Intra 1 Flashcards
1
Q
Qui a déclaré que « les êtres vivants sont dotés d’une force vitale qui leur permet d’échapper aux lois de la nature qui régissent les matières inanimées » dans les années 1850?
A
Louis Pasteur.
2
Q
Quel est le produit de l’hydrolyse de l’urée par l’uréase?
A
NH3 et CO2.
3
Q
En 1926, la séquence en acide aminé de quelle enzyme a-t-elle été publiée pour la 1e fois ?
A
Ribonucléase A
4
Q
Qu’est-ce qu’un biomarqueur?
A
Un biomarqueur est une substance mesurable dans un organisme qui indique un processus biologique normal, un état pathologique ou la réponse à une intervention thérapeutique. C’est une molécule mesurée pour effectuer le diagnostic de maladies.
5
Q
Qu’est ce que la métabolomique?
A
Étude de l’ensemble des métabolites primaires (sucres, acides aminés, acides gras, etc.) et des métabolites secondaires (chez plantes) présents dans une cellule, un organe, un organisme.
• La métabolomique étudie les changements à large échelle des métabolites en réponse à une condition particulière.
• La métabolomique est une approche que l’on dit non biaisée, car on ne choisit pas une voie ou des marqueurs particuliers que l’on analyse.
• On analyse l’ensemble des molécules détectables en réponse à divers stimuli et avec de l’analyse de données on détermine quelles molécules ont été affectées.
Utilise la spectrométrie de masse, la chromatographie et la résonance magnétique nucléaire.
6
Q
Qu’est-ce qui est présent dans la liste de biomarqueurs potentiels?
A
Métabolites de base (ex: ATP, lipides, glucose, acides gras, etc.)
7
Q
Quel métabolite de base est utilisé comme source d’énergie cellulaire?
A
ATP.
8
Q
Quel métabolite de base est un précurseur de la biosynthèse des acides aminés?
A
Pyruvate.
9
Q
Qu’est-ce que le métabolisme?
A
Le métabolisme est un couplage entre ces réactions exergoniques et les réactions endergoniques nécessaires à la vie. C’est l’ensemble des dépenses énergétiques d’une personne.
Un exemple est la modification d’un médicament de manière biologique, dans le but de faciliter son excrétion.
10
Q
Quels sont les deux processus impliqués dans le métabolisme?
A
Le catabolisme (dégradation) et l’anabolisme (synthèse organique).
11
Q
Qu’est-ce que le catabolisme?
A
Assure la dégradation exergonique des nutriments/molécules complexes ainsi que des constituants cellulaires dans le but de récupérer les unités de base/ molécules simples et/ou de produire de l’énergie libre.
L’avantage : peut partir de constituants très divers (glucides, protéines, lipides) tout en produisant des intermédiaires communs.
12
Q
Qu’est-ce que l’anabolisme?
A
Synthèse de biomolécules / molécules complexes à partir de constituants plus simples (unités de base).
Nécessite un apport d’énergie.
Utilise quelques métabolites restreints (pyruvate, acétyl-CoA, intermédiaires du cycle de l’acide citrique) pour synthétiser une diversité de produits
13
Q
BIOSYNTHÈSE
A
- Anabolisme
- Endergonique
- Réductif
- Synthèse de métabolites complexes
14
Q
DÉGRADATION
A
- Catabolisme
- Exergonique
- Oxydatif
- Production d’énergie et d’unités de base
15
Q
Quelle était la découverte pour laquelle Otto Warburg a remporté le prix Nobel de médecine en 1931?
A
La découverte de l’enzyme respiratoire.
16
Q
Quelle observation a été faite par Otto Warburg concernant les cellules cancéreuses?
A
Une production élevée d’acide lactique par des cellules cancéreuses.
17
Q
Quelle hypothèse a été avancée par Otto Warburg concernant les cellules cancéreuses?
A
Les cellules cancéreuses effectuent une glycolyse anaérobie et n’ont pas (ou peu) besoin d’oxygène.
18
Q
Qu’est-ce que les oncoprotéines?
A
Des protéines qui stimulent la croissance cellulaire.
19
Q
Qu’est-ce que les suppresseurs de tumeurs?
A
Des protéines qui suppriment la croissance cellulaire.
20
Q
Qu’est-ce qu’un oncogène?
A
Un gène qui peut déclencher l’apparition d’un cancer.
Un oncogène peut être un gène normal qui a subi une mutation (proto-oncogène), un gène normal dont l’expression génétique est anormale ou un gène qui provient d’un virus pouvant déclencher l’apparition d’un cancer (virus oncogène).
21
Q
Quelles sont les conséquences de la dérégulation des protéines de régulation?
A
Des maladies telles que le cancer.
22
Q
Qu’est-ce que l’effet Warburg?
A
L’usage d’une voie métabolique « défavorable » (conversion de glucose en lactate), malgré la présence d’oxygène. En oncologie, l’effet Warburg est l’observation selon laquelle la plupart des cellules cancéreuses libèrent de l’énergie principalement non pas par le cycle
« habituel » de l’acide citrique et la phosphorylation oxydative dans les mitochondries comme observé dans les cellules normales, mais par un processus moins efficace de « glycolyse aérobie » consistant en un niveau élevé d’absorption de glucose et de glycolyse suivie d’une fermentation lactique ayant lieu dans le cytosol, et non dans les mitochondries, même en présence d’oxygène abondant.
23
Q
Quelle est la différence du métabolisme des tissus normaux et prolifératifs selon l’effet Warburg?
A
La libération d’énergie principalement par un processus moins efficace de « glycolyse aérobie » dans les cellules cancéreuses.
24
Q
Quel est le pourcentage de cellules cancéreuses qui libèrent de l’énergie principalement par un processus de « glycolyse aérobie »?
A
95%
25
Qu'est ce que l'angiogénèse ?
L’angiogenèse est le processus de croissance de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants.
26
Qu'est-ce que PET signifie en imagerie médicale? Décrit comment ça fonctionne.
Positron Emission Tomography ou Tomographie par émission de positons (TEP). Type d'imagerie médicale (nucléaire) utilisé pour visualiser le métabolisme des cellules cancéreuses.
Mesure en trois dimensions l'activité métabolique d'un organe. Injection d’un traceur radioactif : 18F-FDG (Fluorodésoxyglucose marqué au Fluor 18) qui s’accumule dans les tissus qui ont un métabolisme glycolytique élevé comme les cancers. Caméra TEP suit les rayonnements causés par la décomposition du 18F et l’émission d’un positron.
27
Quelle est la fonction principale des enzymes?
Augmenter la vitesse des réactions chimiques.
28
Comment les enzymes comparent-elles les conditions de réaction chimique avec les catalyseurs chimiques?
Elles offrent des conditions plus douces en termes de pH et de température.
29
Qu'est-ce que la stéréo-spécificité des enzymes?
