Cours 1

Question 1

Qu’est qu’une enzyme et quelles sont ses fonctions (5) ?

Answer 1

C’est un catalyseur biologique, en général une protéine, parfois un ARN (ribozyme):
- Accélère une réaction chimique en diminuant l’énergie de l’état de transition
- Peut faire la réaction plus d’une fois
- N’est pas détruit ni altéré lors de la réaction
- Sa fonction peut dépendre de cofacteurs (ions organiques ou molécule organique ou métallo-organique)
- Sa fonction dépend de son intégrité structurale

Question 2

Combien y a-t-il d’enzymes chez l’humain ? Dans combien de voies métaboliques sont-elles impliquées ?

Answer 2

~ 23,000 gènes dont ~ 3,000 codent pour des enzymes dans approx. 140 voies métaboliques.

Question 3

Quelles sont les 2 approches principales à l’étude des enzymes ?

Answer 3

1) L’approche mécanistique : comment la catalyse a-t-elle lieu, au niveau moléculaire?
2) L’approche cinétique : qu’elle est la vitesse et l’efficacité de la réaction dans des conditions spécifiques ?

Question 4

Quels sont les outils indispensables pour comprendre les activités enzymatiques ?

Answer 4

• Bonne compréhension des équations et paramètres enzymatiques.
• Études bio-informatiques : alignement de séquences pour identifier les acides aminés conservés.
• Études structurales : cristallographie aux rayons-X ; cryo-microscopie électronique; prédictions informatiques (AlphaFold; CAVER pour prédire les tunnels vers le site actif).
• Détermination de la dynamique des enzymes : spectroscopie RMN des protéines ; cristallographie à température ambiante ; simulations informatiques de dynamique moléculaire : GROMACS, Rosetta, …

Question 5

Quels sont les acides aminés polaires ?

Answer 5

Ser
Thr
Tyr
Asn
Gln

Question 6

Quels sont les acides aminés non-polaires ?

Answer 6

Gly
Ala
Val
Cys
Pro
Leu
Ile
Met
Trp
Phe

Question 7

Quels sont les acides aminés chargés + ?

Answer 7

Lys
Arg
His

Question 8

Quels sont les acides aminés chargés - ?

Answer 8

Asp
Glu

Question 9

Quels sont les acides aminés ?

Answer 9

Trp
Phe
His
Tyr

Question 10

Quelle hypothèse Emil Fisher a-t-il proposée en 1894 concernant l’interaction enzyme-substrat?

Answer 10

Emil Fisher a proposé l’hypothèse de la “clé – serrure” qui est un modèle rigide d’interaction où l’enzyme et le substrat s’assemblent parfaitement sans modification structurelle.

Question 11

Qu’est-ce que la théorie de la complémentarité induite de Daniel Koshland?

Answer 11

Proposée dans les années 1960, la théorie de la complémentarité induite suggère que l’enzyme s’adapte à la forme de son substrat lors de la liaison, ce qui permet d’expliquer la spécificité catalytique des enzymes.

Question 12

Comment la conformation de l’enzyme change-t-elle selon la théorie de la complémentarité induite?

Answer 12

L’enzyme change de conformation lorsqu’elle lie le substrat pour former un complexe enzyme-substrat pleinement actif, adapté à la structure de transition du substrat.

Question 13

Quel exemple est donné pour illustrer les changements conformationnels dans une enzyme?

Answer 13

L’exemple de la kinase d’adénylate montre que des domaines comme le LID et le CORE subissent des changements conformationnels importants en présence de l’analogique de substrat AP₅A, illustrant la fermeture du “couvercle” et l’adaptation autour du substrat.

Question 14

Quelle est la réaction catalysée par la kinase d’adénylate en état actif et quel est son impact sur les substrats?

Answer 14

En état actif, la kinase d’adénylate catalyse la réaction de 2 ADP en ATP et AMP, avec des changements notables dans la structure des nucléotides monophosphates (NMP) et autres groupes impliqués.

