1 / [S] + 1 / Vmax
Donc :
1 / Vmax = ordonnée à l’origine
Km / Vmax = pente
-1 / Km = interception avec l’axe des X

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12
Q

Application des Km

A

Mesure de l’affinité d’une enzyme pour son S
Enzyme ADH oxyded l’éthanol en acétaldéhyde (faible)
Le méthanol en formaldéhyde (formol) = fort

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13
Q

Effet du pH

A

Variations extrêmes détruisent les enzymes
Variations faibles modifient la vitesse de réaction
Notion de pH optimal (vs estomac / intestin / lysosome)
Effet du pH est lié à l’ionisation des aa au site actif et/ou structure 3iere de la protéine,

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14
Q

Effet température

A

T augmente la vitesse de réaction
T augmente la dénaturation de l’enzyme
T optimal = intersection de dénaturation théorique et activation théorique
37 degré pour les enzymes humaines et 72 pour les bactéries

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15
Q

Définition

A

Site actif : cavité hydrophobe souvent placée entre 2 domaines ou 2 protomères de la protéine où à lieu la réaction
Ligand : petite molécule se liant à un protéine par des intéractions non covalentes
Site allo : site de l’enzyme autre que le site acitf où peuvent de fixer réversiblement des molécules capable de moduler la vitesse de réaction

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16
Q

Famille d’enzyme

A

Oxydo-réductase : ajoutent ou enlèvent un électron ou un H (pyruvate, déshydrogénase, oxydases, réductases, peroxydase)
Transférases : transfert un groupe chimique entre 2 S (NH2, méthyle, glucose)
Hydrolases : bris d’un lien chimique par incorporation de l’eau (pyrophosphatase)
Lysases : réaction de lyse du S menant à la formation d’un double lien.
Synthases : réaction inverse, addition à un double lien
Isomérases : réactions de changements structural -> chimique ou optique
Ligases : réaction d’addition de 2 S (requiert énergie)

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17
Q

Mécanisme le plus fréquent ?

A

Catalyse acide-base (échange de proton)

Ex. Tautomérisation d’une cétone en énol

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18
Q

Spécificité des enzymes

A

3 protéases qui brisent le lien peptidique (hydrolyse)
Spécificité de S :
Chymotrypsine = si R = PHE, TYR ou TRP (aromatique)
Trypsine = si R = LYS et ARG (dibasique)
Élastase = si R = GLY ou ALA

19
Q

Comment augmenter la vitesse de réaction ?

A

Augmenter la température
Augmenter la concentration des réactifs
Utiliser un catalyseur (enzyme)

20
Q

Évolution enzyme multifonctionelles

A

Enzymes impliquées dans la voie métabolique ont évolué pour fonctionner à proximité = limite la diffusion du P
Soit les enzymes fonctionnent en complexe formé par plusieurs sous-unités OU les enzymes sont liées à une protéine matrice commune
Une autre possibilité est la fusion de plusieurs gène en un seul,qui produit une protéine complexe avec plusieurs domaines

21
Q

Changement de conformation de la protéine enzyme

A

Modifications covalentes
Clivage protéique
Association des inhibiteurs
Additions de co-facteur

22
Q

Régulation par modification covalente

A

Contrôle plus lent que des modif allostériques mais plus rapide que synthèse/dégradation
Contrôle on/off
Par enzyme de conversion (kinase, phosphatase + souvent allo ou en cascades)
Modification activatrice ou inhibatrice
Le plus souvent = phosphorylation mais aussi adénylation
Phosphorylation sur Ser ou Thr

23
Q

Proenzyme (zymogène)

A

Protéases capables de détruire les protéines des cellules qui les synthétisent = arme à double tranchant
Utilisé ailleurs (pancréas, duodénum)
Synthétisée sous forme de précurseurs inactifs
Proenzyme activées par bris de liaisons covalentes et élimination de plusieurs aa

Cascade d’activation des protéases dans le duodénum
La première activation par l’entéropeptidase est l’étape limitante
La trypsine active par la suite les autres protéases

24
Q

Régulation par inhibition enzymatique

A

Liaisons de AMPc : détachement des sous-unités inhibitrices et activation de l’enzyme PKA (Protein Kinase A)

25
Q

Inhibiteurs réversibles compétitifs

A

I se lie uniquement à E libre, souvent au site actif
V = fonction (n sites occupés par [S]) = f de [S] et [I]
Vmax ne change pas
Km augmente

26
Q

Inhibiteurs réversibles incompétitifs

A

I se lie uniquement à ES
Si [S] aug –> [ES] aug et [ESI] aug
Il est donc impossible de récupérer E en entier … :
Vmax diminue !
[S] requis pour obtenir Vmax a diminué et par conséquent, plus faible
Km a diminué !
Donc la pente Km/Vmax est constante

27
Q

Inhibiteurs réversibles non compétitifs

A

I se fixe à [E] et [ES]
Si k1=k1’ = non compétitif purs
Vmax diminue
Km inchangé

Si k1 n’égal pas k1’ = non compétitif mixte
Vmax diminue
Km diminue ou augmente selon les K