Elles présentent une grande spécificité dans la reconnaissance des molécules.
30
Quelle est la possibilité offerte par les enzymes en termes de régulation?
Réguler l'expression de l'enzyme et de modifier l'affinité rétro-inhibition.
EXPLICATION
Les enzymes offrent des possibilités de régulation à travers la modulation de l'expression génique pour contrôler la quantité d'enzymes produites et la rétro-inhibition pour ajuster l'activité enzymatique en fonction des besoins métaboliques de la cellule.
31
Qu'est-ce que les coenzymes?
Un coenzyme est une molécule organique permettant à des enzymes de catalyser plus significativement une réaction : un coenzyme est un cofacteur d'enzyme. Cependant, coenzyme et cofacteur ne sont pas des termes synonymes : il existe des cofacteurs qui sont des ions métalliques comme Zn2+, et non des molécules organiques comme les coenzymes.
32
D'où proviennent les vitamines essentielles à plusieurs réactions enzymatiques?
De l'alimentation.
33
Quels types de réactions sont impliqués dans les coenzymes?
Réactions d’oxydo-réduction et réactions de transfert de groupe.
34
De quelle façon est-ce qu'un groupement prosthétique et un co-facteur se lient à une enzyme ?
Co-facteur: associé de façon plus ou moins transitoire à l’enzyme pour catalyser la réaction.
Groupements prosthétiques: associé en permanence à la partie protéique de l’enzyme.
35
Quelle hypothèse est associée à la spécificité pour le substrat?
Hypothèse de la clef et de la serrure (Fisher 1894).
36
Quels types de forces médiatisent la spécificité pour le substrat et définissent la structure des protéines?
Forces non-covalentes.
37
Quelle spécificité existe entre le site catalytique de l'enzyme et le substrat?
Spécificité géométrique.
38
Quelle complémentarité existe avec les acides aminés du site actif et du substrat?
Complémentarité électronique.
39
Qu'est-ce que les enzymes stéréospécifiques?
Elles sont spécifiques en termes de stéréoisomères.
40
Vrai ou Faux? La spécificité est variable dans le cas de certaines enzymes?
Vrai
41
Exemple d'enzyme qui est très peu spécifique.
La chymotrypsine.
42
Pourquoi est-il important de comprendre les détails moléculaires des sites actifs des enzymes ?
Pour développer des traitements ciblés plus efficaces. Ex : pour leucémies myéloïdes aiguës et chroniques
43
Leucémies myéloïdes aiguës et chroniques
Cancers des cellules sanguines, impliquant la protéine BCR-ABL.
BCR-ABL produit une tyrosine kinase constitutivement active.
1. Augmentation de la prolifération cellulaire.
2. Diminution de l'apoptose (mort cellulaire programmée).
3. Instabilité génomique favorisant la progression du cancer.
Certaines leucémies acquièrent des mutations au niveau du site catalytique de BCR-ABL. Ces mutations limitent l'efficacité des traitements, notamment des inhibiteurs de tyrosine kinases.
44
Quelle est la cause de la stéréospécificité des enzymes?
La structure tridimensionnelle précise de leur site actif, conçu pour accueillir de manière optimale le substrat correspondant.
La flexibilité limitée du site actif favorise une interaction sélective avec des stéréoisomères spécifiques.
45
Que font les enzymes digestives?
Elles clivent un nombre important de composés différents.
46
Exemple de stéréospécificité : Alcool déshydrogénase (ADH)
L'alcool déshydrogénase (ADH) est une enzyme qui catalyse spécifiquement la conversion de l'éthanol en acétaldéhyde, en facilitant le transfert d'hydrogène sur le cofacteur NAD+.
Cette réaction illustre la stéréospécificité de l'ADH, car elle distingue les positions Pro-S et Pro-R du substrat, démontrant l'importance de la configuration spatiale précise dans la catalyse enzymatique.
Pour démontrer cette stéréospécificité, on utilise parfois de l'éthanol deutéré.
47
Qu'est-ce que la chiralité des médicaments?
La chiralité des médicaments se réfère à la présence d'énantiomères ou de stéréo-isomères qui peuvent avoir des effets biologiques distincts.
48
Qu'est-ce qui détermine la quantité d'enzyme disponible?
La vitesse de synthèse (transcription, traduction) et de dégradation. Si la cellule a besoin de plus d'une action spécifique, elle peut produire plus de l'enzyme correspondante, ou bien la dégrader moins vite.
49
Quels sont les mécanismes de contrôle de l'activité enzymatique et de la liaison au substrat?
Modification covalente, complexes multi-enzymes, contrôle allostérique, rétro-inhibition.
50
Qu'est ce que la régulation allostérique ?
La liaison d'une molécule (comme un substrat ou un inhibiteur) à un site de l'enzyme autre que le site actif entraîne un changement conformationnel qui augmente ou diminue l'activité enzymatique.
51
Exemple de contrôle allostérique
La régulation de l'ATCase
52
Qu'est-ce qui active l'aspartate transcarbamylase?
ATP
L'ATP sert de signal d'activation pour l'ATCase, lui indiquant d'augmenter son activité. Cela accélère la production des pyrimidines, nécessaires pour la synthèse d'ADN et d'ARN
53
Qu'est-ce qui inhibe l'aspartate transcarbamylase?
CTP
Quand le CTP s'accumule dans la cellule, il se lie à l'ATCase mais au lieu de l'activer, il la inhibe. Ce phénomène est appelé rétro-inhibition. Cela sert à dire à la cellule « il y a assez de pyrimidines maintenant, arrête d'en faire plus ».
54
Quelles sont les deux formes principales de l'ATCase ?
L'ATCase peut exister sous deux formes principales, une "tense" (T) et une "relaxed" (R). La forme T est moins active, tandis que la forme R est plus active et capable de catalyser la réaction plus efficacement. Le changement de conformation entre les 2 formes modifie principalement la structure au niveau du site actif de l’enzyme.
55
Lequel entre ATP et CTP se lie à la forme R et lequel à la forme T ?
L'ATP, qui signale un excès d'énergie dans la cellule, se lie à l'ATCase et stabilise la forme R active, favorisant ainsi la synthèse des pyrimidines. À l'inverse, le CTP, qui est le produit final de la voie métabolique des pyrimidines, se lie à l'enzyme et stabilise la forme T inactive, ce qui réduit la production de nouvelles pyrimidines.
56
Donne 6 raisons pourquoi l'étude de la cinétique enzymatique est importante :
- Comprendre affinité des enzymes
- Calculer la vitesse maximale d'une enzyme (qté de substrat converti en produit par unité de temps lorsque l'enzyme est entièrement saturée par le substrat)
- Comprendre le mécanisme catalytique : les étapes spécifiques par lesquelles les substrats sont transformés en produits.