Question 15

Quels avantages principaux les réactions enzymatiques offrent-elles par rapport aux réactions non catalysées (3) ?

Answer 15

A) Les enzymes augmentent considérablement les vitesses des réactions chimiques.

B) Elles offrent une haute spécificité pour leurs substrats, permettant des réactions précises.

C) Les activités enzymatiques peuvent être régulées en réponse aux variations des conditions environnantes, comme les changements de concentration des réactifs ou des produits.

Question 16

Quelle est la fonction de l’enzyme carbonique anhydrase et quelle est sa vitesse de réaction?

Answer 16

La carbonique anhydrase catalyse la conversion rapide du dioxyde de carbone (CO₂) en bicarbonate (HCO₃⁻) et en proton (H⁺).

Elle a une vitesse de réaction de 1 x 10⁶ événements par seconde, ce qui indique une capacité exceptionnelle à accélérer la réaction par rapport à la réaction non catalysée.

Question 17

Quelle analogie peut-on faire pour comprendre l’efficacité de la carbonique anhydrase?

Answer 17

Si l’on compare avec la vitesse d’une réaction non enzymatique ayant un taux de 1.7 x 10⁻¹³ par seconde, il faudrait 540 000 ans pour que cette réaction non catalysée se produise une fois, tandis que la carbonique anhydrase réalise la même transformation un million de fois par seconde.

Question 18

Que représente la constante de vitesse k_cat dans le contexte des enzymes ?

Answer 18

La constante de vitesse k_cat, ou nombre de turnovers, représente le nombre maximum de réactions chimiques que chaque site actif de l’enzyme peut catalyser par seconde. Elle indique donc l’efficacité catalytique de l’enzyme.

Question 19

Comment la constante de vitesse des enzymes compare-t-elle à celle des réactions non catalysées ?

Answer 19

Les enzymes peuvent augmenter considérablement les vitesses des réactions, souvent de plusieurs ordres de grandeur, comparées aux réactions non catalysées. Cette augmentation permet à des réactions qui prendraient autrement des années pour se produire en quelques fractions de seconde.

Question 20

Quel exemple illustre une enzyme avec une constante de vitesse élevée et pourquoi est-ce significatif ?

Answer 20

L’enzyme anhydrase carbonique (CAN) est un exemple avec une constante de vitesse très élevée.

Cette enzyme est extrêmement efficace pour catalyser la réaction de conversion du CO₂, un processus vital pour maintenir l’équilibre acido-basique dans le corps.

Question 21

Imagine un diagramme d’énergie illustrant l’effet d’une enzyme sur une réaction chimique, décris le.

Answer 21

• Sans enzyme : Le parcours énergétique montre une énergie d’activation élevée (ΔG‡_N), ce qui signifie que beaucoup d’énergie est nécessaire pour que les réactifs (E + S) se transforment en produits. Cette haute barrière énergétique rend la réaction lente ou même improbable sous conditions normales.
• Avec enzyme : Lorsque l’enzyme est présente, le parcours énergétique (courbe bleue) présente une énergie d’activation beaucoup plus basse (ΔG‡_E). Cela indique que l’enzyme abaisse la barrière énergétique nécessaire pour que la réaction se produise, ce qui accélère la réaction. Le complexe enzyme-substrat (ES) est formé et décomposé plus facilement en produits (E + P), augmentant ainsi la vitesse de la réaction.

Question 22

Vrai ou Faux ? Les enzymes ont des spécificités très précises.

Answer 22

Faux. Les enzymes ont des spécificités variables, allant de large à très précise.

Question 23

Quels sont les 3 types de spécifité d’une enzyme ?

Answer 23

i) Spécificité envers un type de groupe chimique simple présent sur divers substrats d’une même classe.

ii) Spécificité envers un groupe chimique plus complexe.

iii) Spécificité absolue ou presque absolue pour une molécule définie.

Question 24

Pouvez-vous donner des exemples d’enzymes qui montrent une spécificité pour un groupe chimique simple et leur fonction?

