Enzymologie

U.E.3 : Enzymologie 1

I-Introduction

Enzyme ( en grec en –(dans, à l’intérieur de ) et zumê ( levain ))

Les cellules des êtres vivants contenaient quelque chose qui permettait au réaction chimique d’avoir lieu. Ces enzymes sont des substances qui vont accélérer les réaction chimique qu’on appelle catalyseur. Donc toutes les enzymes sont des catalyseurs, leur rôle est d’accélérer les réaction chimiques. Il y a des tas d’enzymes qui vont accélérer des tas de réaction chimique. La plupart des enzymes sont des protéines, d’autre molécule pourront se comporter comme des enzymes ce qui est particulièrement vrai pour les ARNs car ils peuvent avoir des propriétés de catalyseur.

Ligand : molécule se fixant sur un site spécifique d’une protéine.

Substrat : ligand d’une enzyme qui sera transformé, en produit, au cours de la réaction.

Une enzyme donnée peut avoir beaucoup de ligand en même temps et parmi ces ligands, il y en a un, deux, très très rarement plus qui vont être transformé et qu’on appellera donc des substrats.

II- Complexe enzyme-substrat site actif

        Diapo 4

        L’hydrolyse du saccharose, qui est un diholoside, va donner un mélange de glucose et de fructose. Par quelque chose qui été produit par des levures donc qui s’appelait l’invertase. Ces sucres ont une propriété assez facile à mettre en œuvre qui est le pouvoir rotatoire, leur capacité à dévier le plan de la lumière polarisée. C’est une mesure qu’il est très aisé de faire au début du 20ème siècle. Le pouvoir rotatoire spécifique du saccharose, celui du fructose et du glucose étant très différents, chaque fois qu’on aura une hydrolyse du saccharose donc une réaction qui va avancer dans le temps avec la concentration du saccharose qui va diminuer et le mélange glucose, fructose qui va augmenter, on va avoir une variation de ce pouvoir rotatoire et comme la mesure est facile. C’est une mesure qui va pouvoir être répéter dans le temps et donc on va pouvoir suivre la variation du pouvoir rotatoire dans le temps et la relier avec la vitesse à laquelle le saccharose est hydrolysé en glucose et fructose, donc la variation de concentration par unité de temps. Le catalyseur donc l’enzyme, l’invertase dans cette expérience est à une concentration qui est très très faible par rapport à celle du saccharose. L’expérience consiste à mesurer la vitesse avec laquelle le saccharose est hydrolysé et cette expérience a été faite dans un certains nombres de conditions, des concentrations croissantes de saccharose, on met toujours la même quantité d’enzyme qui est très très faible et des concentrations nettement plus importante de saccharose et ces concentrations sont variables. L’expérience a était faite avec une quantité d’enzyme E1, avec une quantité E2 qui est le double de E1 et une quantité E3 qui est trois fois plus importante que E1. Donc y, la vitesse qui est relié au saccharose et en abscise la concentration de ce saccharose. Donc quel que soit la courbe, on constate que la vitesse augmente avec la concentration du saccharose mais cette vitesse n’est pas du tout proportionnelle à la concentration du saccharose, on voit bien que cette vitesse augmente beaucoup avec un petit incrément de concentration pour les faible concentration de saccharose mais quand je vais vers de forte concentration, l’incrément est de plus en plus faible.

        La vitesse est proportionnelle à la quantité d’enzyme qu’on a mise. Le substrat est lié à l’enzyme pour former un complexe et que le substrat saccharose n’est hydrolysé que quand il est lié à l’enzyme. Donc le substrat  se transforme donc en produit donc le produit est libéré, l’enzyme peut donc revenir et re fixer un nouveau substrat. Donc les enzymes ont une concentration très très faible par rapport à celle du saccharose, si je mets un petit peu de saccharose la formation du complexe enzyme saccharose (ES) va être plus faible que si je mets beaucoup de saccharose. Si le saccharose est hydrolysé que au niveau du complexe ES , si j’ai peu de ES j’ai une vitesse qui est faible. Si j’augmente cette concentration de saccharose (les points de droite ) je vais favoriser la formation du complexe, si j’ai plus de ES j’ai donc une vitesse d’hydrolyse qui est plus grande. La vitesse peut pratiquement plus augmenter (dernier point ) car toutes les molécules d’enzymes que j’avais mise dans une solution ont pu fixer le substrat, donc si toute les molécules d’enzymes sont sous la forme de complexe enzyme saccharose, que seul le saccharose lié à l’enzyme peut être hydrolysé, la vitesse ne peut plus augmenter. Si je rajoute du saccharose en sachant que toutes les molécules d’enzymes sont utilisées, il ne pourra rien se passer de plus. Par contre, si je double la quantité d’enzyme en mettant cette forte concentration de saccharose, je vais pouvoir former deux fois de complexe enzyme substrat donc ma vitesse va être deux fois plus grande. Si j’en met trois fois plus, il va se former trois fois plus de complexe enzyme substrats donc la vitesse sera trois fois plus grande et ainsi de suite.

        Si toutes les molécules d’enzymes sont sous la forme de complexe enzyme substrat, la vitesse va tendre vers une limite et la valeur de cette limite sera proportionnelle à la quantité d’enzyme qui a été introduite.

        Le complexe se forme en proportion d’autant plus grande qu’on a mis beaucoup de ligand, et donc que le complexe va tendre vers une limite qui va lui être imposer car il y a très peu d’enzyme par rapport au molécules de substrats.

        Diapo 5

        On sait que très fréquemment, le substrat ( petite molécule bleue au centre ) vient se glisser à l’intérieur d’une poche dans la structure de l’enzyme. Et donc, ce qui va gouverner la vitesse de réaction, ça va être le niveau d’occupation de cette poche. Est ce qu’il se forme beaucoup de complexe enzyme substrat, première étape et deuxième étape, qu’elle est la capacité de l’enzyme à accélérer cette réaction. Il va y avoir deux étapes a considérer, ce qui fait que cette cinétique enzymatique, la vitesse avec laquelle les enzymes catalysent la réaction, c’est légèrement plus compliqué que l’analyse de la cinétique chimique traditionnelle car on va avoir cette succession de deux paramètres à prendre en compte, quel est le niveau d’occupation du site et quel est la capacité du site à accélérer la réaction.

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