BIOCHIMIE ET REACTIONS CELLULAIRES
Partie 3: Enzymologie
I. Introduction:
A) Généralités:
Une enzyme est une protéine possédant une activité catalytique. C’est dont un catalyseur
capable d’augmenter la vitesse d’une réaction, en augmentant la probabilité qu’une réaction
chimique se fasse. Ainsi, elle facilite une réaction chimique. Une enzyme permet d’obtenir un
produit à partir d’un substrat en s’y liant. Une enzyme est caractéristique car elle est:
• spéci que du substrat
• spéci que de la réaction catalysée
• dans des conditions spéci ques
B) Nature des enzymes:
Une enzyme est une protéine d’environ 100 à 10 000 acides aminés soit 10 000<MM<104 g/mol.
Elle est constituée d’un ou plusieurs sous-unités et de co-facteurs inorganiques (Fe2+/Ca2+/
ZN2+) ou organiques. Une co-enzyme est une molécule qui s’associe aux enzymes seulement
pendant la catalyse, c’est une liaison transitoire. D’autres sont liées de façon covalence aux
enzymes, via le groupement prothétique. Les co-enzymes peuvent être impliquées dans:
• l’oxydo-réduction:
→co-enzyme nicotiniques: dérivé de la vitamine B3, NAD+/NADH,H+, NADP+NADPH, liaison
transitoire au moment de la catalyse
→co-enzyme aviniques: dérive de la vitamine B2, FAD/FADH2, groupement prosthétique
→co-enzyme ferroporphyriques: non dérivé d’une vitamine, groupement prosthétique qu’on
trouve au niveau des cytochromes
• le transfert de groupement
→co-enzyme A: permet le transfert du groupement acyl (R-C=O) d’une molécules à une autre,
liaison transitoire
Pour fonctionner, il n’y a aucune dénaturation de l’enzyme, c’est-à-dire aucune modi cation de
structure car sinon on aurait une perte de fonction.
Pour dénaturer, il faut élever la température, changer le pH, ajouter des détergents etc.
C) Classi cation des enzymes:
Une enzyme EC possède une nomenclature à quatre chi res:
• 1er chi re: varie de 1 à 6 selon la classe de l’enzyme, il est donné en fonction du type de
réaction catalysée
→classe 1: oxydo-réductase: transfert d’électrons
→classe 2: trasnférase: transfert d’un groupement d’une molécule à une autre
→classe 3: hydrolase: hydrolyse: clivage d’une molécule en deux et nécessité d’une molécule
d’eau qui se lie à un des groupements de la molécule qui a été clivée
→classe 4: lyase: permet l’addition ou suppression de groupement à des doubles liaisons
→classe 5: isomérase: transfert d’un groupement à l’intérieur d’une même molécule
→classe 6: ligase: formation de liaisons simples avec besoin d’ATP
D) Principes généraux qui gouvernent les réactions enzymatiques:
Les enzymes sont:
• spéci ques du substrat et de la réaction: dans le site actif, on a:
→le site de liaison: où les chaînes latérales des acides aminés vont lier le substrat
→le site catalytique: où d’autres acides aminés vont transformés le substrat en produit
Le co-acteur se trouve proche du site actif.
• capables d’augmenter la vitesse de réaction chimique: la vitesse est égale à:
fififf fl fi ff fi
, →la concentration en substrat qui disparait par unité de temps
→la concentration en produit qui apparait par unité de temps
Les lois chimiques en présence ou absence de l’enzyme ne changent pas: A+B=C //
A+B+enzyme=C
Les réactions chimiques sont dites spontanées si:
• le réactif est en contact avec un autre
• l’orientation des réactifs est correcte
• l’énergie d’activation est su sante
L’enzyme favorise le contact et l’orientation des réactifs mais diminue l’énergie d’activation.
L’énergie d’activation est l’énergie qui permet aux molécules de passer d’un état fondamental à
un état de transition pour qu’elles puissent réagir, c’est le moment où les réactifs commencent à
devenir des produits. Plus elle est élevée, plus la réaction est di cile.