Answer 24

• Les peptidases et protéases hydrolysent les liaisons peptidiques, ce qui implique la dégradation des protéines.
• Les phosphatases hydrolysent les groupements phosphate, jouant un rôle crucial dans des processus comme la désphosphorylation des protéines.
• Les estérases hydrolysent les esters, impliquées dans la dégradation de lipides et divers autres processus biologiques.

Question 25

Quel est un exemple d’enzyme spécifique à un groupe chimique plus complexe et quelle est sa fonction?

Answer 25

L’hexokinase, qui catalyse la phosphorylation des aldohexoses comme le glucose et le mannose.

Cette réaction est vitale pour le métabolisme énergétique, convertissant le glucose en glucose-6-phosphate, une étape initiale de la glycolyse.

Question 26

Que signifie la spécificité absolue dans le contexte enzymatique et quel est un exemple pertinent?

Answer 26

La spécificité absolue signifie que l’enzyme ne catalyse une réaction qu’avec un seul substrat et aucun autre.

• Exemple : L’anhydrase carbonique est un exemple parfait, car elle catalyse exclusivement la conversion du CO₂ en bicarbonate (HCO₃⁻) et proton (H⁺), essentielle pour le maintien de l’équilibre acido-basique dans le sang.

Question 27

Qu’est-ce que la stéréospécificité dans le contexte des enzymes?

Answer 27

La stéréospécificité fait référence à la capacité d’une enzyme de reconnaître et de réagir de manière spécifique à la configuration spatiale des molécules substrat.

Elle permet à l’enzyme de catalyser des réactions qui modifient ou conservent la chiralité des molécules impliquées.

Question 28

Comment les déshydrogénases à NAD⁺ illustrent-elles la stéréospécificité?

Answer 28

Les déshydrogénases à NAD⁺ démontrent la stéréospécificité en transférant un hydrogène du substrat vers une face spécifique du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD⁺).

Par exemple, la déshydrogénase de glycérol phosphate transfère un hydrure à la face pro-R du NAD⁺, convertissant le glycérol phosphate en dihydroxyacétone phosphate, tout en réduisant le NAD⁺ en NADH.

Question 29

Quelle est la différence entre la stéréospécificité et la prochiralité?

Answer 29

La stéréospécificité fait référence à l’interaction spécifique avec des centres chiraux existants dans les substrats.

La prochiralité décrit une situation où un atome dans une molécule est converti en un centre chiral par une réaction chimique.

Un exemple est l’hydratase de fumarate, qui ajoute spécifiquement un ion hydroxyde sur la face pro-S du fumarate, créant ainsi un nouveau centre chiral dans le produit, le malate.

Question 30

Pourquoi la spécificité pour un centre prochiral est-elle importante pour les réactions biologiques?

Answer 30

La spécificité des enzymes pour les centres prochiraux est essentielle pour la production stéréocontrôlée de molécules complexes. Cette précision garantit que les produits de la réaction ont la configuration correcte pour leur fonction biologique et pour influencer d’autres réactions ou fonctions dans les voies métaboliques.

Question 31

Quelles sont les principales méthodes de régulation de l’activité enzymatique (5) ?

Answer 31

L’activité catalytique peut être régulée (augmentation ou diminution d’activité) de plusieurs façons :

• Interaction avec des macromolécules.
• Disponibilité de cofacteurs.
• Rétroaction et allostérie.
• Inhibition par de petites molécules.
• Modifications covalentes.

Question 32

Comment la phosphorylase de glycogène est-elle régulée et quel est l’impact de cette régulation?

Answer 32

La phosphorylase de glycogène, qui dégrade le glycogène, est régulée indirectement par le calcium et l’adrénaline.

Ces molécules induisent la phosphorylation et l’activation de l’enzyme, augmentant ainsi sa capacité à catalyser la dégradation du glycogène.

Question 33

Pourquoi les cofacteurs sont-ils essentiels à l’activité enzymatique?

