Enzymologie 1 Flashcards
Quelle est la nature chimique des enzymes ?
La majorité est protéique (sans anticorps) mais il existe des ARN catalytiques (ribozymes) et des anticorps catalytiques
Quelles sont les caractéristiques majeures qui distinguent les enzymes des catalyseurs chimiques classiques ?
- immense pouvoir catalytique
- grande spécificité
- capacité de régulation
Quel est le point commun entre les enzymes et les les catalyseurs chimiques classiques ?
Aucun des deux ne modifient l’équilibre de la réaction
Décrivez l’immense pouvoir catalytique des enzymes
Les enzymes catalysent les réactions avec un facteur d’en moyenne 1 million (10^6) jusqu’à des fois 10^17 fois plus rapides
Sous quelles conditions se déroulent les réactions enzymatiques ?
Dans des conditions relativement douces : température 37°C, P atmosphérique, pH proche du neutre
Quel paramètre rend compte de l’immense pouvoir catalytique des enzymes ?
La constante catalytique kcat
Quelles spécificités possèdent les enzymes ?
- de réaction (base de la classification des enzymes)
- de produits (peu ou pas de produits “annexes”, “déchets”)
- de substrats
Quelle est la spécificité de substrats ?
- absolue : un unique
- de groupe : des substrats de structure identique
- optique : d’un isomère L ou D spécifique
- géométrique : forme Cis ou Trans
Quelles sont les différentes régulations possibles pour les enzymes ?
- régulation allostérique
- régulation par modification covalente (post-traductionnelle)
- régulation par interaction protéine-protéine (mise en sommeil de l’enzyme)
- adaptation de la concentration de l’enzyme (régulation transcriptionnelle, proenzyme)
- compartimentation cellulaire
Dans quels aspects l’enzyme possède-t-il des rôles ?
- aspect thermodynamique
- aspect métabolique
Quel est le rôle des enzymes dans les aspects thermodynamiques ?
Ils augmentent la vitesse des réactions chimiques sans modification de l’équilibre thermodynamique dans des réactions exergoniques et endergoniques
Quel est le rôle des enzymes dans les réactions exergoniques ?
Elles augmentent la vitesse de réaction des réactions exergoniques qui sont spontanées
Quel est le rôle des enzymes dans les réactions endergoniques ?
Elles rendent possible ces réactions non spontanées qui vont donc nécessiter un couplage énergétique
Qu’est-ce qu’un couplage énergétique ?
C’est l’entraînement d’un processus qui nécessite de l’énergie avec un qui en fournit par expl :
Quels sont les rôles des enzymes dans les aspects métaboliques ?
Ils activent ou inhibent par modification covalente, feedback négatif ou positif grâce à un produit d’une enzyme (régulation), cascades d’activation et transduction du signal
Quelles conversions des différentes formes d’énergies, les enzymes permettent-elles ?
Que signifie homéotherme ?
C’est un être vivant qui possède une température corporelle constante et indépendante du milieu ambiant
Quelle est la monnaie d’échange d’énergie dans la cellule ?
L’ATP
Quelle est la composition chimique de l’ATP ?
- base azotée
- sucre
- triphophaste
Comment l’ATP fournit-elle de l’énergie ?
Par rupture des 2 liaisons anhydrides phosphoriques, très exergonique
Comment forme-t-on de l’ADP à partir de l’ATP ?
On va juste hydrolyser un phosphate de l’ATP formant alors un ADP et un phosphate inorganique
Comme forme-t-on de l’AMP à partir de l’ATP ?
On va hydrolyser pour séparer l’AMP du diphospate, qui sera à son tour hydrolysé pour former 2 phosphates inorganiques
Quel est le cycle de l’ATP en ADP
Que permettent concrètement les enzymes ?
La diminution de l’enthalpie libre d’activation
Qu’est-ce que l’enthalpie libre d’activation ΔGǂ ?