La conformation dépend de:
• la distance entre les atomes
• des angles entre les atomes
• la répartition des nuages d’électrons
L’énergie d’activation permet de modi er la conformation pour que la réaction est lieu.
L‘enzyme permet de diminuer la distance entre l’état fondamental et l’état excité, c’est-à-dire de
diminuer l’énergie d’activation pour rendre la réaction plus facule.. L’enzyme oblige le substrat à
se déformer jusqu’à atteindre la conformation de l’état de transition.
II. La cinétique enzymatique:
études cinétique in vitro: but d’étudier le fonctionnement des enzymes, notamment les vitesses
enzymatiques et les constantes Vmax et km
rappels: vitesse et ordre d’une réaction chimique:
-vitesse d’une réaction d’ordre 1: S→P: di érence de la concentration de S ou P / en fonction du
temps
si Substrat disparait la di érence est négative, on ajoute - devant [S]
si Produit apparait la réaction est positive
v=-d[S]/dt=d[P]/dt soit v=k[S] en mol/L/s ou mol/L/mi
k est une constante en sec ou mi
-vitesse d’une réaction d’ordre 2: A + B→ C ou 2A→
v= proportionnelle à concentration en A et en B ou proportionnelle à la concentration en A au carré:
soit v=k[A][B] ou=k[A]2
-vitesse d’une réaction d’ordre 0:
la vitesse est une constante, elle ne dépend pas de concentration, elle est maximale: Vmax
A) E et de la concentration en substrat sur la vitesse des réactions catalysées:
expérience:
on met dans 5 tubes di érents: la même concentration d’enzyme + concentrations di érentes en
substrat
on se met dans les conditions optimales pout travailler enzymes: pH optimal, 37°C + cofacteur si
besoin
pour mesurer la vitesse, on mesure la quantité dans chaque tube c’est-à-dire l’apparition de
produit en fonction du temps
on obtient un graphe:
unités graphe: voir diapo envoyer chloé
ff
ffff ffi
n
fi ff n
D
ffi ff
Partie 3: Enzymologie
I. Introduction:
A) Généralités:
Une enzyme est une protéine possédant une activité catalytique. C’est dont un catalyseur
capable d’augmenter la vitesse d’une réaction, en augmentant la probabilité qu’une réaction
chimique se fasse. Ainsi, elle facilite une réaction chimique. Une enzyme permet d’obtenir un
produit à partir d’un substrat en s’y liant. Une enzyme est caractéristique car elle est:
• spéci que du substrat
• spéci que de la réaction catalysée
• dans des conditions spéci ques
B) Nature des enzymes:
Une enzyme est une protéine d’environ 100 à 10 000 acides aminés soit 10 000<MM<104 g/mol.
Elle est constituée d’un ou plusieurs sous-unités et de co-facteurs inorganiques (Fe2+/Ca2+/
ZN2+) ou organiques. Une co-enzyme est une molécule qui s’associe aux enzymes seulement
pendant la catalyse, c’est une liaison transitoire. D’autres sont liées de façon covalence aux
enzymes, via le groupement prothétique. Les co-enzymes peuvent être impliquées dans:
• l’oxydo-réduction:
→co-enzyme nicotiniques: dérivé de la vitamine B3, NAD+/NADH,H+, NADP+NADPH, liaison
transitoire au moment de la catalyse
→co-enzyme aviniques: dérive de la vitamine B2, FAD/FADH2, groupement prosthétique
→co-enzyme ferroporphyriques: non dérivé d’une vitamine, groupement prosthétique qu’on
trouve au niveau des cytochromes
• le transfert de groupement
→co-enzyme A: permet le transfert du groupement acyl (R-C=O) d’une molécules à une autre,
liaison transitoire
Pour fonctionner, il n’y a aucune dénaturation de l’enzyme, c’est-à-dire aucune modi cation de
structure car sinon on aurait une perte de fonction.
Pour dénaturer, il faut élever la température, changer le pH, ajouter des détergents etc.