Answer 33

Les cofacteurs sont cruciaux pour l’activité de nombreuses enzymes car ils peuvent aider à stabiliser les structures enzymatiques, servir de sites actifs pour la catalyse ou participer directement à la réaction chimique.

Les cofacteurs peuvent être des ions métalliques, comme le zinc ou le magnésium, ou des molécules organiques, souvent dérivées de vitamines.

Question 34

Quelle est la différence entre un cofacteur et un groupe prosthétique?

Answer 34

Un cofacteur fait référence à une substance non protéique qui est nécessaire pour l’activité enzymatique.

Il peut être librement associé à l’enzyme (cofacteur) ou lié de manière covalente (groupe prosthétique).

Par exemple, les groupes hème dans les cytochromes sont des groupes prosthétiques car ils sont fermement attachés et participent directement aux réactions d’oxydo-réduction.

Question 35

Qu’est-ce qu’une holoenzyme ? Qu’est-ce qu’une apoenzyme ?

Answer 35

Une holoenzyme désigne l’enzyme complète avec son ou ses cofacteurs attachés.

Le terme apoenzyme est utilisé pour décrire l’enzyme seule, sans son cofacteur, indiquant que l’enzyme n’est pas active sans la présence de son cofacteur nécessaire.

Question 36

Quelle est la différence principale entre un cofacteur et une coenzyme?

Answer 36

La distinction principale entre un cofacteur et une coenzyme réside dans leur composition et leur attachement à l’enzyme :

• Les cofacteurs peuvent être inorganiques (comme les ions métalliques) ou organiques et sont généralement liés très fermement à l’enzyme, souvent sous forme de groupe prosthétique.
• Les coenzymes sont toujours organiques et sont généralement liés moins fortement à l’enzyme.

Question 37

Quels rôles les cofacteurs jouent-ils dans l’activation enzymatique?

Answer 37

Les cofacteurs aident à activer l’enzyme en stabilisant sa structure ou en participant directement à sa fonction catalytique.

Par exemple, ils peuvent agir comme des groupes prosthétiques essentiels pour la fonction enzymatique, participant activement à la catalyse.

Question 38

Comment les coenzymes assistent-elles les enzymes dans leurs fonctions?

Answer 38

Les coenzymes assistent les enzymes en agissant comme des transporteurs de groupements chimiques, d’atomes ou d’électrons entre différentes molécules. Cela permet aux enzymes de catalyser une variété de réactions chimiques en facilitant le transfert de ces éléments essentiels d’une molécule à une autre.

Question 39

Pouvez-vous donner un exemple d’un cofacteur et expliquer son importance dans une réaction enzymatique spécifique?

Answer 39

Un exemple de cofacteur est le magnésium (Mg²⁺), qui est essentiel pour l’activité de nombreuses kinases, comme l’ATPase, où il aide à stabiliser les phosphates de l’ATP pour faciliter le transfert de phosphate au substrat.

Question 40

Quel est un exemple de coenzyme et quel est son rôle spécifique dans une réaction biochimique?

Answer 40

La coenzyme NAD⁺ (nicotinamide adénine dinucléotide) est un exemple qui joue un rôle crucial dans les réactions d’oxydoréduction. Elle agit comme un accepteur d’électrons et d’hydrogènes, essentiel dans les voies métaboliques telles que la glycolyse et le cycle de Krebs, facilitant le transfert d’électrons et contribuant ainsi à la production d’énergie cellulaire.

Question 41

Quel rôle jouent les ions métalliques comme cofacteurs dans l’activité enzymatique?

Answer 41

Les ions métalliques servent de cofacteurs essentiels pour de nombreuses enzymes, aidant à stabiliser les structures des enzymes ou à catalyser directement des réactions chimiques.

Par exemple, le fer (Fe²⁺ ou Fe³⁺) est crucial pour les enzymes comme la cytochrome oxydase et la catalase, où il facilite les réactions d’oxydoréduction.

Question 42

Comment les coenzymes facilitent-ils les réactions enzymatiques?

