Enzymologie et glycogène phosphorylase

Question 1

Qu’est-ce que le métabolisme ?

Answer 1

ensemble des réactions chimiques qui se déroulent dans une cellule.

Question 2

Qu’est-ce que le site actif d’une enzyme ?

Answer 2

Site actif de l’enzyme, la partie protéique capable de reconnaitre et transformer le/les substrats.

Question 3

Quelles sont les caractéristiques du site actif d’une enzyme ?

Answer 3

• Formé d’un petit nombre d’acides aminés organisés en arrangement 3D formant une poche dans la protéine.
• Permet de reconnaitre la configuration spatiale du substrat.
• Toutes les fonctions chimiques nécessaires à la réaction sont présentes sur les acides aminés du
  site actif de l’enzyme.

Question 4

A quoi est lié la spécificité d’un substrat a son enzyme ?

Answer 4

Liée à l’adéquation entre la structure du/des substrats et de la structure de l’enzyme.

Question 5

Qu’est-ce qu’un cofacteur ?

Answer 5

molécules organiques ou inorganiques indispensables à l’activité :
* Pour transporter ou compléter un substrat
* Pour accepter un produit
* Pour participer à la structure de l’enzyme.

Question 6

Quelles sont les caractéristiques de la catalyse ?

Answer 6

▪ qui n’est pas consommée au cours de la réaction
▪ qui agit à faible concentration
▪ qui modifie la cinétique d’une réaction chimique

Question 7

Quelles sont les caractéristiques de la catalyse biologique ?

Answer 7

▪ accélèrent la vitesse de la réaction
▪ ne sont pas modifiées.
▪ agissent en petites concentrations
▪ ne modifient pas l’équilibre d’une réaction réversible.
▪ l’équilibre final est le même qu’en l’absence d’enzyme… mais il est obtenu plus rapidement.

Question 8

Quels est le principe général du mécanisme d’action de la catalyse enzymatique ?

Answer 8

Le rôle d’un catalyseur est de diminuer l’énergie d’activation d’une réaction donnée en permettant la formation d’un ou de plusieurs intermédiaires dont l’énergie d’activation est plus basse.

Question 9

Comment est stabilisé le complexe enzyme substrat ?

Answer 9

stabilisé par des interactions non covalentes :
▪ Liaisons responsables de la haute spécificité des enzymes.
▪ Ces interactions génèrent une énergie de liaison qui est la principale source d’énergie libre qui abaisse l’énergie d’activation.

Question 10

Quels sont les mécanismes qui permettent d’abaisser l’énergie d’activation ?

Answer 10

• effet de proximité
• catalyse acide base
• catalyse covalente
• catalyse par des ions métallique

Question 11

Quels sont les rôles principaux de la glycogène phosphorylase ?

Answer 11

• permet la coupure des liaisons entre les mol de glucose, constituant unique du glycogène.
• Le glycogène permet le stockage de glucose dans le foie et les muscles.

Question 12

Décrire le mécanisme général du fonctionnement de la glycogène phosphorylase ?

Answer 12

• Réaction de phosphorolyse à partir d’une extrémité du glycogène par un phosphate inorganique sans apport d’énergie.
• Les deux substrats de cette réaction sont donc le glucose et le phosphate inorganique présent dans le milieu intracellulaire.
• Catalysée par la glycogène phosphorylase
• Libération de glucose-1-phosphate et de la chaîne de glycogène raccourcie d’une unité de glucose.

Question 13

Quels sont les types de glycogène phosphorylase ?

Answer 13

Existe 2 isoenzyme :
- isoenzyme musculaire.
- isoenzyme hépatique.

Question 14

Quels sont les facteurs qui influencent la cinétiques ?

Answer 14

liés à l’environnement de la réaction : pH, température, ions, coenzymes et autres composés que les substrats ou les produits.

Question 15

Quels sont les caractéristiques de la glycogène phosphorylase ?

Answer 15

• Protéine allostérique dimérique constituée de deux sous-unités identiques (842 AA) de 97kDa chacune.
  ▪ Chaque sous-unité comporte un domaine N-terminal et un domaine C-terminal.
  ▪ L’interaction entre les deux sous-unités se fait au niveau du domaine N-terminal.
  ▪ Le site de liaison au glycogène est localisé dans le domaine N-terminal.
  ▪ Le site catalytique est constitué par les repliements issus des deux domaines.
  ▪ Un groupement prosthétique (Phosphate de Pyridoxal) lié à la lysine 680 est présent dans le site catalytique en tant que coenzyme de la réaction.

Question 16

Quels est le mode d’action de la glycogène phosphorylase ?