- Étudier comment les médicaments (inhibiteurs) peuvent ralentir ou arrêter l'activité enzymatique.
- Contrôler le rôle d'une enzyme dans les voies métaboliques de l'organisme.
- Analyser comment les enzymes sont régulées dans le corps (mécanismes de régulation)
57
C'est quoi l'état de transition ?
La configuration la plus instable des molécules réactives lors d'une réaction chimique. C'est un état éphémère qui se situe entre les réactifs et les produits finaux d'une réaction. Pour que les réactifs se transforment en produits, ils doivent passer par cet état de transition, qui requiert une certaine quantité d'énergie pour être atteint. Cette énergie est appelée l'énergie d'activation de la réaction.
58
Quel est le rôle des enzymes par rapport à l'état de transition ?
Les enzymes accélèrent les réactions en abaissant l'énergie d'activation nécessaire pour atteindre l'état de transition.
59
Explique l'équation de Michaelis-Menten
Selon ce modèle, une enzyme E se lie à un substrat S pour former un complexe enzyme-substrat ES, qui peut ensuite se transformer en produit P, libérant l'enzyme pour qu'elle puisse catalyser d'autres réactions.
Les constantes k1, k−1 et k2 représentent les vitesses des différentes étapes de la réaction (k1 et k-1 la 1e étape qui est réversible, et k2 la 2e étape qui est irréversible) .
60
Quelle est l'équation de Michaelis-Menten ?
v0=(Vmax[S])/(KM+[S])
Permet de calculer la vitesse initiale de la réaction en fonction de la concentration de substrat ([S]).
Vmax : vitesse maximale de la réaction lorsque l'enzyme est saturée par le substrat
KM : la constante de Michaelis
61
Que signifie la constante de Michaelis KM ?
Elle représente la concentration de substrat à laquelle la vitesse de la réaction est à la moitié de Vmax. Cette constante indique l'affinité de l'enzyme pour le substrat : une valeur faible de KM signifie une haute affinité, tandis qu'une valeur élevée signifie une affinité plus faible.
- Dépend du pH, de la température, etc.
62
Explique la représentation de Lineweaver-Burk
Cette représentation est une manière de linéariser la courbe de Michaelis-Menten pour faciliter la détermination des paramètres cinétiques KM et Vmax.
L'équation de Lineweaver-Burk est une forme de double réciproque de l'équation de Michaelis-Menten et est exprimée comme suit : 1/v0 = (KM / Vmax)(1/[S]) + (1/Vmax)
- Abscisse à l'origine : 1/Vmax
- Ordonnée à l'origine : -1/KM
- Pente : KM/Vmax
63
C'est quoi le "turnover number" ?
kcat (nb de molécules de substrat qui va être converti en produit (par site actif) par seconde)
64
Comment compare-t-on l'efficacité des enzymes ?
Le ratio kcat / KM est utilisé pour comparer l'efficacité des enzymes. Les enzymes avec des valeurs élevées de kcat / KM sont considérées comme étant "parfaitement catalytiques" : elles sont si efficaces que leur vitesse de réaction est limitée uniquement par la vitesse à laquelle le substrat peut diffuser vers l'enzyme.
65
Vrai ou Faux ? Les réactions enzymatiques n'impliquent qu'un seul intermédiaire et sont irréversibles.
Faux. Les réactions enzymatiques peuvent impliquer plusieurs intermédiaires et peuvent être réversibles.
66
Quel genre d’approches pouvons nous appliquer pour étudier les mécanismes enzymatiques ?
- Analyse par cristallographie à rayons X.
- Analyse par résonance magnétique (RMN).
- Analyse avec des inhibiteurs.
- Analyse avec des substrats marqués par isotopes.
67
Qu'est ce que les analogues de substrats ?
Des molécules qui ressemblent aux substrats naturels de l'enzyme mais qui ne sont pas transformés par l'enzyme.
Les substrats naturels peuvent être rapidement transformés en produits, ce qui rend difficile l'étude de l'état de l'enzyme lorsqu'elle est liée au substrat. Les analogues, qui ne sont pas convertis en produit, permettent de surmonter cette difficulté et de stabiliser l'enzyme-substrat complexe pour l'analyse structurelle.
68
Pourquoi est-ce que méthotrexate est actif contre les cellules cancéreuses?
Réponse : L'effet du méthotrexate est plus prononcé dans les cellules qui se divisent rapidement (cellules cancéreuses, cheveux) en raison de leur métabolisme plus actif.
RAPPEL : Les inhibiteurs ont une structure similaire aux substrats/produits de l'enzyme qu'ils inhibent, ce qui leur permet de se lier au site actif de l'enzyme et de bloquer le processus normal de catalyse.
Le méthotrexate est un médicament qui inhibe l'enzyme DHFR, qui qui régère le tétrahydrofolate (THF) à partir de dihydrofolate. En inhibant cette enzyme, le méthotrexate empêche la production de THF, un cofacteur nécessaire pour la synthèse de nouveaux nucléotides, et donc pour la réplication de l'ADN. Les cellules cancéreuses se caractérisent par une division rapide et donc par un besoin accru de nucléotides pour la synthèse de l'ADN. En inhibant la DHFR, le méthotrexate réduit la disponibilité des nucléotides nécessaires, affectant ainsi la capacité des cellules cancéreuses à proliférer.
69
Explique l'inhibition compétitive
L'inhibiteur ressemble structurellement au substrat de l'enzyme et se fixe au site actif de celle-ci. Cela empêche le substrat de se lier à l'enzyme et de former le complexe enzyme-substrat nécessaire à la réaction chimique. C'est pourquoi on dit que l'inhibiteur "compétitif" entre en compétition avec le substrat pour le site actif de l'enzyme.
Lorsque l'inhibiteur est présent, la pente de la droite Lineweaver-Burk augmente (KM augmente), mais l'ordonnée à l'origine (Vmax) reste la même.
Explication : La présence d'un inhibiteur compétitif augmente la valeur apparente de KM (la concentration de substrat à laquelle la vitesse de la réaction est la moitié de Vmax), car une concentration plus élevée de substrat est nécessaire pour atteindre la même vitesse de réaction qu'en l'absence de l'inhibiteur. Cependant, Vmax (la vitesse maximale de la réaction) reste inchangée parce que, à des concentrations élevées de substrat, l'effet de l'inhibiteur peut être surmonté.
70
Explique l'inhibition incompétitive
L'inhibiteur se fixe uniquement sur le complexe enzyme-substrat (ES), mais pas sur l'enzyme libre (E). Cela signifie que l'inhibiteur ne peut se lier que lorsque l'enzyme est déjà liée au substrat. Cette liaison ne ressemble pas forcément à celle du substrat et peut entraîner une déformation du site actif de l'enzyme. Cette forme d'inhibition affecte donc à la fois la vitesse maximale de la réaction (Vmax) et la constante de Michaelis (KM). (KM et Vmax diminuent de manière proportionnelle)
71
Explique l'inhibition non compétitive ou mixte
L'inhibiteur peut se lier à l'enzyme libre ou au complexe enzyme-substrat. L'inhibiteur n'a pas une structure similaire au substrat et ne se fixe pas au site actif de l'enzyme.