Answer 42

Les coenzymes, souvent des dérivés de vitamines (souvent vitamine B), agissent comme des transporteurs intermédiaires d’atomes ou de groupements fonctionnels entre différentes enzymes.

Par exemple, le NAD (nicotinamide adénine dinucléotide) transporte des ions hydrogène et des électrons, jouant un rôle clé dans les réactions métaboliques comme la glycolyse.

Question 43

Quelle est la différence entre NAD⁺ et NADP⁺?

Answer 43

La différence principale entre le NAD⁺ (nicotinamide adénine dinucléotide) et le NADP⁺ (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate) réside dans la présence d’un groupe phosphate supplémentaire sur le NADP⁺.

Ce groupe phosphate est attaché à la molécule de ribose dans la portion adénosine du cofacteur.

La présence ou l’absence de ce groupe phosphate ne modifie pas la fonction rédox du cofacteur mais peut influencer la spécificité de l’enzyme avec laquelle il interagit.

Question 44

Comment la présence du groupe phosphate influence-t-elle la fonction des cofacteurs NAD⁺ et NADP⁺?

Answer 44

Bien que la présence du groupe phosphate sur le NADP⁺ n’affecte pas directement sa capacité à participer aux réactions d’oxydoréduction, elle influence les types d’enzymes avec lesquelles le cofacteur peut interagir.

Le groupe phosphate permet au NADP⁺ de se lier spécifiquement à des enzymes qui participent à des voies métaboliques anaboliques (synthétiques), tandis que le NAD⁺ est plus fréquemment impliqué dans des voies cataboliques (dégradatives).

Question 45

Comment les cofacteurs NAD⁺ et NADH participent-ils aux réactions d’oxydo-réduction?

Answer 45

Dans les réactions d’oxydo-réduction, le NAD⁺ agit comme un agent oxydant en acceptant un hydrure (H⁻) d’une autre molécule, ce qui le transforme en NADH, sa forme réduite.

Inversement, le NADH peut agir comme un agent réducteur en donnant un hydrure à une autre molécule, se retransformant ainsi en NAD⁺.

Cette propriété les rend essentiels dans de nombreux processus métaboliques, y compris la respiration cellulaire et la photosynthèse.

Question 46

Quel est le rôle du NADH dans la cellule?

Answer 46

Le NADH joue un rôle clé dans la production d’énergie cellulaire. Il transporte les électrons collectés lors de réactions cataboliques, comme la glycolyse et le cycle de Krebs, vers la chaîne de transport d’électrons dans les mitochondries, où les électrons sont utilisés pour générer un gradient de protons qui alimente la synthèse de l’ATP, la principale monnaie énergétique de la cellule.

Question 47

Qu’est-ce qu’une isozyme?

Answer 47

Les isozymes, ou isoenzymes, sont des versions d’une enzyme qui catalysent la même réaction chimique mais diffèrent dans leur séquence d’acides aminés.

Elles dérivent souvent d’une séquence génétique ancestrale et ont évolué pour présenter des paramètres cinétiques différents ou des propriétés de régulation distinctes pour mieux s’adapter aux besoins spécifiques de différents tissus ou étapes du développement.

Question 48

Pourquoi les isozymes sont-elles importantes dans la régulation du métabolisme?

Answer 48

Les isozymes jouent un rôle clé dans la régulation métabolique car elles permettent une adaptation plus fine et spécifique aux conditions environnementales et physiologiques variées.

Par exemple, les hexokinases et les lactates déshydrogénases existent sous forme d’isozymes pour répondre de manière optimale aux besoins énergétiques et métaboliques différents des cellules musculaires, hépatiques, ou neuronales.

Question 49

Qu’est-ce que la rétro-inhibition et comment fonctionne-t-elle?

Answer 49

La rétro-inhibition est un mécanisme de régulation où le produit final d’une voie métabolique inhibe l’enzyme qui catalyse la première étape de cette voie. Ce type de régulation permet de conserver l’énergie et les ressources cellulaires en réduisant la production d’un intermédiaire ou d’un produit lorsque sa concentration devient suffisamment élevée. Cela évite la surproduction et le gaspillage des ressources.

