Enzymologie générale (suite) Flashcards
3 choses importantes à se rappeler à propos des enzymes
1- Ne changent pas l’équilibre d’une réaction chimique
2- N’influence pas si la formation de produit est énergétiquement favorable (donc quelque chose qui est thermodynamiquement pas possible, ne fonctionnerait pas plus sans enzymes)
Ainsi, la thermodynamique d’une réaction (endothermique/exothermique… n’est pas influencé par la présence d’une enzyme).
Alors qu’est-ce que les enzymes permettent ?
Les enzymes peuvent accélérer la vitesse de la réaction chimique.
(ainsi les enzymes change la cinétique de la réaction).
DONC, qu’est-ce que l’enzyme ne modifie pas et qu’est-ce que l’enzyme modifie ?
l’enzyme ne modifie pas la thermodynamique de la réaction, mais les enzymes peuvent accélérer la vitesse de la réaction chimique (donc modifier la cinétique de la réaction)
à quoi la vitesse est-elle proportionnelle ?
La vitesse est proportionnelle à la concentration de substrat.
Ainsi, plus il y a de substrat, plus la vitesse initiale sera élevée.
Quelle est la définition de la vitesse ?
La vitesse est l’apparition du produit dans le temps. Plus il y a de produit, plus la vitesse est grande.
Quelle est la fonction de la courbe de la vitesse initiale ?
Linéaire : la vitesse de la réaction est initialement linéaire.
Explique pourquoi la réaction fini par plafonnée
On se rappelle, la vitesse de la réaction est L’APPARITION DU PRODUIT DANS LE TEMPS.
Quand le substrat s’épuise, il n’y a plus de produit qui se forme. Ainsi, on atteint un plafond où la vitesse n’augmente plus.
Dans la première partie de la courbe (quand la vitesse est initiale, Vo), comment interprète-t-on la vitesse ?
La vitesse initiale de formation (v0) peut être
lues à partir de la portion linéaire de la
courbe. Il s’agit de la pente de la courbe, car c’est une courbe de l’apparition de produit dans le temps.
À quoi Vo est proportionnelle ?
à la concentration de substrat.
Explique la différence entre la courbe d’une réaction chimique et la courbe d’une réaction enzymatique
Dans la réaction chimique, la vitesse est proportionnelle au substrat, donc la courbe est linéaire. Plus la concentration en substrat est grande, plus la vitesse est grande aussi.
Dans une réaction enzymatique, la courbe est hyperbolique. En effet, comme la réaction se produit au site actif de l’enzyme, l’enzyme sera saturée par le substrat. Quand l’enzyme est saturée, la vitesse atteint un plafond (vitesse maximale).
Dans une réaction enzymatique, il est possible d’avoir des réaction d’ordre 0, d’ordre 1 et d’ordre 2. Explique ce concept.
Réaction d’ordre 0: la vitesse est indépendante de la concentration du substat –> v = k0 (c’est quand la vitesse plafonne)
Réaction d’ordre 1: la vitesse dépend de la concentration d’un seul substrat –> v = k1 [S]
Réaction d’ordre 2: la vitesse dépend de la concentrations de 2 substrats –> v = K2[S1][S2]
Écrit la réaction enzymatique simple
Ef + S –> (k1 + k-1) –> ES –> (k2) –> Ef + P
où K1 = constante d’association du complexe
k-1 = constante de dissociation du complexe
k2 = constante de dissociation du complexe ES en Ef et P
Ef = enzyme libre (free enzyme)
S = substrats
P = produit
Est-ce que l’enzyme est modifiée par la rct ?
NON! quand la réaction est terminée, l’enzyme en ressort indemne
On assume que l’équilibre est atteint rapidement, qu’est-ce que ça signifie ?
Ef + S –> ES et ES –> Ef + S
c’est très rapide.
Pourquoi est-ce qu’on considère k-1, mais qu’on ne considère pas k-2 ?
pas de K-2, car il n’y a pas assez de produit qui se forme pour que l’on puisse retourner à l’état initiale.
La vitesse globale de la réaction est déterminée par la vitesse de production du produit. Dis c’est quoi la formule
v = d[P]/dt = k2[ES]
De quoi dépend la formation du complexe enzyme substrat ?
La formation de ES dépend de la constante k1 et de la disponibilité de l’enzyme et du substrat
explique quand on considère que le système est en équilibre
On considère que le système est en équilibre quand la vitesse de formation de ES serait la même que celle de sa dissociation
k1[E][S] = k-1[ES] + k2[ES]
vte formation = vte dissociation
c’est quoi la constante de michealis Menten ?