Cela affecte la capacité de l'enzyme à catalyser la réaction, ce qui diminue la vitesse maximale de la réaction (Vmax).
KM est influencé aussi (diminue ou augmente selon si inhibiteur se lié à E libre ou E-S), car il change l’affinité de l’enzyme pour le substrat.
72
Résume les effets des différents inhibiteurs sur les paramètres de Michaelis-Menten
- Aucune inhibition: L'enzyme fonctionne à sa capacité maximale, caractérisée par
Vmax et KM.
- Inhibition compétitive: L'inhibiteur se lie au site actif de l'enzyme, empêchant le substrat de se lier. Cela augmente la valeur apparente de KM mais ne change pas Vmax, car l'inhibition peut être surmontée par une concentration élevée de substrat.
- Inhibition incomplétitive: L'inhibiteur se lie uniquement au complexe enzyme-substrat, réduisant à la fois Vmax et KM.
- Inhibition non compétitive/mixte: L'inhibiteur peut se lier à l'enzyme libre et au complexe enzyme-substrat, diminuant Vmax et KM.
73
Influence du pH sur l'activité enzymatique
Le pH affecte le repliement (la structure tridimensionnelle) et la stabilité des protéines (ex: enzymes). Il influence aussi l'ionisation du substrat (S) et des acides aminés au site actif de l'enzyme, ce qui peut changer la façon dont l'enzyme interagit avec le substrat et effectue la catalyse. L'activité d'une enzyme a tendance à être optimale à un pH spécifique et diminue aux pH plus élevés ou plus bas.
74
Comment est-ce qu’on peut mesurer l’effet du pH sur la vitesse?
Effectuer l’expérience dans une série de tampons avec différentes valeurs de pH.
75
Donnes quelques caractéristiques des réactions enzymatiques impliquant deux substrats et la formation de deux produits
- Environ 60% des réactions biochimiques (incluant réactions catalysées par transférases, qui transfèrent un groupe fonctionnel d'un substrat à un autre).
La terminologie des réactions à deux substrats :
- Substrats : A, B, C, D
- Produits : P, Q, R, S
- Formes stables de l'enzyme : E, F, G
- Nombre de substrats et produits: Uni (1), Bi (2), Ter (3), Quad (4)
Les réactions "Bi-Bi" sont les plus courantes. Ces réactions impliquent deux substrats qui se lient à l'enzyme et sont convertis en deux produits.
76
Explique les réactions Bi Bi et Ping-Pong
Les réactions Bi Bi peuvent être ordonnées ou aléatoires.
Réactions Bi Bi ordonnées: Les substrats se lient à l'enzyme dans un ordre spécifique et les produits sont libérés dans un ordre spécifique.
Réactions Bi Bi aléatoires: Les substrats peuvent se lier et les produits peuvent se libérer dans n'importe quel ordre.
Réactions Ping-Pong: Impliquent un intermédiaire covalent modifié qui libère le premier produit avant de lier le deuxième substrat.
77
Quelle est la distinction des différentes réactions Bi Bi avec représentation Lineweaver-Burk ?
Réactions Bi Bi ordonnées ou aléatoires: Lignes non parallèles se croisant en un point, indiquant que la présence de chaque substrat influence différemment la réaction. (Comme inhibition non-compétitive)
Réactions Ping-Pong: Lignes parallèles. L'ajout de l'un ou de l'autre substrat affecte la vitesse de la réaction de manière similaire. (Comme inhibition incompetitive)
78
Comment peut-on déterminer si une enzyme suit un mécanisme ordonné ou aléatoire ?
En observant comment la présence du produit affecte la vitesse de réaction à différentes concentrations de substrat. Si l'inhibition par le produit est compétitive à des concentrations variables du substrat [A] et du substrat [B], cela indique un mécanisme aléatoire. Si l'inhibition est mixte ou change en fonction du substrat présent, cela peut indiquer un mécanisme ordonné.
79
Explique comment la technique d'échange isotopique peut être utilisée pour distinguer entre les mécanismes de réaction enzymatique séquentiels et ceux de type Ping-Pong
En marquant chimiquement les substrats ou les produits, on peut suivre le parcours des atomes à travers la réaction et ainsi déduire le mécanisme précis par lequel l'enzyme catalyse la réaction.
Exemple 1: Saccharose phosphorylase
La réaction catalysée par la saccharose phosphorylase peut être suivie en marquant le fructose (produit) avec un isotope. Dans la réaction inverse, où le phosphate est marqué, on observe que le fructose marqué est capable de réagir avec l'enzyme pour produire du saccharose et libérer le fructose marqué. Cela indique que l'enzyme forme d'abord un complexe solide avec le glucose avant de réagir avec le fructose, ce qui est caractéristique d'un mécanisme de type Ping-Pong. Dans un tel mécanisme, l'enzyme réagit avec le premier substrat pour former un intermédiaire covalent avant de réagir avec le second substrat.
Exemple 2: Maltose phosphorylase
Pour la maltose phosphorylase, le marquage du glucose (substrat) permet de suivre la réaction. Lors de la réaction inverse, où le phosphate est marqué, on ne détecte pas de complexe E-glucose marqué. Cela suggère qu'aucun intermédiaire covalent marqué n'est formé, ce qui indique que l'enzyme suit un mécanisme séquentiel et non un mécanisme de type Ping-Pong. Dans un mécanisme séquentiel, l'enzyme lie les substrats dans un certain ordre et les transforme en produits sans former d'intermédiaire covalent stable avec l'un des substrats.
80
Qu'est-ce que la catalyse acido-basique?
Mécanisme fréquent où les groupes acides ou basiques d'une enzyme facilitent le transfert de protons durant la réaction, abaissant l'énergie d'activation nécessaire et accélérant la réaction.
81
Quels sont les groupes catalytiques impliqués dans la catalyse acido-basique?
Les résidus d'acides aminés aux propriétés acides ou basiques
82
Par quoi la vitesse de réaction est-elle influencée dans la catalyse acido-basique?
Par le pH, car il affecte l'état d'ionisation des groupes catalytiques de l'enzyme, et donc leur capacité à participer à la catalyse.
83
Donne des exemples de réactions qui sont catalysées par le mécanisme acido-basique
- Hydrolyse de peptides et d’esters
- Réactions avec phosphate
- Tautomérisations
- Additions sur les groupements carbonyles
84
Qu'est-ce que la tautomérisation cétone-énol?
Une forme cétone d'une molécule est convertie en sa forme énol par le transfert d'un proton (rx catalysée par acides ou bases de Brønsted).
