Qu’est-ce qu’une enzyme
Catalyseur biologique (presque tjs une protéine) qui permet accélérer les rx chimiques sans être consommée
Caractéristiques fondamentales des enzymes (5)
- ne modifie pas l’équilibre de la rx seulement la vitesse
- très spécifique (lié à un substrat en particulier)
- conditions douces: température et pH physiologiques
- enzymes ont un site actif où se lient les substrats par liaison faible (hydrogène, ionique, Van der Waals)
- grande affinité = très efficace meme à très faible concentration
Quoi un catalyseur
Augmente la vitesse de rx en abaissant l’énergie d’activation
Intéragit avec les molécules pour qu’elles soient plus susceptible d’atteindre l’état de transition
Puisque plus de molécules atteignent état de transition = plus de produit donc enzyme accélère la rx
Aucune modification sur la variation nette d’énergie libre
Sans enzymes, les rx métaboliques seraient trop lentes pour soutenir la vie
Quoi isozyme
Plusieurs enzymes qui catalysent la mm réaction
Décrire le rôle des cofacteurs et coenzymes
Certaines enzymes nécessitent des molécules auxiliaires pcq les chaînes latérales ne peuvent fournir les groupes catalytiques
Molécules auxiliaires:
Cofacteurs inorganiques: ions métalliques
Coenzyme organique: dérivés de vitamines
1. Cosubstrat: liés temporairement
2. Groupes prosthétiques: lisé de façon permanente
Expliquer les mécanismes chimiques de la catalyse enzymatique
- Catalyse acide-base: don ou acceptation de protons
- Catalyse covalente: formation temporaire d’un lien covalent enzyme-substrat
- Catalyse par ions métalliques: stabilise les charges, participe au transfert d’électrons
- Effet de proximité et d’orientation: rapproche et aligne les réactifs
- Stabilisation de l’état de transition: interaction maximale au point critique de la réaction
Expliquer le modèle clé-serrure et ses limites
Clé-serrure: substrat parfaitement adapté au site actif à la façon d’une clé dans une serrure
limites: n’explique pas comment un site actif peut aussi s’adapter au produit de la catalyse et n’explique pas comment un inhibiteur d’enzymes peut aussi se fixer fermenement dans le site actif
Expliquer la notion d’état de transition
Rx passe par un état de transition instable et énergétique au maximum
Enzyme diminue en stabilisant cet état, plus de molécules atteignent la barrière énergétique
Résultat: rx plus rapide sans changement du deltaG total
Inhibiteur
Substance non réactive qui mime l’état de transition se fixe à l’enzyme et bloque son activité catalytique
Cinétique enzymatique
Étude mathématique de l’activité enzymatique = quantification de la vitesse et de la spécificité d’une réaction enzymatique
Facteurs influençant la vitesse d’une rx enzymatique
- Concentration en substrat (S): augmente la vitesse jusqu’à saturation
- Concentration en enzyme (E): proportionnelle à la vitesse
- Constantes physiques (pH et T)
- pH: modifie la charge des a.a du site actif (optimum autour de 7)
- température: accélère jusqu’à température optimale (37) au delà = dénaturation de l’enzyme - Effets allostériques en présence d’effecteurs: enzymes oligomériques sont régulés par inhibition ou activation
Équation de Michaelis-Menton et explication
Km: [S] pour laquelle Vo=1/2Vmax
Km sert de mesure d’affinité d’une enzyme pour un substrat
Hausse affinité = baisse de Km pcq besoin de moins de S pour que la rx s’active
Équation de Vmax
Vmax = Kcat[E]t
Kat est la constante catalytique
Proportionnel au nb de réactions que peut effectuer une molécule d’enzyme par unité de temps quand enzyme saturé de substrat
pourquoi effet de proximité et d’orientation est important
permet de rentre catalyse efficace
rapprochement étroit entre les groupes de réactifs ce qui permet d’augmenter la quantité de collisions ce qui peut mener à une réaction
et la fixation des substrats à l’enzyme baisse leur rotation ce qui permet une orientation favorable pour la réaction
Distinguer les différents types d’inhibition enzymatique
A. Inhibition irréversible
Liaison covalente permanente avec l’enzyme = inactivation
Pénicilline, aspirine
B. Inhibition réversible
Compétitif ou non
Dissociation rapide du complexe enzyme-inhibiteur
Type inhibition réversible
Compétitive: inhibiteur ressemble au substrat se lie au site actif (diminue affinité)
Incompétitive: inhibiteur se lie au complexe ES, affecte exclusivement l’activité catalytique
Non compétitive: Se lie sur un site différent que le substrat, interfere avec la transformation de ES en EP,
Expliquer les principes de la régulation enzymatique
Cellules régulent les enzymes pour ajuster le métabolisme
- rétro-inhibition: produit final inhibe une enzymes en amont
- activation allostériques: un ligand se fixe à distance du site actif = changement de conformation qui augmente l’activité
- inhibition allostérique: meme principe mais diminue l’activité
Importance physiologique et clinique des enzymes
Essentielle à la vie: catalysant digestion, respiration, détoxification
En pathologie:
- enzymes spécifiques servent de biomarqueurs
- défauts enzymatiques entraînent des maladies métaboliques
décrire les variations de concentration de E,S, ES, P, Et pendant une réaction enzymatique