Answer 16

• Catalyse de type acide-base avec échange de protons entre le dernier maillon glucidique d’une extrémité du glycogène et les groupements phosphates d’un phosphate inorganique et d’un phosphate
  de pyridoxal qui agissent en tandem.
• La phosphorolyse induite passe par la création d’un carbocation intermédiaire instable.

Question 17

Quels sont les 2 états possible d’une enzyme allostérique ?

Answer 17

e catalytique :
▪ Les sous-unités existent dans un état tendu T (= faible activité) ou relâché R (= forte activité).
▪ Le passage d’un état mol à l’autre peut être décrit par le modèle du tout ou rien ou le modèle séquentiel, le mécanisme précis n’étant pas établi.

Question 18

Par quoi les état R ou T d’une enzyme allostérique sont-ils favorisé ?

Answer 18

• L’état R est favorisé par les activateurs.
• L’état T est favorisé par les inhibiteurs.

Question 19

Qu’est-ce que l’effet homotrope positif ?

Answer 19

fixation d’un substrat qui favorise la fixation d’autres substrats de même nature:
▪ Notion qui se rapporte donc plutôt aux substrats

Question 20

Qu’est-ce qu’un effet hétérotrope positif ?

Answer 20

la fixation d’un activateur favorise la fixation de substrats:
▪ Notion qui se rapporte donc plutôt aux modulateurs

Question 21

Qu’est-ce qu’un effet hétérotrope négatif ?

Answer 21

la fixation d’un inhibiteur défavorise la fixation de substrats:
▪ Notion qui se rapporte donc plutôt aux modulateurs

Question 22

Quel effet est induit par le phosphate inorganique sur glycogène phosphorylase ?

Answer 22

Le phosphate inorganique (=substrat) exerce un effet homotrope positif =il
favorise sa propre fixation.

Question 23

Quel effet est induit par l’AMP sur glycogène phosphorylase ?

Answer 23

activateur allostérique = hétérotrope positif
▪ En favorisant l’état « R », il augmente l’affinité de l’enzyme pour les substrats.
▪ Abaisse la valeur de la constante d’affinité apparente K’1/2.

Question 24

Quel effet est induit par l’ATP et le G6P sur glycogène phosphorylase ?

Answer 24

des inhibiteurs allostériques =
hétérotrope négatif
▪ En favorisant l’état « T », ils diminuent l’affinité de l’enzyme pour les substrats.
▪ Augmentent la valeur de la constante d’affinité apparente K’1/2
▪ ATP = plutôt muscle et G6P = plutôt foie

Question 25

A quoi est due les 2 formes T et R de la glycogène phosphorylase ?

Answer 25

Existence de deux formes distinctes correspondants à une modification covalente des deux sous-unités
par phosphorylation de la Sérine 14.

Question 26

Quelles sont les 2 formes associés à la phosphorylation de la sérine 14 ?

Answer 26

▪ Forme a : forte activité, prédomine à l’état R, phosphorylé sur la sérine 14.
▪ Forme b : faible activité, prédomine à l’état T, déphosphorylé sur la sérine 14.

Question 27

Quels est le mécanisme de formation de la glycogène phosphorylase ?

Answer 27

▪ Le glucagon (foie) et les catécholamines (muscle et foie) se fixent sur leurs récepteurs
spécifiques, activant l’adénylate cyclase qui produit de AMPc , un second messager
▪ L’AMPc se complexe avec la protéine kinase A (PKA) = activation
▪ La PKA phosphoryle la phosphorylase kinase (PhK) = activation.
(Le calcium aussi nécessaire à cette activation.)
▪ La phosphorylase kinase phosphorylée active phosphoryle à son tour la glycogène phosphorylase = activation.
▪ → activation de la dégradation du glycogène.

Question 28

Comment est modulé la glycogène phosphorylase au niveau des muscles ?

Answer 28

▪ Au repos (pas besoin d’énergie) : forme b, conformation T
▪ Si besoin énergétique modéré (hausse ou baisse d’énergie) = régulation fine allostérique =
changement conformation T/R de la forme b
o Via activateur = AMP ou inhibiteur = ATP et G6P
▪ Si stress musculaire important (= fort besoin en énergie) = régulation covalente = changement
forme b en forme a
o Activation de la cascade catalytique via fixation de catécholamine
▪ Pour le muscle, d’une façon générale, c’est plutôt la régulation allostérique fine qui domine.

Question 29

Comment est modulé la glycogène phosphorylase au niveau du foie ?

Answer 29

u niveau du foie :
▪ Au repos (pas besoin d’énergie) : forme b, conformation T
▪ Si besoin en sucre (maintenir l’homéostasie) = régulation covalente = changement forme b en
forme a
o Activation de la cascade catalytique via fixation de catécholamine ou glucagon
▪ Pour le foie, d’une façon générale, c’est plutôt la régulation covalente qui domine