Question 50

Comment la rétro-inhibition contribue-t-elle à l’efficacité métabolique?

Answer 50

La rétro-inhibition améliore l’efficacité métabolique en ajustant la synthèse des métabolites en fonction de la demande cellulaire.

Elle empêche la suraccumulation de produits finaux, ce qui peut être toxique ou énergétiquement coûteux, en arrêtant temporairement la production lorsque les niveaux nécessaires sont atteints, assurant ainsi une homéostasie métabolique.

Question 51

Peut-on donner un exemple concret d’isozymes adaptées à différents tissus?

Answer 51

Un exemple serait les isozymes de la lactate déshydrogénase (LDH), qui sont différentes dans les tissus musculaires et le foie. Les muscles ont une forme de LDH optimisée pour la régénération rapide de l’ATP pendant l’effort physique intense, tandis que le foie utilise une forme de LDH qui aide à la gluconéogenèse pendant le repos ou la famine.

Question 52

Qu’est ce que l’enzymologie ?

Answer 52

Étude fondamentale du fonctionnement des enzymes; les connaissances sont ensuite appliquées à d’autres domaines.

Étudie individuellement les enzymes, généralement sous leur dorme purifiée (in vitro).

Principalement les aspects cinétiques, mécanistique et structuraux.

Question 53

Qu’est ce que la biologie synthétique ?

Answer 53

Étude appliquée des enzymes pour modifier des systèmes biologiques existants (souvent des microorganismes) afin d’obtenir un produit désiré.

Étudie de nombreuses enzymes à la fois dans un organisme vivant (in vivo) : créer des nouvelles voies de biosynthèses.

Comprend enzymes naturelles et/ou modifiées.

Principalement la cinétique et la régulation des activités.

Question 54

Qu’est ce que la biocatalyse ?

Answer 54

Étude appliquée des enzymes pour faire la synthèse chimique.

L’objectif est la chimie verte : de rendre les synthèses chimiques moins nocives.

Utilise une ou plusieurs enzymes naturelles et/ou modifiées pour accélérer les réactions à l’extérieur du milieu naturel.

Principalement la cinétique ; peut inclure les aspects de régulation pour améliorer la synthèse (…)

Question 55

Quels aspects de l’enzymologie sont cruciaux pour son application dans d’autres disciplines ?

Answer 55

La compréhension de la structure, de la fonction et de la régulation des enzymes est essentielle, car elle permet d’exploiter ces biomolécules dans des domaines tels que la médecine, la pharmacologie et la biotechnologie.

Question 56

Comment la connaissance des enzymes influence-t-elle le développement de traitements médicaux ?

Answer 56

En comprenant les rôles des enzymes dans les états de santé et de maladie, ainsi que les variations dues à des différences génétiques, les chercheurs peuvent cibler spécifiquement des enzymes pour le développement de nouveaux traitements, tels que des médicaments pour les maladies inflammatoires, les cancers, ou les infections.

Question 57

Quel est un exemple d’enzyme de remplacement mentionné dans la diapositive et pour la condition phénylcétonurie ?

Answer 57

L’exemple mentionné est une lyase de phénylalanine injectable utilisée pour traiter la phénylcétonurie, une maladie héréditaire où le corps ne peut pas métaboliser la phénylalanine.

Question 58

Quelle est une avancée significative en biotechnologie pour traiter les maladies génétiques découverte par Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier (prix Nobel 2020) ?

Answer 58

La technologie CRISPR-Cas9 est une avancée majeure, qui a été utilisée avec succès pour traiter des maladies génétiques chez l’humain (ex: traitement de la cécité héréditaire et de l’anémie falciforme).

Question 59

Comment les inhibiteurs enzymatiques sont-ils utilisés dans le traitement des maladies ?

