Cours 2 - Principes d'enzymologie

Question 1

Quels sont les 4 critères qui diffèrent les enzymes des catalyseurs chimiques?

Answer 1

1. Les vitesses de réaction sont plus grandes.
2. Les conditions de réaction sont plus douces.
3. La spécificité de réaction est plus grande.
4. Il existe plusieurs possibilités de régulation.

Question 2

Quelle a été la première enzyme découverte?

Answer 2

Au début nommée diastase. Maintenant connue sous le nom de alpha-amylase.

Elle catalyse l’hydrolyse de l’amidon en maltotriose, maltose et glucose.

Question 3

Quelle a été la première enzyme séquencée?

Answer 3

La ribonucléase A (pancréas bovin).

Question 4

Quelle a été la première enzyme dont la structure a été découverte par rayons X?

Answer 4

La lysozyme (blanc d’oeuf).

Question 5

Qu’est-ce qui permet la liaison de substrats aux enzymes? (2) (4 dans le 2e)

Answer 5

1. Complémentarité géométrique
2. Forces non covalentes :
   - forces de Van der Waals
   - interactions électrostatiques
   - liaisons hydrogène
   - interactions hydrophobes

Question 6

Comment expliquer la capacité de stéréospécificité des enzymes?

Answer 6

En raison de leur chiralité inhérente, les enzymes forment des sites actifs asymétriques.

Question 7

Qu’est-ce que la distinction prochirale?

Answer 7

Une enzyme peut agir sur un substrat qui n’a pas de stéréospécificité au départ, mais le produit formé aura une forme 3D spécifique. On peut donc dire que l’enzyme induit la chiralité du substrat.

Question 8

Quelles réactions peuvent être effectuées par une enzyme seule (sans cofacteur)?

Answer 8

• Réactions acide-base
• Formation de liaisons covalentes transitoires
• Interactions entre charges

Question 9

Quelles réactions nécessitent la participation d’un cofacteur avec l’enzyme?

Answer 9

• Réactions d’oxydo-réduction

- Réactions de transfert de groupes

Question 10

Qu’est-ce qui peut agir comme cofacteur? (2)

Answer 10

• Ions métalliques (Zn2+, Mg2+)

- Molécules organiques : coenzymes

Question 11

Les cofacteurs peuvent être des cosubstrats ou des groupements protéiques. Qu’est-ce qui les différencie?

Answer 11

Les cosubstrats ne s’associent que transitoirement à l’enzyme (ex : NAD+).

Les groupements protéiques sont fixés en permanence à l’enzyme (ex : noyau hème).

Question 12

Quelles sont les deux manières de réguler l’activité d’une enzyme?

Answer 12

1. Contrôle de la disponibilité en enzyme (dépend de la vitesse de sa synthèse et de sa dégradation).
2. Contrôle de l’activité enzymatique (directement régulée par modifications conformationnelles ou structurales).

Question 13

Que permet la cinétique enzymatique?

Answer 13

Déterminer les affinités de liaison à l’enzyme des substrats et des inhibiteurs.

Question 14

Vrai ou faux?

ΔG d’activation et T sont indépendants dans une réaction.

Answer 14

Vrai.

Question 15

Par quelle formule peut être donnée la vitesse d’une réaction?

Answer 15

v = k*e^-(ΔG d’activation/RT) * [A][B]

Question 16

Selon l’étude de la cinétique enzymatique, une réaction globale comporte deux réactions élémentaires. Quelles sont-elles?

Answer 16

1. Formation d’un complexe enzyme-substrat.
2. Décomposition en produits de l’enzyme.

E + S ⇌ ES → E + P

Question 17

De quoi dépend la vitesse d’une réaction enzymatique?

Answer 17

De la concentration en substrat [S] et de l’enzyme [E].

Question 18

À quoi correspond la Km d’une réaction?

Answer 18

C’est la concentration en substrat [S] nécessaire pour atteindre la moitié de la vitesse maximale de l’enzyme.

Km = [S] qui donne Vmax/2

Ainsi, plus Km est petit, moins il y a de substrat nécessaire pour atteindre la moitié de la vitesse maximale de la réaction, et donc plus l’enzyme est efficace (convertit plus rapidement le substrat en produits).

Question 19

Quelle est l’équation de Michaelis-Menten?

Answer 19

vo = (Vmax[S])/(Km + [S])

Question 20

Selon la représentation Lineweaver-Burk, l’équation de Michealis-Menten peut se présenter sous la forme 1/vo = [Km/Vmax]*(1/[S]) + (1/Vmax). Ainsi, un graphique de 1/vo en fonction de 1/[S] peut être créé. Que représente la valeur 1/Vmax sur ce graphique? Et la valeur -1/Km?