Le transfert d’un proton d’un acide de Br⌀nsted abaisse énergie libre d’un état de transition. Réaction lente sans enzymes mais chimiquement possible.
85
Qu'est-ce que la mutarotation du glucose?
Le changement spontané entre les formes anomériques alpha et bêta du glucose en solution, qui peut être catalysé par des acides et des bases.
86
Quels résidus d'histidine jouent un rôle catalytique dans l'ARNase A de pancréas de bœuf?
His12 et His119 : agissent comme acide et base catalytiques.
87
Pourquoi les valeurs de pKa pour His12 et His119 sont-elles différentes dans l'ARNase A?
Parce que les acides aminés autour de His12 et His119 sont différents, ce qui affecte leur capacité à donner ou accepter des protons.
88
Comment la liaison du substrat influence-t-elle les valeurs de pKa dans l'ARNase A?
La liaison du substrat peut entraîner des changements dans l'environnement local des résidus d'histidine, affectant leur degré d'ionisation et modifiant ainsi les valeurs de pKa.
89
Qu'est-ce que la catalyse covalente?
Formation transitoire d'une liaison covalente entre l'enzyme (E) et le substrat (S) pour accélérer une réaction.
90
Quels sont les types de liaisons possibles dans la catalyse covalente?
Liaison à aminoacide (p. ex. S, H, C, D, K) et liaison à coenzyme (p. ex. thiamine pyrophosphate, pyridoxal phosphate).
91
Pouvez-vous donner un exemple de réaction de catalyse covalente?
La décarboxylation d’acétoacétate.
92
Qu'est ce que les métalloenzymes ? Quels sont les métaux impliqués dans les métalloenzymes?
Enzymes activés par des métaux.
Les ions métalliques tels que Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Co³⁺, et Mo sont couramment impliqués dans les métalloenzymes.
93
Quel est le rôle des ions métalliques dans la catalyse enzymatique?
Les ions métalliques aident à orienter les substrats, participent à des réactions d'oxydoréduction, et peuvent stabiliser ou masquer les charges négatives, agissant comme des « superacides ».
94
Quel ion métallique est essentiel pour l'anhydrase carbonique? Pourquoi est-il essentiel?
Zn²⁺, rend les molécules d'eau plus acides, facilitant l'attaque nucléophile et la conversion rapide de CO₂ en bicarbonate (HCO₃⁻) et un proton (H⁺).
95
Quel est le rôle de l'histidine 64 (His64) dans l'anhydrase carbonique?
His64 agit comme une base de Schiff éloignée, transférant des protons dans une cascade pour favoriser la catalyse.
96
Quels sont les rôles des acides aminés thréonine 199 (T199) et glutamate 106 (E106) dans l'enzyme anhydrase carbonique?
T199 et E106 sont essentiels pour stabiliser le bicarbonate (HCO₃⁻). Bien qu'ils ne participent pas directement à la catalyse, ils contribuent à la stabilisation de l'ion bicarbonate en le positionnant correctement pour faciliter l'attaque catalytique. Ils créent un environnement propice à la transformation du dioxyde de carbone (CO₂) en bicarbonate.
97
Pourquoi l'orientation stérique optimale est-elle cruciale pour l'efficacité enzymatique?
L'orientation stérique permet aux enzymes de positionner précisément les substrats pour les réactions, ce qui est plus important que la simple proximité pour accélérer les réactions.
98
Comment les enzymes favorisent-elles la réaction chimique?
Les enzymes stabilisent l'état de transition d'une réaction plus efficacement que les états des réactifs ou des produits, diminuant ainsi l'énergie d'activation nécessaire pour la réaction.
99
Qu'est-ce qu'une réaction sera plus rapide: avec un substituant R = H ou R = CH₃? Pourquoi?
CH₃
Dans le contexte de la catalyse enzymatique, un groupe méthyle (CH₃) peut mieux stabiliser l'état de transition par des interactions hydrophobes ou des effets stériques, ce qui peut diminuer l'énergie d'activation nécessaire pour la réaction et ainsi accélérer le processus catalytique.
100
Que sont les analogues de l'état de transition S‡ ?
Ce sont des molécules stables qui se comportent comme des inhibiteurs compétitifs.
101
Quelle approche est utilisée pour la conception de médicaments impliquant des analogues de l'état de transition ?
Concevoir des analogues de l'état de transition comme inhibiteurs compétitifs.
102
Pourquoi un inhibiteur peut-il être moins efficace que d'autres ?
Les différents inhibiteurs peuvent varier en efficacité en fonction de leur structure et de leur capacité à imiter l'état de transition.
103
Quel est le rôle du lysozyme ?
Le lysozyme dégrade la paroi des cellules bactériennes et est présent dans les cellules et les sécrétions des vertébrés.
104
Le lysosome hydrolyse quelles liaisons ?
Il hydrolyse la liaison glycosidique β(1→4) entre l'acide N-acétylmuramique (NAM) et la N-acétylglucosamine (NAG) et la chitine (poly-NAM).
105
Qu'est-ce qui stabilise la protéine lysozyme ?
Par des ponts Cys-Cys (HEWL – hen egg white).
106
Vrai ou Faux ? Le lysozyme accélère le clivage de peptidoglycane sur la paroi des cellules bactériennes ?
Vrai. Il accélère le clivage du peptidoglycane par un facteur de 10^8
107
Pourquoi l'étude de la structure du lysozyme est-elle importante ? Pourquoi est-il plus facile d'étudier avec un analogue du substrat ?
Permet de comprendre le mécanisme enzymatique. Les analogues de substrat facilitent l'étude des mécanismes enzymatiques en raison de leur imitation stable de l'état de transition.
108
Quel est le rôle de Glu35 et Asp52 dans le lysozyme ?
Ce sont des acides aminés du site actif impliqués dans la liaison du substrat ou des analogues de l'état de transition.
109
Quels sont les analogues du substrat et des inhibiteurs de lysozyme?
Oligosaccharides courts de NAG.
110
Quelle est la structure de lysozyme ?
(NAG)3.
111
Quelle est la structure modélisée de lysozyme utilisée dans l'analyse?
(NAG)6.
112
Quelles techniques ont été utilisées pour étudier le mécanisme du lysozyme ?
Les méthodes incluent l'analyse d'isotopes stables avec H2 18O identifier la liaison clivée, la mutagenèse des résidus critiques (E35 et D52), et la modification chimique en présence de substrat ("footprinting").
113
Quel est le rôle de la déformation du substrat ?
Toujours inconnue
114
Qu'est-ce qui est consistant avec la déformation ?
Énergie de liaison des saccharides.