Km = k-1 + k2/k1
donc c’est la constante de dissociation + la constante de formation du produit sur la constante de formation du complexe enzyme -substrat.
la quantité d’enzyme totale correspond à quoi?
Et = [ES] + [E]
C’est quoi l’équation de Michaelis Menten
v = Vmax [S]/ Km + [S]
C’est quoi la courbe qui est reliée à l’équation de Michaelis Menten ?
Une hyperbole
Quand la vitesse maximale est-elle atteinte sur le graphique de Michaelis Menten (V vs [S]) ?
La vitesse maximale est atteinte quand toutes les enzymes sont saturées. (Donc la réaction d’ordre 1 devient une réaction d’ordre ) où la vte de la réaction est indépendante de la [S]).
C’est quoi l’avantage de faire le graphique Lineweaver-Burk au lieu du graphique V vs [S] ?
Le graphique Lineweaver -Burk permet facilité la lecture des axes. En effet, sur une courbe hyperbolique, la précision est moindre tandis que sur une courbe linéaire, c’est plus facile de lire les résultats. Donc les intercepts sont plus précis sur le graphique de Lineweaver -Burk.
La représentation de Lineweaver-Burk est plus fiable que la représentation directe de Michaelis-Menten
puisque KM et Vmax sont déduits aux intersections des axes
C’est quoi la principale différence entre les 2 graphiques ?
km devient 1/km et vmax devient 1/Vmax
Quelle est la signification du Km ?
Définition : concentration de substrat pour laquelle la vitesse initiale de la réaction est la moitié de
sa vitesse maximale.
quand on augmente le Km, cela signifie que …
Plus le Km est élevé, plus la concentration du substrat nécessaire à une activité importante de
l’enzyme est élevée.
Cela traduit en général une faible affinité de l’enzyme pour son substrat.
Donc le Km est ________ à l’affinité de l’enzyme pour __________, car ___________
Donc le Km est inversement proportionnelle à l’affinité de l’enzyme pour son substrat, car plus le km est élevé, plus il faut mettre de substrat pour que la réaction fonctionne.
Donne un exemple pour lequel le Km a une valeur élevée.
Observée pour les enzymes dont les substrats sont en concentrations élevées dans leur environnement, ou
qui ont un spectre de substrat large (ex protéases)
On se rappelle que les protéase permette de faire une réaction enzymatique sur un motif en particulier (pas full précis) donc leur affinité avec le subtrats est plus faible
Donne un exemple pour lequel le Km a une valeur élevée.
Plus le Km est faible, plus l’ activité enzymatique maximale est atteinte pour une faible concentration
de substrat. L’affinité de l’enzyme pour son substrat est forte. Il s’agit en général d’enzymes
sélectives et/ou très actives
ENZYMES +++ SÉLECTIVES OU ACTIVES
Exemple : peroxydases –> qui doivent dégrader des composés toxiques, dès des niveaux de concentration
très faibles
On ne veut de peroxyde dans nos cellules
Définie c’est quoi le Vmax
Définition: Vmax est la vitesse de la réaction quand l’enzyme est complètement saturés par le substrat.
Cela indique que les sites de liaison sont constamment réoccupés.
– Si Vmax est élevé, l’enzyme est non saturée par le substrat .C’est une enzyme très active
– Si Vmax est bas, l’enzyme est rapidement saturée par le substrat
Une Vmax basse signifie quoi ? que l’enzyme sature vite ou pas vite
Une vitesse maximale basse atteinte signifie que l’enzyme sature très vite.
Explique c’est quoi le turnover d’une enzyme
Le turnover d’une enzyme est définie pas la constante kcat (aussi appelée turn over number (TON).
Cette constante représente le nombre maximum de molécules de substrat transformées par seconde et par molécule d’enzyme quand la concentration d’enzyme est le seul facteur limitant de la vitesse.
Comment calcule-t-on kcat ?
- kact = Vmax / [E]t
Nomme une molécule avec une faible kcat et une molécule avec une forte kcat et explique ce qui les distingue
- Le chymotrypsine est une protéase qui hydrolyse les liens peptidiques à une vitesse de 100 molécules par sec (kcat = 100s-1)
- l’anhydrase carbonique a une constante catalytique de 400 000 à 600 000 s-1 (le nombre de molécules de substrats qu’elle hydrolyse par seconde)
Leur turnover (kat ou TON) est différent, car l’affinité de l’enzyme envers son substrat n’est pas la même. Elle est nettement supérieur dans le cas de n’anhydrase carbonique et inférieur dans le cas de la chymotrypsine, car celle-ci est une protéase (pas full d’affinité, c’était avec les motifs)
Les enzymes sont présentes en _____________ dans les cellules
très petites quantités
comme les enzymes sont présentes en très petites quantités dans les cellules, cela pose un problème dans la mesure de la molécule dans les liquides biologique. Quelle moyens fournit une technique sensible et spécifique pour les mesurer ?