C’est l’énergie à fournir pour la formation de produits et donc quitter l’état de transition
Qu’est-ce que l’enthalpie libre de réaction ΔG° ?
C’est l’enthalpie qui sépare l’énergie de l’état initial : E+S à l’état final E+P, qui reste inchangée puisque les enzymes ne modifient pas l’équilibre
Combien d’enzymes sont-elles classées ?
Plus de 6000
Quelles sont les 7 différentes classes ?
Translocases : transport membranaire
Quelle est la différence entre les lyases et les ligases ?
Les ligases nécessitent de l’énergie (ATP)
Combien y a-t-il de classes dans une voie métabolique ?
Dans une voie métabolique, il peut y avoir plusieurs classes représentées dans une voie ou les 2
Quelle est la particularité de la transférase de la kinase ?
Elle n’est pas spécialement réversible
Quelle est la nomenclature des enzymes ?
Qu’est-ce que l’identité de l’enzyme ?
C’est le n° d’ordre dans la sous-sous classe
Qu’est-ce que les cofacteurs ?
Ce sont des molécules qui doivent s’associer à une enzyme pour qu’elle fonctionne
Comment se nomme une enzyme inactive ou activée par son cofacteur ?
- enzyme inactive : apoenzyme
- enzyme active : holoenzyme
Quels sont les natures chimiques possibles pour les cofacteurs ?
- métallique : des ions, 1/3 des enzymes sont des métalloenzymes
- organiques : les coenzymes, aisément dissociable (co-substrats) ou liaison stable (covalente) (groupements prosthétiques)
Comment se distinguent les différentes coenzymes des oxydo-réductases ?
- par le potentiel d’oxydo-réduction
- par les “éléments échangés)
Pour quelle classe, n’y a-t-il pas de cofacteur ?
Pour les hydrolases
De quoi dérivent dans la plupart du temps les coenzymes ?
Dans la plupart du temps, elles dérivent de vitamines
Qu’est-ce que la courbe primaire ?
C’est la concentration de produits en fonction du temps
Quels sont les différentes phases d’une réaction enzymatique ?
Combien de temps dure la phase pré-stationnaire ?
de quelques millisecondes
Quelle phase allons nous étudier en enzymologie ?
Celle de l’état stationnaire
Que vaut la vitesse initiale ?
C’est la pente de la tangente à l’origine
Quel est l’effet de la concentration des substrats sur la cinétique d’apparition du produit ?
Plus il y a de substrats, plus la vitesse initiale est grande, ils ne sont néanmoins pas proportionnels
Qu’est-ce que la courbe secondaire ?
C’est la vitesse initiale en fonction de la concentration de substrats
Qu’est-ce que l’état de saturation ?
C’est un état lorsqu’il y a trop de substrats pour les enzymes décrivant donc une vitesse initiale maximale Vmax
Qu’induit la notion de saturation ?
Elle induit la notion de complexe enzyme-substrat qui induit le modèle de Michaelis et Menten
Quand est-ce que nous considérons être dans les conditions de vitesse initiale ?
Lorsque moins de 10% de substrat est transformé par unité de temps
Quelles simplifications induisent les conditions de vitesse initiale ?
- la réaction retour est négligeable k-2 = 0
- la concentration de substrat est considérée constante au cours de la réaction
Quelle est la formule de la vitesse initiale dans les conditions de vitesse initiale ?
Quelle est la conséquence directe de la saturation ?
Combien de temps dure l’état stationnaire ?
Il dure plusieurs minutes
Que vaut la concentration totale d’enzymes ?
C’est égal à la somme d’enzymes seules et de complexes enzymes substrats
Que vaut la vitesse initiale ?
C’est la pente de la phase stationnaire
Pendant la phase stationnaire, que vaut la dérivée de la concentration du complexe enzyme substrat ?
Elle est nulle, la concentration est donc une constante et la vitesse initiale aussi
Que signifie que la concentration du complexe enzyme substrat est constante ?