EXPLICATION
Le lysozyme agit en coupant les liaisons glycosidiques dans la paroi cellulaire des bactéries. Pour ce faire, il doit lier des saccharides (comme le N-acétylmuramique et le N-acétylglucosamine) présents dans le peptidoglycane de la paroi cellulaire. Lorsque ces saccharides se lient au site actif du lysozyme, l'enzyme les force dans une conformation qui n'est pas leur état de repos naturel — c'est la déformation. Cette conformation forcée ressemble à l'état de transition de la réaction de coupure, qui est un état instable et de haute énergie que la liaison glycosidique doit atteindre pour être hydrolysée. L'énergie de liaison des saccharides au lysozyme doit être suffisante pour induire et maintenir la déformation structurelle nécessaire à la catalyse, sans quoi l'efficacité de l'enzyme serait réduite.
115
Quel est l'inhibiteur similaire à l'état de transition ?
La lactone de NAG.
116
Qu'est ce que les protéases à sérine ?
Classe d'enzymes qui catalysent le clivage spécifique des liaisons peptidiques dans les protéines. Possèdent un résidu de sérine essentiel dans leur site actif qui joue un rôle clé dans le mécanisme catalytique. Impliquées entre autres dans la digestion des protéines (trypsine, chymotrypsine et élastatse au pancréas).
117
Comment fonctionne la chymotrypsine ?
La chymotrypsine fonctionne comme une protéase et une estérase, avec une réaction se déroulant en deux phases.
118
Quel est le modèle mécanistique de la chymotrypsine ?
Le mécanisme "Bi Bi Ping-Pong". C'est un modèle mécanistique décrivant la réaction en deux étapes de la chymotrypsine où un produit est libéré avant que le second substrat ne se lie.
119
Comment identifie-t-on les résidus catalytiques dans les enzymes ?
Par l'application d'un inhibiteur covalent pour le marquage, comme le DIPF pour Ser-195, résultant en une inactivation irréversible de l'enzyme.
120
Pourquoi est-ce que d’autres aminoacides Ser ne réagissent pas avec DIPF?
DIPF est un inhibiteur spécifique qui cible spécifiquement la sérine active sans affecter d'autres résidus de sérine dans la protéine. D’autres aminoacides Ser ne réagissent pas avec DIPF, car ils ne sont tout simplement pas accessibles de la même manière que le résidu de sérine actif.
121
Que fait le DIPF à l'acétylcholinestérase ?
Inactive l'acétylcholinestérase, perturbant ainsi la transmission neuronale à travers les synapses.
122
Quel rôle joue l'acétylcholine dans le corps ?
Neurotransmetteur
123
Quel rôle joue His-57 dans la chymotrypsine ?
His-57 fait partie du site actif de la chymotrypsine et contribue à son activité catalytique.
124
Comment identifie-t-on l'interaction entre His-57 et l'analogue du substrat TPCK ?
L'interaction est identifiée par marquage d'affinité avec TPCK et par analyse de cartes de peptides ou spectrométrie de masse.
125
Quels résidus sont présents au site actif des protéases à sérine telles que la trypsine ?
Asp, Ser et His sont présents au site actif.
126
Comment a-t-on obtenu la structure de la trypsine ?
La structure a été obtenue par cristallographie à rayons X.
127
Quels acides aminés forment la triade catalytique de la chymotrypsine et agissent-ils seuls ?
His-57, Ser-195. Ne fonctionnent pas seuls ; d'autres acides aminés contribuent à l'activité enzymatique (ex: Asp-102).
128
Qu'est-ce qu'un zymogène ?
Un zymogène ou proenzyme est une enzyme synthétisée dans un état inactif, qui est activée par autocatalyse ou par d'autres enzymes.
129
Pourquoi les protéases sont-elles synthétisées dans un état inactif ?
Pour éviter l'autocatalyse et la dégradation potentielles des protéines intracellulaires.
130
Décrit l'évolution des mécanismes enzymatiques des protéases
Structure conservée, mais séquence des acides aminés varie : évolution convergente
(pas homologie de séquence)
131
Qu'est-ce que l'hémisynthèse?
La synthèse d'une molécule à partir de composés naturels possédant déjà une partie de la molécule visée.
132
Quel est le but principal des étapes de la conception de médicaments ?
Le but principal de la conception de médicaments est d'identifier des molécules dites « structures guides ».
133
Qu'est-ce qu'une approche de criblage dans l'industrie pharmaceutique ?
C'est une méthode de criblage de librairies de petites molécules pour identifier des composés avec un potentiel thérapeutique.
134
Quelles sont les caractéristiques des petites molécules typiques utilisées dans les criblages ?
Les petites molécules utilisées dans les criblages ont typiquement un poids moléculaire de moins de 500 Daltons.
Avantages de ces composés : plus facilement synthétisables, plus stables chimiquement et caractérisation facilitée. Permettent une synthèse à large échelle à faibles coûts.
135
Quels sont les avantages des criblages à haut débit ?
Ils permettent de tester des milliers de molécules rapidement pour un processus biologique défini et facilitent la synthèse à large échelle de composés à faibles coûts.
136
Quelles sont les étapes du processus itératif en conception de médicaments ?
Les étapes incluent la cible biologique, les librairies de molécules, le criblage, l'identification des molécules candidates, les études ADMET (absorption, distribution, métabolisme, excrétion et toxicité), la cross-validation, la synthèse de la structure guide et l'évaluation biologique.
137
Quelles sont les étapes du processus itératif en conception de médicaments ?
Les étapes incluent la cible biologique, les librairies de molécules, le criblage, l'identification des molécules candidates, les études ADMET (absorption, distribution, métabolisme, excrétion et toxicité), la cross-validation, la synthèse de la structure guide et l'évaluation biologique.
138
Quels sont les objectifs de la modélisation moléculaire dans la conception de médicaments ?
La modélisation moléculaire vise à évaluer les propriétés biologiques des molécules, accélérer la découverte de nouvelles molécules, réduire les coûts associés et prédire des paramètres importants comme le passage de la barrière hémato-encéphalique.
139
Quelles sont les deux approches méthodologiques de la modélisation moléculaire ?
Les deux approches sont : basées sur la structure de la cible biologique et basées sur le ligand.
140
En quoi consiste la modélisation moléculaire basée sur la structure ?
Elle se base sur l'analyse structurale de la cible biologique pour identifier les sites clés importants pour la fonction biologique et nécessite une validation in vitro ou ex vivo pour confirmer les effets réels.
141
Quelle est la limite de la modélisation moléculaire basée sur la structure ?
La conception d'une molécule qui « fit » dans une structure précise, mais qui peut mal prédire le comportement du système biologique dans son ensemble.
142
Donne des exemples de molécules biologiques ? D'où proviennent-elles ?
* Exemples : insuline, hormone de croissance, anticorps monoclonaux, vaccins, peptides
* Issus de la recherche mécanistique : la compréhension des voies de signalisation ou des mécanismes intracellulaires permet de développer des outils pour les moduler
143
Quel est l'avantage des biotechnologies dans le développement de médicaments ?