L’activité catalytique. Plus il y a aura d’enzymes, plus l’activité de la réaction augmente. En effet, quand il y a beaucoup d’enzyme, la réaction va plus vite.
DONC explique comment on détermine la concentration d’enzyme dans une solution.
Pour déterminer la concentration d’enzyme dans un liquide biologique, il suffit de mesurer la vitesse de la réaction catalysée par cette enzyme dans l’échantillon. Dans les condition appropriées, la vitesse mesurée est proportionnelle à la quantité de l’enzyme présente.
Les résultats pour le dosage d’enzyme (quantité) sont exprimés de quelle façon ?
En unités d’enzyme (système international)
(UI)
Que signifie unités d’enzymes (UI)
C’est la quantité d’enzymes nécessaire pour transformer une micromole de subtrat par minute (ou de produit formé)
–> à des condition optimal (co-enzyme, pH, température)
Quelle est l’autre façon de quantifier les enzymes par activités spécifique ?
par l’activité spécifique qui s’exprime en micromole de tranformé/min/mg de protéine (UI/mg)
L’activité enzymatique peut se suivre de 2 façons. Quelles sont-elles ?
soit en mesurant l’apparition du produit, soit en mesurant la disparition du substrat en fct du temps.
De quoi dépend la technique pour mesurer la quantité de l’enzyme ?
- spécificité, sensibilité et fiabilité de la méthode, mais aussi de sa simplicité et de son coût de revient.
Nomme des méthodes pour le dosage (mesure) des enzymes
- photométrie
- colorimétrie
- fluorimétrie
- radioactivité
- acidimétrie
Explique comment la température accroit la vitesse d’une réaction enzymatique
Une élévation de la température accroit la vitesse de réaction enzymatique seulement dans un intervalle très limité de température
Au début, la vitesse augmente en raison de l’accroissement de l’énergie cinétique des molécules en réaction. (autant vrai pour la réaction chimique et pour la réaction enzymatique)
MAIS par la suite, l’énergie cinétique de l’enzyme excède la barrière énergétique, ce qui dénature l’enzyme!
Explique comment l’excèdation de la barrière énergétique dénature l’enzyme
- destruction des liaisons H et des liaisons hydrophobes (liaisons faibles, liaisons non covalentes) qui maintiennent la structure
Ainsi, à haute température, les liaisons se brisent et l’enzyme se dénature!
CELA SE TRADUIT PAR UNE PERTE SOUDAINE DE L’ACTIVITÉ CATALITIQUE
Quelle est la température parfaites pour les enzymes de notre corps ?
Les homothermes ne tolèrent que des changements très limités de températures corporelle. Pour la plupart des enzymes, la température optimale se situe au environ de la température du milieu cellulaire
C’est quoi un homéothermes ?
mammifères avec une température corporelle (comme les humains)
Est-ce que le pH influe sur les vitesse de rct enzymatique ?
OUI! si le pH est extrême (trop bas ou trop haut), l’enzyme ne sera pas capable de supporter. Les liaisons ioniques vont flancher et les liaison hydrogène aussi. On perd l’enzyme
Pourquoi le pH affecte la vitesse de rct ?
Les enzymes ne fonctionne pas bien en dehors des zone de pH qui les maintienne sous conformation optimale.
La modification des charges des aa peuvent avoir lieu au …
- site de liaison
- site catalytique
- Ailleurs –> changement de conformation
En général, l’activité enzymatiques ont un pH optimal entre …
5,0 et 9,0
Car le pH des cellules du corps humain ont un pH de 7,0
quel est le pH optimal de la pepsine et pourquoi ?
Le pH optimal de la pepsine est de 1,6 (1,2 à 2,5 de marge), car c’est une enzyme qui agit dans l’estomac et dans l’estomac, le pH est beaucoup plus acide que dans le sang.
De quoi a-t-on besoin pour une bonne activité enzymatique ?
- bon pH
- bonne température
- co-enzyme
Quels sont les 3 types d’inhibiteurs réversibles ?
- compétitifs
- non compétitifs
- incompétitifs
Quels sont les 4 types de modulations ?
- inhibiteurs (réversibles et irréversible)
- modulations allostériques
- modulations covalentes
- inductions hormonales
Qu’est-ce qu’un inhibiteur réversible ?