28
Q

Capsule med

A

Inhibiteurs sont utilisés pour déterminer les mécanismes d’action des enzymes
Utilisés comme médicaments ou anti-poison
Ex. Fomepizole dans l’intoxication au méthanol
Le méthanol est métabolisé en formaldéhyde par l’alcool déhydrogénase, puis en acide formique qui est responsable des troubles métaboliques et de la perte de vue suite à l’intoxication au méthanol.
Fomepizole : inhibiteur compétitif de l’ADH
Ralentit la production de métabolites toxiques permettant au foie de les éliminer, limitant ainsi leur accumulation dans le rein et les yeux

29
Q

Enzyme allostérique

A

1ere étape d’une voie métabolique : contrôle d’enzyme clés du métabolisme par mécanismes allo (très rapide)
Modification légère de la structure 4aire qui active ou inhibe les enzymes
Effecteurs allo se lient/détachent du site allo selon la loi de l’action de masse
Permet un mécanisme de rétro-inhibition
Parfois pro-activation

30
Q

Principe allo

A

La liaison d’un ligand influence la conformation de la protéine et la liaison avec un autre ligand dans une région différente de l’enzyme

31
Q

Effecteur allo

A

Modifient le Km et le Vmax
Désensibilisation possible des sites allo sans affecter l’activité enzymatique
Forme sigmoïde de la courbe Vo vs [S]
Modèle typique : enzyme à 4 sous-unités identiques, chacune avec son site actif et ses sites allo

32
Q

Principe de la coopérativité

A

La liaison du premier ligand influence la liaison du 2e ligand et change la conformation de la 2e sous-unité. La liaison au premier ligand est alors facilité
La régulation de multimères est rendue plus efficace
La coopérativité peut aussi être négative !
Rend une enzyme plus sensible à de faibles variations de concentration de ligand
Kd = concentration de ligand nécessaire à l’obtention de 50% de liaison
Kd faible = affinité forte
Le couple enzyme-ligand co-évolue pour optimiser la régulation :
Soit en adaptant le fonctionnement de l’enzyme en présence du ligand
Soit en adaptant la concentration du ligand dans le milieu où de trouve l’enzyme

33
Q

Coopération négative

A

Permet à une enzyme multimérique d’être plus sensible à de faibles variation d’inhibiteur

34
Q

Capsule med

A

Fièvre :
Activités enzymatique
Consommation de O2
Dénaturation partielle

Noyade :
Le temps de survie à 4 degré est plus long qu’à 30
Les chirurgies à coeur ouvert de déroulent sur des lits refroidissants

35
Q

Co-facteurs enzymatiques

A

Participent à la réaction enzymatique :
Soit pour transporter ou compléter un S
Soit pour accepter un S
Soit comme composant de la structure de l’enzyme
Certains cofacteurs sont des ions ou des molécules minérales présentes dans le milieu
Certains co-f sont des molécules organiques synthétisées par la cellule
Cof ne sont pas spécifiques à une réaction enzymatique
Cof ne SONT PAS DES PROTÉINES

36
Q

Apo-enzyme + co-facteur = ?

A

Holo-enzyme

37
Q

Co-enzyme

A

Cofacteur organique synthétisés par la cellule
2 types :
Soit elles sont liées par les liaisons non-covalentes avec l’enzyme. Chaque molécule de co-e est renouvelée à chaque réaction catalytique. L’effet des co-e est STOECHIOMÉTRIQUE.

Soit elles sont liées par des liaisons covalentes = pas de dissociation, leur concentration est la même que celle de l’enzyme. Groupe PROSTHÉTIQUE.

38
Q

Co-substrat

A

Type co-e, ils sont régénérés après la réaction enzymatique
Les co-S transportent temporairement un groupe chimique ou des e- ou des atomes H
Ils sont donc impliqués dans 2 réactions enzymatiques successive : chargement du groupe à transférer puis déchargement sur le S
Certaines ne sont pas synthétisées par l’homme -> alimentation

39
Q

Co-facteurs

A
  • -> ions —> 1. Lien faible (K+, Ca2+, Mg2+)
    - –> 2. Lien fort (métalloprotéine ex Fer, Co2+, Cu2+)
  • -> co-e —> lien faible (co-S)
    - –> lien fort (groupes prothétiques)
40
Q

Enzyme et co-S

A 
Enzyme qui nécessitent des co-S : 
Oxydo-réductase
Transférases
Isomérases
Ligases

Enzyme qui ne nécessite pas de co-S :
Hydrolases
Lyases

41
Q

Exemple du NADP +

A

Dinucléotide (adénine + nicotinamide) qui permet des transferts d’électrons dans toutes les cellules
Le NADP est produit par la cellule (voie pentose phosphate)
NADP+ est un agent d’oxydation, le NADPH est un agent de réduction

42
Q

Exemple du pyridoxal phosphate

A

Co-facteur dans des réactions catalytiques
Métabolisme des aa
Structure PLP dérive de la vitamine B6 produite par les bactéries intestinales

43
Q

Xemple de l’alpha-kétoglutarate

A

JmjC domains catalyse une réaction de déméthylation de lysine par oxydation en présence de alpha-cétoglutarate et de Fe2+ = 2 cofacteurs dans la réaction enzymatique

44
Q

ATP

A

Co-S et un effecteur allo pour la protéine kinase A
ATP bloqué par le couvercle Gly
Les résidus chargés stabilisent les groupes phosphates des nucléotides
Les S protéiques sont maintenu dans le sillon creux
La position ouverte permet l’entrée du S + ATP
La liaison induit un changement de conformation -> fermeture
Le peptide et ATP sont rapprochés -> réaction enzymatique
La formation du produit induit la réouverture du site

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