Elles permettent de développer des thérapies plus ciblées et sont issues de la compréhension des voies de signalisation ou des mécanismes intracellulaires.
144
Quels sont les inconvénients des biotechnologies dans le développement de médicaments ?
- Grosses molécules, coût élevé, souvent moins stables et besoin de conditions d’entreposage particulières (température, abri lumière...)
145
Pourquoi les essais cliniques sont-ils nécessaires dans le développement de médicaments ?
Essais cliniques chez l'Homme = dernière étape avant l'approbation d'un médicament
Ils sont nécessaires pour tester la sécurité et l'efficacité des médicaments chez l'humain après les tests in vitro puis chez les animaux (fiables mais ne reproduisent pas toujours ce
qui se passe chez l’humain).
146
Comment sont structurées les phases des essais cliniques ?
Les essais cliniques sont structurés en trois phases principales, où la complexité et les coûts augmentent progressivement.
1. Tests sur volontaires sains (10-200)
2. Tests sur petit nombre de malades (100-500)(Tests en simple aveugle)
3. Tests sur grand nombre de malades (1000-5000) (Tests en double aveugle)
147
Qu'est-ce que signifie 'Tests en simple aveugle' dans les essais cliniques?
Les patients ne savent pas s'ils reçoivent le médicament ou un placebo.
148
Qu'est-ce que signifie 'Tests en double aveugle' dans les essais cliniques?
Ni les patients ni les médecins ne savent qui reçoit le médicament ou le placebo.
149
Fournis une explication de la rapidité avec laquelle les vaccins contre la COVID-19 ont été développés
Le résultat d'un effort concerté mondial, d'une collaboration sans précédent entre les différentes parties prenantes, de l'engagement de milliers de volontaires, d'un financement solide et d'une capacité de fabrication agile.
150
Qu'est-ce que la pharmacocinétique?
La pharmacocinétique étudie comment le corps affecte une drogue depuis son absorption jusqu'à son élimination, en passant par la distribution et le métabolisme.
151
Quels sont les quatre processus principaux de la pharmacocinétique ?
Absorption, Distribution, Métabolisme, Élimination.
152
Pourquoi est-il important que les molécules traversent des membranes cellulaires ?
Pour qu'un médicament soit efficace, ses molécules (dont les propriétés physicochimiques sont donc importantes) doivent être capables de traverser des membranes cellulaires pour atteindre leur site d'action.
153
Qu'est-ce que l'absorption en pharmacocinétique?
Le transfert du médicament du site d'administration vers la circulation sanguine.
154
Quel est le but principal du métabolisme?
Faciliter l'excrétion d'un médicament.
155
Que peut faire le métabolisme à un médicament?
Il peut l'activer (ex: pro-drogue).
156
Pourquoi les médicaments doivent passer par le foie avant leur élimination ?
Beaucoup de médicaments sont hydrophobes (apolaires liposolubles), et une des voies majeures d’excrétion est l’urine, qui requière des molécules solubles dans une solution aqueuse. Le foie va les bio-transformer pour les rendre polaires hydrosolubles.
157
Quelle est la cinétique de la plupart des réactions métaboliques?
La cinétique de Michaelis-Menten.
158
Dans quelle condition la vitesse de métabolisme est directement proportionnelle à la concentration de médicament?
Quand la concentration de médicament est de loin inférieure au Km (la majorité des cas cliniques).
159
Dans quelle condition l'enzyme est saturée et la vitesse de métabolisme est constante?
Quand la concentration de médicament dépasse largement le Km (rare).
160
Quels sont les deux principaux mécanismes de modification des médicaments par le foie?
Phase I : réactions permettant d’introduire des groupements plus polaires, par exemple par oxydation, réduction ou hydrolyse. Ces réactions sont effectuées par cytochromes P450
Phase II : réactions de conjugaison, par exemple avec un acide glucuronique, acide sulfurique, acide acétique... rendent le composé plus polaire. La glucuronidation est le mécanisme le plus courant.
(Les phases I et II peuvent se faire en combinaison ou séparément, et pas forcément dans l’ordre I puis II)
161
Qu'est-ce que les cytochromes P450 ?
Les cytochromes P450 sont une superfamille d'enzymes contenant un noyau hème, impliquées dans le métabolisme des médicaments chez presque tous les organismes vivants. Ils aident à gérer les molécules toxiques pour l’organisme.
162
Comment les cytochromes P450 influencent-ils le métabolisme des médicaments ?
Différents CYP ont des spécificités pour des substrats variés et peuvent donc métaboliser différents médicaments.
163
Comment sont nommés les différents isoformes de cytochromes P450?
CYP suivi par un nombre indiquant la famille et une lettre majuscule indiquant la sous-famille, puis un dernier nombre. Exemple : CYP2D6.
164
Pourquoi est-il déconseillé de prendre certains aliments en même temps que certains médicaments?
Certains aliments peuvent moduler l'activité des cytochromes, ce qui peut affecter le métabolisme des médicaments. Ex: pamplemousse
165
Quel est l'effet si un médicament augmente l'expression d'un cytochrome métabolisant un deuxième médicament?
Le deuxième médicament sera métabolisé davantage, ce qui pourrait diminuer son efficacité.
166
Combien de cytochromes P450 sont responsables du métabolisme d'environ 90% des médicaments?
7.
167
Que peuvent causer les nombreux variants génétiques au sein des individus pour les cytochromes P450 dans le métabolisme des médicaments?
Des profils différents de métabolisme de certains médicaments.
168
Quelle est la voie majeure d'excrétion des médicaments?
Les reins, via l'urine.
169
Quel est l'impact de l'insuffisance rénale sur l'élimination des médicaments?
Risque d'accumulation et d'augmentation de la toxicité/effets secondaires.
170
Quelles sont les autres voies d'excrétion des médicaments?
La bile, les intestins, les poumons, le lait maternel.
171
Quels types de médicaments sont principalement éliminés par les poumons?
Les gaz anesthétiques comme le desflurane.
172
Qu'est-ce que la pharmacodynamie?
La description des actions d'un médicament sur le corps et son mécanisme d'action.
173
Qui a énoncé les 5 règles pour éviter le développement de molécules difficiles à absorber? Quelles sont-elles (facultatif) ?
Lipinski.
* Posséder moins de 5 donneurs de liaisons hydrophobes (somme des groupements OH et
NH)
* Posséder moins de 10 accepteurs de liaisons hydrogènes (somme des atomes N et O)
* Valeur de log P inférieure à 5 (solubilité)
* pK compris entre 6 et 8 (veut que le médicament soit sous forme non ionisée aux pH physiologiques pour traverser les membranes, et sous forme ionisée pour lier les récepteurs)
En somme : il faut un compromis entre une molécule ni trop lipophile, ni trop hydrophile
174
Vrai ou Faux ? Certains médicaments peuvent inhiber un CYP en particulier.