Quand on enlève l’inhibiteur, l’activité de l’enzyme est complètement restaurée
Qu’est-ce qu’un inhibiteur réversible ?
L’inhibiteur se lie à l’enzyme de façon covalente
Quelle est la définition d’un inhibiteur ?
Molécule qui se fixe à une enzyme et interfère avec son activité
Nomme les 3 facons qui peuvent permettent à l’inhibiteur d’empêcherl’enzyme de faire son act.
1- En empêchant le complexe ES
2- En empêchant la transformation Es en E + P
synonyme d’inhibiteur ?
poison enzymatique
Explique ce qu’est un inhibiteur compétitif
- C’est quand la vitesse maximale de rct ne varie pas, MAIS
- que l’affinité apparente pour l’enzyme diminue! Donc Km augmente
Sur un graphique pour un inhibiteur compétitif… explique le positionnement du km et du -1/km
plus l’inhibiteur est compétitif, plus le km s’éloignent du point 0,0 –> car il augmente, MAIS ce même point sur le graphique Lineweaver-Burk sera plus près de l’axe 0,0 –> car inversement proportionnelle
Comment fonctionne l’inhibiteur compétitif ?
- ressemblance structurale avec le substrat
- entre en compétition avec le substrat pour la liaison au site actif
qu’est-ce qui change dans l’équation de Michaelis Menten quand on parle d’inhibiteur compétitif ?
vi = Vmax[S]/[S] + Km (1 +[I]/ki)
vnormale = Vmax[S]/[S] + Km
À quelle niveau de l’équation enzymatique vient jouer l’inhibiteur complétif
a/n de l’enzyme initiale
NE RÉAGIT PAS AVEC LE SUBTRATS
c’est quoi inhibiteur non compétitif (km et Vmax)
l’affinité apparente de l’enzyme pour le substrats (Km) n’est pas modifié
la vitesse maximale de la rct diminue avec l’inhibiteur
Sur un graphique pour un inhibiteur non compétitif… explique le positionnement du Vmax et du -1/Vmax
quand Vmax diminue sur michalelis Menten, il augemente (axe des Y) sur celui de lineweaver-burk, car c’est inversement proportionnelle.
Comment fonctionne l’inhibiteur non compétitif ?
- L’inhibiteur se lie indifféremment
sur l’enzyme libre ou au complexe
ES (même affinité) - Modification de la configuration du
site actif
qu’est-ce qui change dans l’équation de Michaelis Menten quand on parle d’inhibiteur compétitif ?
vi = Vmax[S]/ (1 +[I]/ki)/[S] + Km
vnormale = Vmax[S]/[S] + Km
C’est quoi la différence entre un enzyme complétif et non compétitif
Dans un inhinibiteur non compétitif, l’inhibiteur peut se lier avec le substrats (car Km reste le même), MAIS, il n’est pas capable de faire E + P donc la vte de la réaction diminue
Dans un inhibiteur compétif, l’inhinbiteur ne se lie pas avec le subtrats (km augemente affinité diminue), mais la vitesse est inchnagée
c’est quoi inhibiteur incompétitif (km et Vmax)
L’affinité de l’enzyme pour le substrat augmente, mais la vitesse de la rct diminue
donc Km diminue et Vmax diminue
Sur un graphique pour un inhibiteur incompétitif… explique le positionnement du km et du -1/km et aussi du Vmax et -1/Vmax
quand Km est près de du point 0,0 sur le graphique de michaelis menten (car il diminue) il sera plus loin du point 0,0 sur le graphie lineweaver-burk
Quand Vmax est basse sur le graphique e michaelis menten, elle sera plus haute sur le graphique lineweaver-burk, car inversement proportionnelle.
Comment fonctionne l’inhibiteur non compétitif ?
- L’inhibiteur ne se fixe qu’au
complexe ES - Il empêche la formation du
produit de la réaction
qu’est-ce qui change dans l’équation de Michaelis Menten quand on parle d’inhibiteur compétitif ?
vi = Vmax[S]/ (1 +[I]/ki)/[S] + Km /(1 +[I]/ki)
vnormale = Vmax[S]/[S] + Km
Qu’est-ce qu’un inhibiteur irréversible ?
Un inhibiteur irréversible rend une enzyme inactive en se liant de façon covalente et
permanente à des groupements fonctionnels qui sont nécessaires à la catalyse
est-ce que l’inhibiteur réversible est équilibre avec l’enzyme ?
- Un inhibiteur irréversible n’est pas en équilibre avec l’enzyme
Décrit l’effet d’un inhibiteur irréversible
- Son effet est progressif dans le temps et devient complet quand la quantité d’inhibiteur présent
surpasse la quantité totale d’enzyme.