Answer 59

Les inhibiteurs enzymatiques sont développés pour bloquer l’activité de certaines enzymes clés dans des processus pathologiques, tels que la réplication virale dans les infections ou la prolifération cellulaire dans le cancer (traitements ciblés).

Question 60

Qu’est-ce que la biologie synthétique applique pour produire des composés désirés?

Answer 60

La biologie synthétique utilise la modification du métabolisme des microorganismes, comme les levures, pour produire des composés désirés en grande quantité.

Cela est réalisé en incorporant diverses enzymes provenant d’autres organismes dans ces microorganismes.

Question 61

Comment des chercheurs de l’Université Concordia ont-ils utilisé les levures pour produire des composés médicinaux ?

Answer 61

Les chercheurs (labo à Concordia) ont modifié une souche de levure en y intégrant des enzymes de différentes sources. Cela leur a permis de synthétiser un précurseur de plusieurs alcaloïdes importants, (S)-réticuline, avec un bon rendement.

Question 62

Quels types de produits pharmaceutiques peuvent être produits à partir de (S)-réticuline?

Answer 62

La (S)-réticuline permet de produire des composés comme la papavérine (vasodilatateur), la morphine et la codéine (antidouleurs), parmi d’autres composés médicinaux.

Question 63

Quel est le rôle des enzymes dans le processus de transformation des glucides en composés médicinaux complexes?

Answer 63

Les enzymes jouent un rôle clé dans la transformation biochimique des précurseurs simples, tels que les glucides, en composés complexes et médicalement utiles.

Question 64

Quelle est l’importance de la modification génétique des levures en médecine ?

Answer 64

La modification génétique des levures pour y introduire des enzymes étrangères permet d’exploiter le potentiel métabolique des levures pour produire des médicaments à grande échelle de manière contrôlée et efficace, ce qui est essentiel pour les industries pharmaceutique et biotechnologique.

Question 65

Pourquoi les enzymes sont-elles de plus en plus adoptées dans l’industrie chimique?

Answer 65

Les enzymes sont adoptées pour leur capacité à répondre à tous les aspects de la chimie verte. Elles sont biodégradables, utilisées avec des solvants sécuritaires, et offrent une efficacité catalytique supérieure, permettant une économie d’énergie notable.

Question 66

Quel est le rôle de l’islatravir dans le traitement du VIH ? (pas important)

Answer 66

L’islatravir est un analogue de nucléoside qui inhibe la translocation par la transcriptase inverse du VIH. Ce mécanisme est crucial pour empêcher le VIH d’intégrer son matériel génétique dans l’ADN de l’hôte, bloquant ainsi la réplication virale.

Question 67

Comment la procédure de synthèse de l’islatravir par Merck a-t-elle évolué ? (pas important)

Answer 67

La procédure de synthèse utilisée par Merck implique plusieurs étapes complexes et linéaires, avec des rendements variables à chaque étape.

L’exemple donné montre une séquence de réactions chimiques aboutissant à l’islatravir, indiquant une évolution vers des méthodes de synthèse plus raffinées et efficaces, intégrant probablement des catalyseurs et des procédés chimiques optimisés pour améliorer le rendement global.

Question 68

Quels sont les défis associés à la synthèse chimique de médicaments comme l’islatravir?

Answer 68

Les défis incluent la complexité des réactions nécessitant plusieurs étapes linéaires, qui peuvent réduire le rendement global et augmenter les coûts de production.

De plus, l’isolement des produits désirés et la gestion des intermédiaires réactifs demandent des technologies de purification et de contrôle avancées.

Question 69

Quelle est l’importance de la biocatalyse dans la synthèse de médicaments ?

Answer 69

La biocatalyse est essentielle pour améliorer les rendements et la spécificité des réactions dans la synthèse de médicaments. Elle permet de réduire le nombre d’étapes nécessaires, minimiser les déchets, et améliorer l’efficacité énergétique des procédés de fabrication, alignant la production pharmaceutique avec les principes de la chimie verte.

Question 70

Quelle innovation Merck a-t-elle récemment développée dans la synthèse d’islatravir ?