Cela signifie qu’il y a équilibre entre la formation du complexe et la dissociation du complexe avec formation du produit ou non
Que vaut la constante KM ?
Quel est le problème des concentrations ES, E et S à un temps t ?
Elles sont inconnues
Que vaut la concentration d’enzymes à un instant t ?
Que vaut la concentration en substrat ?
Que vaut l’équation de Michaelis-Menten ?
Qu’est-ce que l’hypothèse du quasi-équilibre ?
C’est l’hypothèse où l’on considère que l’apparition de produit est négligeable, c’est un cas limite et donc que k2 est nul
Qu’est-ce que cela induit ?
Qu’est-ce que KD ?
C’est la constante de dissociation, inverse de la constante d’affinité KA, plus elle est petite plus l’affinité est grande
Que représente KM dans tous les cas ?
C’est la concentration de substrat pour laquelle la vitesse initiale est la moitié de la vitesse maximale (unité de concentration (molarité))
Que représente KM dans le cas particulier du quasi-équilibre ?
C’est le reflet de l’affinité de l’enzyme pour le substrat
Que représente KM quelque soit le cas ?
KM est un rapport de constantes de vitesse donc indépendant des concentrations en enzymes ou en substrats
Que représente Vmax ?
C’est une vitesse initiale de réaction maximale, chaque molécule d’enzyme est couplée avec une molécule de substrat, on parle de substrat à concentration saturante
Qu’est-ce que l’exploitation de la courbe de saturation ?
C’est une estimation
Comment déterminer KM et Vmax expérimentalement ?
En linéarisant pour gagner en précision de détermination avec deux possibilités :
- la représentation en double-inverse de LINEWEAVER et BURK
- la représentation de EADIE HOFSTEE
Quelles sont les caractéristiques (ordonné à l’origine, pente et racine) de la droite de la représentation en double-inverse ?
Quelles sont les caractéristiques (ordonné à l’origine, pente et racine) de la droite de la représentation en de EADIE HOFSTEE et quel est son avantage ?
De quoi est caractéristique KM ?
KM est caractéristique du couple substrat/enzyme
De quoi dépend Vmax ?
Vmax dépend de la concentration totale d’enzymes donc des conditions expérimentales
Qu’est-ce que kcat ?
C’est le nombre de molécules de S transformées en P par une molécule d’enzyme par unité de temps quand E est saturée par S
Que désigne kcat ?
C’est l’activité moléculaire ou turnover number
Que vaut kcat dans les cas plus simples ?
kcat = k2 = quand ES -> E + P
Qu’est-ce que l’efficacité catalytique d’une enzyme ?
kcat/KM
Que permet l’efficacité catalytique d’une enzyme ?
Elle permet d’apprécier l’efficacité d’une enzyme in vivo (surtout pas saturé du coup et quand la concentration en substrat est très inférieure à KM)
Que vaut la limite de l’efficacité catalytique pour les enzymes les plus performantes ?
Elle vaut k1 c’est-à-dire la vitesse de formation de ES
Que désignent kcat et KM dans l’efficacité catalytique ?
kcat désigne les performances catalytiques alors que KM désigne la reconnaissance enzyme-substrat
Que permet l’efficacité catalytique en pratique ?
- la comparaison d’un comportement d’une enzyme vis-à-vis de plusieurs substrats
- la comparaison du comportement de plusieurs enzymes vis-à-vis d’un substrat
Quelle application de la Vmax existe-il en biologie médicale ?
Le dosage enzymatique
Comment déterminer la concentration d’enzymes totale avec une mesure expérimentale ?
Par une droite d’étalonnage sous quelques conditions :
- être dans les conditions de vitesse initiale
- travailler à saturation de substrat
Comment déterminer quand S devient saturant ?
La vitesse initiale tend vers Vmax pour une concentration S supérieur à 10KM
Comment garantir la validité d’un dosage enzymatique ?
- être en conditions de vitesse initiale et à saturation de substrat
- contrôler les conditions expérimentales
