Enzymologie, cours de sciences de la vie

Enzymologie 1   Olivier Marcillat.

Enzymes : catalyseurs, la plupart ce sont des protéines

Ligand : molécule qui vient interagir avec l’objet de notre étude, de façon générale se lit de façon spécifique à sa cible, cette spécificité est une liaison sur un site particulier de la protéine qu’on étudie.

Substrat : un ligand qui est transformé au cours de la réaction, ce substrat est transformé en produit.

Sur une enzyme donnée on peut avoir plusieurs ligands en même temps.

1. Complexe enzyme substrat (expérience)

Saccharose + H2O     invertase                    Glucose + Fructose[pic 1]

La concentration de l’enzyme est faible devant celle du substrat. (ici saccharose)

(Graphique diapo)

Concentrations

3 séries de mesures, chaque série est une concentrions d’enzyme

La vitesse de la réaction augmente avec la concentration du saccharose (si « C »est faible)

La vitesse vers laquelle on tend est proportionnelle a la concentration de l’enzyme, mais elle n’est pas proportionnelle à la concentration du saccharose, la « C « tend vers une valeur limite.

Le saccharose est glycolisé en glucose au niveau du complexe.

E + S                            Es                              Ep                              E+P[pic 2][pic 3][pic 4]

1. La structure tridimensionnelle des protéines ;

Diffraction des rayons x par des cristaux de protéine résonance magnétique nucléaire.

Importante pour :

Proposer un mécanisme catalytique

Comparer des enzymes similaires

Concevoir et synthétiser des ligands pouvant affecter le fonctionnement de l’enzyme

Flexibilité de la structure, rôle dans le mécanisme catalytique.

L’enzyme est un catalyseur spécifique.

Ce qui donne 10^7 espèces différentes (aujourd’hui)

Ex ; E.Coli : 607 enzymes.

1. Diversité des structures des protéines.

1. Cinétique chimique

La taille des enzymes est très variable : 100-400 acides A. en moyenne.

Le protéines de 100 A.A on a 20100 (10130) possibilités de séquences différentes.

La masse moyenne d’un A.A est de 110 Da, soit, en moyenne, 1,1*104   Da pour 100 A.A.

Soit une masse : 1.1*104*1.66*10-27=1,826*107 kg.  1,826*10110 grammes.

Masse de l’univers : 10^80g.  (…)

1. Vitesse de Réaction.        A🡪B

Vitesse réaction : variation de concentration par unité de temps

 v= - (d(a)) / (d(t)) mais aussi v de  d(b)/ d(t)

Car quand A disparait B apparait.

Quand va-t-on mesurer la vitesse de la réaction ? il faut se mettrre le plus proche de T=0, le début de la réaction donc les conditions que je connais le mieux.

La vitesse est proportionnelle a la concentration initiale de la molecule A, (vitesse initiale : vitesse mesurée sur un intervalle de temps le plus court possible.)

1. Etat de transition :

Notion d’état de transition : si la molécule A peut isolément se transformer en une molécule B c’est que le niveau d’Energie (G) de la B est plus faible que celui de la A. La variation d’Energie doit avoir une valeur négative (Δ G)

Bois 🡪 cendre

Mais l’inverse non. (on étudiera ça en métabolisme.)

 Energie d’activation : barrière

L’évolution de la réaction est dépendante de la hauteur de cette énergie de réaction.

Si je dispose d’un catalyseur, son mode d’action va être de diminuer la valeur de l’Energie d’activation. La molécule A va plus facilement se transformer en B

Ex : transition bateau chaise des molécules, elle se fait sans rupture de liaison, mais a un moment il y aura des contraintes donc difficile donc peu de molécule peuvent se transformer, donc vitesse faible car peu de molécules en fonction du temps.

Selon l’Energie qui change                             <------

1. On voit peu de molécules

1. Nettement plus de molécules par unité de temps se transforment

1. Presque toute se transforment, très rapidement.

Si je met un catalyseur on décale l’Energie d’activation vers la gauche.

A 🡪B

V= K x (A)    k = constante de vitesse

La vitesse de formation de B sera tjr une fraction de ce que j’ai mis comme A.

V= Concentration par unité de temps = k (fréquence) et A= concentration.

La vitesse d’une réaction est proportionnelle à la concentration de la molécule qui est transformé

Loi d’action de masse.

Cette notion nous permet d’expliquer pourquoi certaines réactions vont à une vitesse plus ou moins grande ; Si je dispose d’un catalyseur la valeur de l’Energie d’activation est faible donc la fréquence sera plus grande.

ESTER : formé par un acide + alcool et perte d’un H2O

L’inverse est possible,

Si je rajoute l’acide je favorise le passage de l’ester en forme de transition, (vitesse + grande)

Mais les ester peuvent aussi être hydrolysés par une enzyme capable de le faire. Elle permet a l’ester d’adopter la structure d’état de transition.

Seul les molécules qui se lient au site actif de l’estérase sont transformés.

• A + B 🡪  C

Pour que la réaction ai lieux, il faut que qu’A rencontre B , que A et B aient la bonne orientation pour pouvoir réagir.

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