Answer 70

Merck a développé une voie de synthèse entièrement catalysée par des enzymes pour l’islatravir. Pour surmonter le défi que les enzymes naturelles ne reconnaissent pas certains groupes chimiques, comme l’alcyne, ces enzymes ont été modifiées par évolution dirigée.

Question 71

Qu’est-ce que l’évolution dirigée ?

Answer 71

L’évolution dirigée est une méthode qui implique la modification génétique des enzymes pour améliorer ou introduire de nouvelles activités catalytiques.

Question 72

Comment les enzymes modifiées ont-elles été utilisées dans la synthèse de l’islatravir ? (pas important)

Answer 72

Les enzymes modifiées par évolution dirigée, telles que la galactose oxydase évoluée et la kinase de pantothenate, ont été utilisées pour catalyser des réactions spécifiques dans la voie de synthèse de l’islatravir, menant à des rendements élevés et une excellente efficacité énantiomérique.

Question 73

Quelles améliorations récentes ont été apportées à cette voie de synthèse ?

Answer 73

Les améliorations récentes comprennent un rendement global de 80% et la capacité de mener la réaction en continu dans un solvant aqueux sans solvant organique, ce qui élimine le besoin d’isoler des intermédiaires réactionnels.

Question 74

Quels sont les avantages de l’utilisation de ces enzymes modifiées dans la synthèse pharmaceutique ?

Answer 74

L’utilisation d’enzymes modifiées offre plusieurs avantages, notamment une plus grande spécificité réactionnelle, une réduction des déchets, une efficacité énergétique accrue et la capacité de mener des réactions dans des conditions plus douces et respectueuses de l’environnement.

Question 75

Quelle est la clé du succès dans le développement de la synthèse enzymatique d’Islatravir par Merck?

Answer 75

La clé du succès réside dans la compréhension approfondie des réactions enzymatiques. Les chercheurs de Merck ont utilisé cette connaissance pour réaliser une rétrosynthèse, identifiant les réactions enzymatiques naturelles pouvant être adaptées pour synthétiser des composés non-naturels comme l’Islatravir.

Question 76

Qu’est-ce que la rétrosynthèse ? Donne l’exemple de l’Islatravir.

Answer 76

La rétrosynthèse est une méthode qui consiste à déconstruire une molécule complexe en étapes plus simples pouvant être atteintes par synthèse.

Dans le cas de l’Islatravir, cette approche a permis de planifier une voie de synthèse à partir des enzymes modifiées pour construire le composé souhaité à partir de précurseurs plus simples.

Question 77

Comment les enzymes modifiées par évolution dirigée sont-elles utilisées dans la synthèse d’Islatravir?

Answer 77

Les enzymes telles que la désoxyribose 5-phosphate aldolase évoluée de Shewanella halifaxensis, la phosphopentomutase évoluée d’E. coli, et la purine nucléoside phosphorylase également d’E. coli ont été adaptées pour catalyser des réactions spécifiques dans la chaîne de synthèse de l’Islatravir, transformant des substrats non-naturels en intermédiaires nécessaires pour la formation finale du médicament.

Question 78

Quels sont les avantages de l’utilisation de ces enzymes modifiées dans la synthèse pharmaceutique?

Answer 78

Les enzymes modifiées offrent une spécificité élevée et des rendements améliorés tout en permettant la synthèse dans des conditions plus douces comparées aux méthodes chimiques traditionnelles. Elles réduisent également la nécessité d’utiliser des solvants toxiques et des conditions de réaction extrêmes, ce qui améliore la durabilité et la sécurité des processus de fabrication pharmaceutique.

Question 79

Qu’est-ce que la vitesse instantanée d’une réaction chimique de premier ordre ?

Answer 79

La vitesse instantanée d’une réaction chimique de premier ordre est la vitesse à laquelle un réactif disparaît ou un produit apparaît à un moment donné. Elle peut être calculée en mesurant la pente de la courbe de concentration du réactif ou du produit à un moment précis.