Vrai. Cela peut causer la toxicité. Il y a aussi des aliments qui peuvent moduler l'activité des CYP.
175
Définit ce que sont des réactions endergonique et exergonique
• De nombreux processus nécessaires au maintien de la vie sont endergoniques, c’est-à-dire que ce sont des réactions qui nécessitent un apport d’énergie.
• L’oxydation des nutriments, elle, est exergonique, elle apporte un surplus d’énergie.
176
C’est quoi le voies métaboliques ?
• Ce sont des séries de réactions enzymatiques qui se font à la suite
les unes des autres
• Elles forment des produits spécifiques (métabolites)
177
Que sont les métabolites ?
• On nomme « métabolites » les substrats, intermédiaires et produits
178
Quelles sont les 5 caractéristiques des voies métaboliques ?
1. Voies sont irréversibles
2. Anabolisme et catabolisme
utilisent des voies différentes
3. Réaction d’engagement des voies
métaboliques
4. Régulation
5. Compartimentation
179
Est ce que chaque réaction de la voie métabolique est irréversible ?
Bien que des étapes d’une voie métabolique puissent s’effectuer dans les deux sens (réversible), les voies métaboliques dans leur ensemble sont irréversibles car au moins une réaction irréversible impose le sens global de la voie.
180
Quelle est la réaction d’engagement dans la voie métabolique ?
Première réaction : étape limitante
Cette réaction force le sens de la voie
Vitesse lente
Ce sont généralement des réactions exergoniques, donc qui nécessiteraient un apport important en énergie pour revenir en arrière.
Si un des intermédiaires d’une voie métabolique s’accumule en grande quantité, cela met une presssion pour aller dans la direction inverse.
181
Pourquoi réguler les voies ?
• Pour produire seulement lorsque requis (évite la synthèse inutile de métabolites)
• Pour éviter les cycles futiles (lorsque coexistence de voies qui vont dans directions opposées) qui consomment de l’ATP par exemple.
182
Pour réguler les voies métaboliques il est possible d’affecter 2 grandes catégories, quelles sont-elles?
La quantité de substrat et l’activité des enzymes (+ il en a, + y a de produits)
183
Qu’est ce que la rétroinhibition allostérique ?
Si un métabolite en aval s’accumule en excès, il peut se lier à une des enzymes précédentes et agir en tant qu’inhibiteur.
184
Vrai ou Faux ? La compartimentation des voies métabolique est spécifique aux procaryotes.
Faux. Elle est spécifique aux eucaryotes.
185
Qu’est ce que la compartimentation des voies métaboliques ?
• Le transport membranaire (protéines de transport) est essentiel à la compartimentation : il faut que les substrats se rendent dans le bon compartiment, et que le produit se rende à l’endroit où il sera utilisé au final.
186
Quel est le principe général du marquage avec isotopes ?
Le marquage avec isotopes consiste à introduire un isotope dans une molécule afin d'étudier son métabolisme central. L'analyse des molécules contenant l'isotope permet de voir comment la molécule originale a été modifiée au cours des processus métaboliques.
187
Pourquoi utilise-t-on des isotopes dans la recherche biomédicale ?
Les isotopes sont utilisés pour tracer les voies métaboliques, permettant ainsi de comprendre comment les composants centraux du métabolisme comme les lipides, l'ADN, l'ARN et les protéines sont synthétisés et distribués dans l'organisme.
188
Quel a été l'un des premiers succès du marquage avec isotopes radioactifs ?
L'une des premières réussites fut la compréhension d'une voie métabolique en 1945 grâce à la découverte de la provenance des atomes d'azote de l'hème.
189
Comment a-t-on déterminé que la glycine est un précurseur de l'hème ?
Des rats ont été nourris avec des aliments contenant des atomes d'azote marqués à l'azote 15N. L'hème isolé du sang des animaux contenait du 15N uniquement si les animaux avaient reçu de la glycine marquée, ce qui a permis de conclure que la glycine marquée à l'azote 15N est un précurseur de la synthèse de l'hème.
190
Quel est l'avantage principal du marquage isotopique ?
Le marquage isotopique ne modifie pas les propriétés chimiques de la molécule marquée, contrairement à un marquage chimique.
191
Qu'est-ce qu'un isotope ?
Un isotope est un atome qui a le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons dans son noyau.
192
Quelle est la différence entre les isotopes stables et instables ?
Les isotopes stables ne subissent pas de désintégration radioactive, tandis que les isotopes instables se désintègrent en émettant des particules subatomiques et des radiations avec des énergies caractéristiques.
193
Comment détecte-t-on les isotopes stables et instables ?
Les isotopes stables peuvent être détectés par RMN (résonance magnétique nucléaire) ou spectrométrie de masse.
Les isotopes instables, étant radioactifs, peuvent être détectés par des compteurs Geiger, des compteurs à scintillation ou par autoradiographie.
194
Qu'est-ce que la RMN et à quoi sert-elle ?
La RMN est une technique utilisée pour détecter des isotopes spécifiques en se basant sur leur spin nucléaire caractéristique. Le spectre RMN d'un noyau va varier avec son environnement immédiat, ce qui permet l'étude de la structure des molécules et de leur environnement.
195
Comment la RMN peut-elle être appliquée en médecine ?
La RMN a été adaptée pour étudier le métabolisme énergétique de certains tissus dans des organismes entiers sans chirurgie, utilisée par exemple dans les IRM (Imagerie par Résonance Magnétique).
196
Quels isotopes peuvent être détectés par RMN ?
La RMN permet la détection d'isotopes tels que le deutérium (2H), le carbone 13 (13C), l'azote 15 (15N), et le phosphore 31 (31P).
197
Quelle est la différence entre les isotopes stables et radioactifs en termes de présence naturelle et de demi-vie ?
Les isotopes stables ont une présence naturelle et ne se désintègrent pas, alors que les isotopes radioactifs ont des demi-vies qui indiquent la durée nécessaire pour que la moitié d'un échantillon se désintègre.
198
Comment calcule-t-on la demi-vie d'un isotope radioactif ?
La demi-vie (t1/2) est calculée en utilisant la formule t1/2 = ln(2) / k, où k est la constante de vitesse de désintégration spécifique à chaque isotope radioactif.
199
Que contiennent les bases de données génomiques en bio-informatique (ex : KEGG, Expasy, Genbank) ?
Les bases de données génomiques contiennent des séquences d'ADN, des gènes, et les génomes des organismes.
200
Quel est l'objectif de la prédiction du métabolisme d'un organisme en bio-informatique ?
La prédiction du métabolisme d'un organisme vise à comprendre comment les gènes et les protéines interagissent pour former les voies métaboliques qui déterminent la fonction biologique.
