Enzymes

Question 1

Qu’est-ce qu’une protéine?

Answer 1

C’est un polymère d’acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques et qui possède une structure primaire, secondaire, tertiaire et parfois quaternaire.

Question 2

Quels sont les 4 niveaux de structure d’une protéine?

Answer 2

Le niveau primaire correspond à la séquence d’acides aminés.

Le niveau secondaire correspond à l’organisation dans l’espace des acides aminés. On y retrouve des arrangements comme les hélices alphas ou les feuillets plissés bêta ou encore des arrangements irréguliers.

Le niveau tertiaire est le repliement complet de la protéine dans l’espace.

Le niveau quaternaire correspond à l’association de chaines polypeptides pour produire une protéine fonctionnelle.

Question 3

De quoi dépend l’arrangement d’une protéine?

Answer 3

• Séquence d’acides aminés

- Le milieu dans lequel elle baigne (une modification du pH peut changer sa conformation).

Question 4

Qu’est-ce qu’une enzyme?

Answer 4

Il s’agit d’une protéine doué d’un pouvoir catalytique (biocatalyseur) qui est spécifique à une molécule de substrat.

Question 5

1. Expliquez le mécanisme d’action d’un biocatalyseur (d’une enzyme).
2. Comment fonctionne précisément une l’action d’une enzyme?

Answer 5

1. Une enzyme est une substance qui accélère la vitesse d’une réaction chimique en abaissant l’énergie d’activation nécessaire pour transformer le substrat en produit.
2. Les chaines latérales des acides aminés du site catalytique forment des liaisons (électrostatiques, hydrophobes et ponts H) avec les molécules de substrat pour permettre une orientation productive des molécules.

Question 6

Quelle est la différence entre une enzyme simple, une holoenzyme et une apoenzyme?

Answer 6

Enzyme simple: Enzyme agissant normalement (seulement des AA au site catalytique).

Holoenzyme: Association d’une apoenzyme avec un cofacteur pour accomplir la catalyse. Sans cofacteur elle est inactive.

Apoenzyme: Partie protéique de l’holoenzyme.

Question 7

1. Qu’est-ce qu’un cofacteur?

2. D’où proviennent les coenzymes?

Answer 7

1. Il s’agit d’un ion métallique ou d’une molécule organique relativement simple (coenzyme) qui participe à la réaction.
2. Ce sont des vitamines ou proviennent de la modification de vitamines.

Question 8

À quoi correspond la vitesse d’une réaction catalysée par une enzyme?

Answer 8

La quantité de produit par unité de temps

Question 9

1. Que se passe-t-il au niveau de la vitesse initiale d’une réaction lorsque la concentration en substrats est faible?
2. Que se passe-t-il au niveau de la vitesse initiale d’une réaction lorsque la concentration en substrats est élevée?

Answer 9

1. Les enzymes ne sont pas saturées et la quantité de produit formé est proportionnelle à la concentration de substrats.
2. Les enzymes sont saturés, ainsi la vitesse initiale est maximale (Vmax).

Question 10

1. Qu’est-ce que la Km (constante de Michaelis)?

2. Quelles sont les caractéristiques de la Km?

Answer 10

1. Il s’agit d’une constante qui est égale à la concentration en substrat libre pour laquelle la vitesse initiale est la moitié de la vitesse maximale.
2. • Elle est inversement proportionnelle à l’affinité de l’enzyme pour son substrat (plus elle est élevé et moins l’affinité est élevée).
     - Elle n’est pas fonction de la quantité d’enzyme, c’est une propriété de l’enzyme elle-même.

Question 11

Qu’est-ce que la Vmax?

Answer 11

La vitesse initiale quand toutes les molécules d’enzymes sont saturées par des molécules de substrat. Elle peut être influencée par le milieu réactionnel.

Question 12

Quelles sont les effets d’une variation de la concentration de l’enzyme sur la vitesse initiale (lorsque la concentration en substrats est suffisante)?

Answer 12

Plus on met d’enzymes dans le milieu réactionnel et plus on forme de produits par unité de temps. Cela signifie que la vitesse initiale augmente proportionnellement à la concentration d’enzymes.

Question 13

Quels sont les effets d’une variation de pH et de la température du milieu?

Answer 13

Chaque enzyme possède une température et un pH optimal. D’autres valeurs rendent l’enzyme moins fonctionnelle ou encore peuvent la dénaturer.

Question 14

1. Quels sont les mécanismes de contrôle des réactions enzymatiques?
2. Pourquoi y a-t-il des mécanismes de contrôle de l’activité enzymatique?

Answer 14

1. -Régulation de la quantité d’enzymes
   - Régulation de l’activité des enzymes
2. Afin d’adapter les besoins métaboliques d’une cellule à son environnement.

