Enzymologie: propriétés, spécificités et structure

Thèmes abordés

Enzymologie, réactions enzymatiques, propriétés des enzymes, cinétique enzymatique, chymotrypsine

Résumé du document

Une des caractéristiques fondamentales des enzymes est leur spécificité comparativement aux catalyseurs chimiques. D'où la notion du site actif d'une enzyme.
On peut considérer que le site actif comporte deux sites voisins :
- Un site de fixation du substrat ou de reconnaissance : spécificité de substrat.
- Un site responsable de la réalisation de la réaction chimique ou le site catalytique : Spécificité de réaction.

Extraits

[...] Cinétique enzymatique La cinétique d'une réaction enzymatique = Etude de la vitesse de la réaction et des paramètres susceptibles de la modifier V.1. Vitesse d'une réaction enzymatique La vitesse d'une réaction enzymatique est la quantité de substrat transformé (ou de produit apparu par unité de temps Unité du système international = katal (kat) = 1 mole de substrat consommée par seconde Unité internationale = 1 μmole de substrat consommée par minute 1 UI = nmol/min = 1 000/60 nmol/s = 16,67 nkat Constante catalytique d'une enzyme Kcat = nombre de molécules de substrat converties en produit par unité de temps pour une efficacité maximale de l'enzyme Représente le « turn over » maximal de l'enzyme : + kcat est élevée, + l'enzyme est performante Très variable V.2. [...]

[...] D'où la notion du site actif d'une enzyme On peut considérer que le site actif comporte deux sites voisins : - Un site de fixation du substrat ou de reconnaissance : Spécificité de substrat - Un site responsable de la réalisation de la réaction chimique ou le site catalytique : Spécificité de réaction Enzymes très spécifiques Seule β galactosidase coupe la liaison entre les oses Présence de β galactose lié à du glucose Lactose = β-D-galactopyranosyl-(1-4)-D-glucopyranose Enzymes peu spécifiques Reconnait la liaison à couper ou créer mais pas toute la molécule. Ex : Kinase fixe une molécule d'acide phosphorique Tolérante sur nature du substrat Donneur de P = uniquement ATP. GTP ne peut pas fournir de P à kinase Spécificité énantiomère de Lactate Deshydrogénase (LDH) 2 énantiomères = l'enzyme ne réagit souvent que sur un seul des 2 énantiomères 4. [...]

[...] Structure et propriétés des enzymes Complexité des enzymes Enzymes entièrement protéique : Ex : ribonucléase Enzymes formés de 2 parties : Apoenzyme = protéine toujours présente à 99% de masse totale de l'enzyme. Selon les cas : 1 ou plusieurs sous-unités qui coopèrent et exercent l'activité catalytique (souvent 2 SU) Coenzyme = petite molécule non protéique, s'accroche à l'enzyme = aide à la réaction, élément facultatif : Soit fixation transitoire (le plus souvent) Soit fixation permanent = groupement prosthétique, liaison covalente (solide) de haute énergie Coenzyme sont groupés en 3 Classes : Coenzymes tétrapyrolliques intervienne t dans les transferts d'électrons Cofacteurs minéraux : beaucoup d'enzymes ont besoin de cofacteurs minéraux = métalloenzyme Ligands régulateurs : Toutes les enzymes ne sont pas modulables Certaines fonctionnent à la même vitesse Modulation par fixation de ligand qui régule l'activité Ligand activateur et ligand inhibiteur Quand le ligand se fixe, l'enzyme change de forme et passe d'inactive à active= Enzyme allostériques Caractéristiques liées à l'enzyme Spécificité de liaison L'enzyme porte à sa surface : Des sites de fixation de substrat centre actif parfois) par des complémentarité de forme dans l'espace Des sites facultatifs : 1 ou plusieurs sites de fixation des coenzymes 1 ou plusieurs sites de fixation de cofacteur minéral 1 ou plisuers sites de fixation du ligand régulateur Site de fixation du substrat représente une fissure ou crevasse à la surface de l'apoenzyme Substrat se fixa à l'intérieur mais accrochage spécifique sur plusieurs AA. [...]

[...] Enzymologie Propriétés Activité à faible concentration Intact en fin de réaction Incapable de créer une réaction nouvelle, seulement accélérer une réaction thermo dynamiquement possible Spécifique : -Soit une seule réaction - Soit un seul type de réaction (ex : phosphorylations) Pour passer de S à il faut franchir l'énergie d'activation ∆Gact. Cette barrière peut ralentir très fortement la réaction ∆Gact [...]

[...] Elles peuvent fabriquer en quantité trop faible Exemples de co-enzymes 1. Coenzyme d'oxydoréduction Coenzymes à nicotinamide adénine dinucléotide : NAD Dérivent tous de la vitamine PP ou B3 AH2 NAD(P)+ NAD(P)H + + Oxydation = Gain d'H Réduction = perte d'H Coenzymes flaviniques : FAD = Flavine adénine dinucléotide Vitamine B 2 ou riboflavine Source : Alimentation pour nos cellules ? Les cellules prennent vit B2 et greffent l'ADP dessus Coenzyme intervient en donneur de CO2 Réaction de carboxylation Biotine = Forme carboxylée active = donneur de CO2 pour substrat S Coenzymes servant au transfert de radicaux carbonnés Fixe temporairement la chaîne carbonée pour transfert sur l'autre molécule Souvent irréversible, mais pas toujours : thiamine pyrophosphate (TPP) = dérivé de vitamine B1 (thiamine) : PP s'accroche, puis la vitamine se combine à la substance A pour permettre le transfert de R de A sur B Coenzymes d'action complexe Pyridosal phosphate = dérivé de vitamine B6 ou pyridoxine = coenzymes de toutes les réactions de transaminations V. [...]