Explique comment fonctionne un inhibiteurs irréversible
Quand un inhibiteur irréversible est ajouté à une enzyme en présence de son substrat, la
réaction entre l’enzyme et l’inhibiteur peut être retardée
– Le substrat protège initialement l’enzyme, mais quand le site actif est libéré, l’inhibition
éventuellement prendra le pas.
– L’addition de substrat est inefficace pour renverser l’inhibition.
c’est quoi l’allostérie ?
allostérie: modification de l’activité
d’enzyme suite à un changement de leur
conformation spatiale.
quoi la différence entre courbe cinétique de michaelis menten et une courbe allostérique ?
Michaelis Menten = Hyperbole
Allostérique = sigmoïde
Avec un modulateur allostérique, quels paramètres sont modifiés ?
Vmax n’est pas modifiée
Km (S50) est modifiée
Comment agissent les modulateurs allostériques ?
- Les effecteurs positifs et négatifs se fixent
sur un site différent du substrat (site
modulateur vs site catalytique). - Le modulateur n’est pas modifié par
l’enzyme allostérique.
explique c’est quoi un effecteur positif et un effecteur négatif pour une enzyme allostérique
L’effecteur positif ou le substrat fait passer la
protéine d’une conformation T (tendue) avec
une faible affinité pour le substrat à une
conformation R (relâchée) avec une forte
affinité pour le substrat.
* Un effecteur négatif a l’effet inverse
explique la RÉGULATION ENZYMATIQUE PAR
MODIFICATIONS COVALENTES RÉVERSIBLES
- Plusieurs enzymes sont régulées par des mécanismes impliquant des modifications de liaisons
covalentes –> phosphorylation/déphosphorylation
RÉGULATION ENZYMATIQUE PAR
MODIFICATIONS COVALENTES RÉVERSIBLES vise quels aa ?
- Serine, thréonine ou tyrosine (courant)
- Histidine ou acide aspartique (plus rarement)
2 manières de faire la régulation enzymatiques par modification covalentes :
Addition de groupement phosphate par estérification au groupement hydroxyle de certains acides
aminés d’enzymes (ou de protéines non enzymatiques) par une protéine kinase
– Une protéine phosphorylée peut être déphosphorylée par une coupure hydrolytique faisant
intervenir une phosphorylase
C’est quoi la régulation par activation protéolytique ?
Certaines enzymes sont régulée par des mécanismes impliquant des modifications de liaisons
covalentes: des coupure protéolytiques.
Ces protéines ou enzymes sont synthétisées sous forme d’un précurseur inactif (pro-protéine). S’il
s’agit d’enzymes, on les appelle ‘’zymogène’
c’est quoi zymogène ?
forme inactive de la protéines (pro-enzyme)
les coupure du zymogène sont fait comment ?
Les coupures des liaisons peptidiques sont effectuées par des protéases spécifiques en présence
d’eau (hydrolyse)
c’est quoi le complexe pluri enzymatique ?
Assemblage de plusieurs enzymes catalysant des étapes
différentes d’une séquence de réactions. L’étroite proximité de ces enzymes apparentées
accélère le processus et améliore son efficacité.
quoi l’avantage du complexe pluri enzymatique ?
améliore l’efficacité (pas de perte par diffusion) !!
explique en détails l’avantage du complexe pluri enzymatiques
– Les produits ne diffusent pas dans le milieu mais subissent la catalyse de l’enzyme suivantes
* La distance que les substrats ont à traverser est minimale –> pas de diffusion –> concentration des
substrats augmentée localement –> rencontre substrat/enzyme augmentée
* Le temps entre les réactions est diminué
* La probabilité de réaction secondaire est minimisée
* Les intermédiaires labiles sont protégés d’une dégradation par le milieu
– Donc, augmentation de l’efficacité enzymatique
C’est quoi le désavantage du complexe pluri enzymatique
Les intermédiaires ne peuvent pas quitter le complexe pour une autre voie métabolique
C’est quoi une isoenzyme ?
Isoenzymes: Différentes enzymes avec des propriétés chimiques et physiques différentes mais qui catalysent la même réaction.
- En médecine clinique, le terme désigne les formes physiquement distinctes et séparables d’une enzyme donnée, présentes dans différents types cellulaires ou compartiments subcellulaires
d’un être humain. - L’intérêt médical des isoenzymes a été stimulé par la découverte que le sérum humain contient
plusieurs isoenzymes de la lactate déshydrogénase et que leurs proportions relatives varient
de façon significative dans certains états pathologiques. - Les isoenzymes sont les produits de gènes étroitement apparentés.