Question 15

1. Quel est le mécanisme qui augmente la synthèse d’une molécule enzymatique donnée?
2. Quel est le mécanisme qui diminue la synthèse d’une molécule enzymatique donnée?
3. Est-ce que toutes les enzymes sont sujettes à ce type de contrôle?

Answer 15

1. Induction
2. Répression
3. Non, les enzymes constitutives sont des enzymes dont la synthèse est constante.

Question 16

Quels sont les deux mécanismes qui contrôle l’efficacité catalytique des enzymes?

Answer 16

Allostérie (négative ou positive) et la modification covalente.

Question 17

1. Qu’est-ce que le contrôle allostérique?

2. Quelle est la particularité des enzymes allostériques?

Answer 17

1. L’activité d’une enzyme est contrôlé par des molécules modulatrices effectrices qui interagissent avec l’enzyme de façon réversible et non covalente. La liaison d’une molécule de substrats ou d’un effecteur crée un changement de conformation.
2. En plus du site catalytique, elles possèdent des sites régulateurs (allostériques) pour une liaison avec un effecteur.

Question 18

Qu’est-ce que le contrôle par modification covalente?

Answer 18

Il s’agit de la modification d’une chaine latérale d’un acide aminé par addition ou délétion d’un groupement provoquant un remaniement des liaisons des l’enzyme. Ainsi, cette modification provoque un changement de conformation.

Ex: phosphorylation ou déphosphorylation.

Question 19

Est-ce toutes les enzymes qui sont soumises à un contrôle allostérique ou par modification covalente?

Answer 19

Non, la majorité des enzymes ne sont pas contrôlées. Seulement celles au niveau des réactions clés des voies métaboliques (soit les réactions limitantes).

Question 20

1. Quels sont les mécanismes permettant une adaptation rapide aux besoins de l’organisme?
2. Quels sont les mécanismes permettant une adaptation à long terme?

Answer 20

1. Principalement l’allostérie, mais aussi la modification covalente.
2. L’induction et la répression, puisque la synthèse d’enzymes ou leur dégradation naturelle (par arrêt de synthèse, soit la répression) prend du temps.

Question 21

Quels sont les deux principaux types d’inhibition que peuvent avoir des agents externes sur l’activité enzymatique?

Answer 21

• Inhibition compétitive

- Inhibition non compétitive

Question 22

1. Qu’est-ce qu’un inhibiteur compétitif?

2. Que se passe-t-il avec la Km et la Vmax lors d’une inhibition compétitive?

Answer 22

1. Il s’agit d’une substance chimique qui ressemble à celle du substrat. L’inhibiteur va donc aller se lier au site actif au lieu du substrat pour y faire compétition.
2. -Il y a augmentation de la Km APPARENTE. Puisque l’inhibiteur compétitif donne l’impression qu’il y a une perte d’affinité entre l’enzyme et son substrat.
   - La Vmax ne change pas, puisqu’en présence d’une quantité suffisante de substrat (quantité supérieure à l’habitude), les enzymes ne seront pas inhibées (la vitesse reste la même lorsque toutes les molécules d’enzyme sont saturées).

Question 23

1. Qu’est-ce qu’un inhibiteur non-compétitif irréversible
   d’enzymes?
2. Que se passe-t-il avec la Km et la Vmax lors d’une inhibition non compétitive?

Answer 23

1. Il s’agit d’un inhibiteur qui réagit de façon irréversible et modifie la structure de l’enzyme ou encore qui empêche le substrat d’atteindre le site actif. Leur effet se traduit par une diminution d’enzymes actives.
   Ex: liaison convalente
2. -La Km n’est pas changé puisque l’affinité entre l’enzyme et le substrat est la même.
   - La Vmax diminue puisque moins de produits sont formés dû à une diminution du nombre d’enzymes actives.

Question 24

Un inhibiteur non compétitif irréversible peut-il agir ailleurs qu’au site actif?

Answer 24

Oui, il peut s’attacher à l’enzyme et en modifier sa structure tertiaire pour ainsi affecter le site actif.

Question 25

1. Où est déversé le suc pancréatique?

2. Que contient-il?

Answer 25

1. Dans le duodénum.
2. Il contient des enzymes digestives synthétisées par le pancréas exocrine, du bicarbonate de sodium et de potassium.

Note: Le bicarbonate de sodium et de potassium sont chargés de la neutralisation de l’acide provenant de l’estomac.

Question 26

Nommez les principales enzymes du suc pancréatique et indiquez leur fonction?