Answer 20

1/Vmax correspond à l’ordonnée à l’origine, soit l’interception avec l’axe des y.

-1/Km représente l’abscisse, soit l’intersection avec l’axe des x.

Question 21

Qu’est ce que la kcat?

Answer 21

Cette constante représente le nombre de molécules de substrat converties en produit par unité de temps par un seul site actif de l’enzyme à saturation.

Ainsi, plus kcat est élevée, davantage de substrat est converti en produit par unité de temps, et donc plus l’enzyme est efficace.

Question 22

Dans l’inhibition compétitive, à quoi se lie l’inhibiteur?

Answer 22

Uniquement à l’enzyme.

Question 23

Vrai ou faux?
Dans l’inhibition compétitive, augmenter la concentration de substrat [S] ne diminuera pas la compétition entre le substrat et l’inhibiteur pour la liaison au site actif de l’enzyme.

Answer 23

Faux.

L’inhibition compétitive peut être surmontée en augmentant la concentration de substrat [S].

Question 24

Dans l’inhibition compétitive, par quels mécanismes l’inhibiteur empêche la liaison du substrat au site actif de l’enzyme? (1, 2.1 et 2.2)

Answer 24

1. Liaison de l’inhibiteur au site actif directement (le substrat ne peut plus s’y lier).
2. 1 Liaison de l’inhibiteur à un site autre que le site actif (site allostérique), ce qui bloque le site actif de l’enzyme (le substrat ne peut plus s’y lier).
3. 2 Liaison de l’inhibiteur à un site autre que le site actif (site allostérique), ce qui modifie la conformation du site actif (le substrat ne peut plus s’y lier).

Question 25

Quels sont les effets de l’inhibition compétitive sur les valeurs de Km et Vmax?

Answer 25

1. Augmentation de la Km → davantage de substrat est nécessaire pour atteindre la moitié de la Vmax.
   Sur le graphique, les courbes passent des abscisses différentes (-1/Km).
2. Vmax inchangée → puisque l’inhibition compétitive peut être surmontée en augmentant la [S], on en déduit que si l’enzyme est saturée de substrat, les valeurs de Vmax obtenues pour des essais enzymatiques effectués avec et sans inhibiteur compétitif seront identiques.
   Sur le graphique, les courbes passent par la même ordonnée à l’origine (1/Vmax).

Question 26

Dans l’inhibition non compétitive, à quoi se lie l’inhibiteur?

Answer 26

À un site autre que le site actif (site allostérique) de l’enzyme seule ou de l’enzyme liée au substrat (complexe ES).

Question 27

Quels sont les effets de l’inhibition non compétitive pure sur les valeurs de Km et Vmax?

Answer 27

1. Km inchangée → comme l’inhibiteur non compétitif se lie à un site autre que le site actif, la liaison du substrat à l’enzyme n’est pas affectée.
   Sur le graphique, les courbes passent par la même abscisse (-1/Km).
2. Diminution de la Vmax → comme la liaison de l’inhibiteur au complexe ES inactive l’activité catalytique de l’enzyme, la concentration d’enzyme [E] diminue. Cette dernière étant directement proportionnelle à la vitesse d’une réaction, la Vmax diminue aussi.
   Sur le graphique, les courbes passent par des ordonnées à l’origine différentes (1/Vmax).

Question 28

Quels sont les effets de l’inhibition compétitive mixte (inhibiteur compétitif et non compétitif) sur les valeurs de Km et Vmax?

Answer 28

1. Augmentation de la Km → l’inhibiteur non compétitif mixte diminue la liaison du substrat au site actif.
2. Diminution de la Vmax → la liaison de l’inhibiteur non compétitif mixte au complexe ES diminue la concentration d’enzyme [E].

Question 29

Dans l’inhibition incompétitive, à quoi se lie l’inhibiteur?

Answer 29

Au complexe ES seulement.

Question 30

Quels sont les effets de l’inhibition incompétitive sur les valeurs de Km et Vmax?

Answer 30

1. Diminution de la Km → la liaison de l’inhibiteur incompétitif au complexe ES provoque un déplacement de l’équilibre favorisant la formation de plus de complexe ES. Ainsi, la liaison du substrat à l’enzyme est favorisée.
   Sur le graphique, les courbes passent des abscisses différentes (-1/Km).
2. Diminution de la Vmax → la liaison de l’inhibiteur non compétitif mixte au complexe ES diminue la concentration d’enzyme [E].
   Sur le graphique, les courbes passent par des ordonnées à l’origine différentes (1/Vmax).