C) Classi cation des enzymes:
Une enzyme EC possède une nomenclature à quatre chi res:
• 1er chi re: varie de 1 à 6 selon la classe de l’enzyme, il est donné en fonction du type de
réaction catalysée
→classe 1: oxydo-réductase: transfert d’électrons
→classe 2: trasnférase: transfert d’un groupement d’une molécule à une autre
→classe 3: hydrolase: hydrolyse: clivage d’une molécule en deux et nécessité d’une molécule
d’eau qui se lie à un des groupements de la molécule qui a été clivée
→classe 4: lyase: permet l’addition ou suppression de groupement à des doubles liaisons
→classe 5: isomérase: transfert d’un groupement à l’intérieur d’une même molécule
→classe 6: ligase: formation de liaisons simples avec besoin d’ATP
D) Principes généraux qui gouvernent les réactions enzymatiques:
Les enzymes sont:
• spéci ques du substrat et de la réaction: dans le site actif, on a:
→le site de liaison: où les chaînes latérales des acides aminés vont lier le substrat
→le site catalytique: où d’autres acides aminés vont transformés le substrat en produit
Le co-acteur se trouve proche du site actif.
• capables d’augmenter la vitesse de réaction chimique: la vitesse est égale à:
fififf fl fi ff fi
, →la concentration en substrat qui disparait par unité de temps
→la concentration en produit qui apparait par unité de temps
Les lois chimiques en présence ou absence de l’enzyme ne changent pas: A+B=C //
A+B+enzyme=C
Les réactions chimiques sont dites spontanées si:
• le réactif est en contact avec un autre
• l’orientation des réactifs est correcte
• l’énergie d’activation est su sante
L’enzyme favorise le contact et l’orientation des réactifs mais diminue l’énergie d’activation.
L’énergie d’activation est l’énergie qui permet aux molécules de passer d’un état fondamental à
un état de transition pour qu’elles puissent réagir, c’est le moment où les réactifs commencent à
devenir des produits. Plus elle est élevée, plus la réaction est di cile.
La conformation dépend de:
• la distance entre les atomes
• des angles entre les atomes
• la répartition des nuages d’électrons
L’énergie d’activation permet de modi er la conformation pour que la réaction est lieu.
L‘enzyme permet de diminuer la distance entre l’état fondamental et l’état excité, c’est-à-dire de
diminuer l’énergie d’activation pour rendre la réaction plus facule.. L’enzyme oblige le substrat à
se déformer jusqu’à atteindre la conformation de l’état de transition.
II. La cinétique enzymatique:
études cinétique in vitro: but d’étudier le fonctionnement des enzymes, notamment les vitesses
enzymatiques et les constantes Vmax et km
rappels: vitesse et ordre d’une réaction chimique:
-vitesse d’une réaction d’ordre 1: S→P: di érence de la concentration de S ou P / en fonction du
temps
si Substrat disparait la di érence est négative, on ajoute - devant [S]
si Produit apparait la réaction est positive
v=-d[S]/dt=d[P]/dt soit v=k[S] en mol/L/s ou mol/L/mi
k est une constante en sec ou mi
-vitesse d’une réaction d’ordre 2: A + B→ C ou 2A→
v= proportionnelle à concentration en A et en B ou proportionnelle à la concentration en A au carré:
soit v=k[A][B] ou=k[A]2
-vitesse d’une réaction d’ordre 0:
la vitesse est une constante, elle ne dépend pas de concentration, elle est maximale: Vmax
A) E et de la concentration en substrat sur la vitesse des réactions catalysées:
expérience:
on met dans 5 tubes di érents: la même concentration d’enzyme + concentrations di érentes en
substrat
on se met dans les conditions optimales pout travailler enzymes: pH optimal, 37°C + cofacteur si
besoin
pour mesurer la vitesse, on mesure la quantité dans chaque tube c’est-à-dire l’apparition de
produit en fonction du temps
on obtient un graphe:
unités graphe: voir diapo envoyer chloé
ff
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D
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