Answer 26

• La trypsine, chymotrypsine, élastase, carboxypeptidase A et carboxypeptidase B sont responsables de l’hydrolyse de liaisons peptidiques des protéines alimentaires.
• Lipase: Hydrolyse des triacylglycérols en acide gras et en 2-acylglycérol.
• L’amylase: Hydrolyse les liaisons (1–>4) de l’amidon et du glycogène des aliments.

Note: Ces enzymes permettent l’absorption des molécules provenant du bol alimentaire par les cellules épithéliales de la muqueuse intestinale.

Question 27

1. Sous quelle forme retrouve-t-on les enzymes protéolytiques dans le suc pancréatique?
2. Quelles sont-elles?
3. Quel est l’avantage de retrouver ses enzymes sous forme de proenzymes dans le pancréas?

Answer 27

1. Elles sont sécrétées sous forme de proenzymes (enzymes inactives).
2. Trypsinogène –> trypsine
   Chymotrypsinogène –> chymotrypsine
   Proélastase –> élastase
   Procarboxypeptidases A et B –> carboxypeptidases A et B
3. Pour empêcher la digestion du pancréas.

Question 28

1. Où sont activés les enzymes du suc pancréatique?

2. Comment sont activés les enzymes du suc pancréatique?

Answer 28

1. Dans l’intestin
2. L’entéropeptidase permet l’activation de la trypsine. Celle-ci va par la suite catalyser sa propre activation. La trypsine catalyse également l’activation des autres proenzymes.

Question 29

Quelle est la différence entre le pH optimal des enzymes protéolytiques d’origine pancréatique à celui de la pepsine (une enzyme qui agit dans l’estomac)?

Answer 29

Le pH des enzymes du suc pancréatique tourne autour de 7,5 à 8,5 (sauf pour l’élastase à 10) alors que le pH optimal de la pepsine est de 1 à 2.

Question 30

Quelles sont les deux autres enzymes responsable de la digestion de glucides autre que l’amylase?

Answer 30

La saccharase et la lactase.

Question 31

Où sont synthétisées la lactase et la saccharase et où agissent-elles?

Answer 31

Elles sont synthétisées par les cellules intestinales et agissent au niveau de la membrane recouvrant les microvillosités de la BEB (bordure en brosse).

Question 32

1. Quels sont les substrats et les produits de l’activité saccharasique?
2. Quels sont les substrats et les produits de l’activité isomaltasique?
3. Quels sont les substrats et les produits de l’activité maltasique?

Answer 32

1. Les substrats sont le saccharose et l’eau.

Les produits sont le glucose et le fructose.

2. Les substrats sont l’eau, les liaisons a(1 –> 6) des dextrines (provenant de l’hydrolyse de l’amidon).

Les produits sont des oligosaccharides formé de liaisons a(1 –> 4) comme le maltose et le maltotriose.

3. Les substrats sont l’eau, le maltose et le maltriose.

Le produit est le glucose.

Note: Donc la saccharase forme du glucose et du fructose

Question 33

Quelle est la structure de la saccharase?

Answer 33

Elle est formée de 3 sous-unités possédant chacune une activité enzymatique particulière, soit l’activité saccharasique, isomaltasique et maltasique.

Question 34

Quels sont les substrats et les produits de la lactase?

Answer 34

Substrats: Lactose et eau
Produits: Galactose et glucose

Question 35

Qu’est-ce qu’indique une augmentation des enzymes du suc pancréatique?

Answer 35

Il y a inflammation ou nécrose et que les cellules affectées par ces processus pathologiques ou bien deviennent poreuses ou bien éclatent en déversant leur contenu dans la circulation (pancréatite aigü)

Note: On mesure les concentrations des enzymes spécifiques à certain organe pour en diagnostiquer l’atteinte.

Question 36

Quelle est la différence entre le sang, le plasma et le sérum?

Answer 36

Le sang est constitué de plasma, d’érythrocytes, de thrombocytes et de leucocytes.

Le plasma est la portion du sang sans les cellules sanguines.

Le sérum est la portion liquide du sang sans fibrinogène ni fibrine (donc après coagulation in vitro).

Question 37

Que signifie la présentation de résultats en U/L?

Answer 37

Il s’agit d’une ‘‘unité enzymatique’’. Cela représente la quantité d’enzyme nécessaire capable de transformer une quantité donné de substrats par unité de temps.

Question 38

1. Que signifie ‘‘valeurs de référence’’?
2. Quelle est la façon habituelle d’établir des valeurs de référence?
3. Quelle est l’autre manière de faire pour établir des valeurs de référence?

Answer 38

1. Ce sont des valeurs auxquelles on se réfère pour interpréter un résultat de laboratoire.
2. Faire la mesure chez des individus normaux et établir les limites en incluant 95% de ces individus.
3. Il s’agit d’établir des limites au-delà et en deçà desquelles il y a risque de maladie.