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Catalyse Enzymatique

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baharicot's version from 2016-12-30 03:12

Mécanismes catalytiques

Catalyse acido-basique

Question Answer
Catalyse générale acide =transfert partiel de proton, depuis un acide de Bronsted, qui abaisse l'énergie libre de l'état de transition d'une réaction
Catalyse générale basique =capture partielle d'un proton, par une base de Bronsted, qui accélère la vitesse d'une réaction.
Mécanisme de l'ARNase A - étape 11. L'His12 jouant le rôle de catalyseur général basique, capte un proton du groupement 2'-OH de l'ARN, facilitant son attaque nucléophile de l'atome de phosphate voisin, tandis que l'His119 joue le rôle d'un catalyseur acide en protonant le groupement partant
Mécanisme de l'ARNase A - étape 22. Le nucléotide 2',3'-cyclique intermédiaire est hydrolysé via un mécanisme inverse du précédant où l'eau remplace le groupement partant
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Catalyse covalente

Question Answer
Catalyse covalente formation transitoire d'une liaison covalente entre l'enzyme et le substrat
Exemples (3)1) aldolase (base de schiff avec lysine)
2) certaines phosphatases (formation d'un phosphoryl-enzyme, lié à Ser/Asp/His/Cys)
3) transaminases (avec le pyridoxal phosphate)
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Catalyse par ion métallique

Question Answer
MétalloenzymesZn2+, Mn2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+
Ions métalliques activant certaines enzymesMg2+, Ca2+, Na+, K+
4 rôles des ions métalliques dans la catalyse1) liaison et orientation dans la catalyse
2) cofacteur de réactions rédox
3) stabilisation et masquage de charges négatives (Mg-ATP, Zn et anhydrase carbonique)
4) rôle structurel (Zn2+ dans la R-C ATCase)
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Catalyse électrostatique

Question Answer
Rôles (2) de la distribution des charges dans le site catalytiquestabilisation de l'état de transition et guidage des substrats vers la bonne place lors de la catalyse
Importance de la constante diélectrique du site catalytique ?elle est plus faible que l'eau, ce qui change la réactivité des fonctions chimiques par modification des pKa des chaînes latérales
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Catalyse par effets de proximité et d'orientation

Question Answer
Effet de proximitédans une réaction bimoléculaire, le fait de lier les deux partenaires d'une réaction sur un même catalytique augmente leurs chances de se rencontrer
Effet d'orientationdans un site catalytique, les substrats sont positionnés et immobilisés l'un p/r à l'autre selon une géométrie favorisant la réaction.
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Catalyse par liaison préférentielle à l'état de transition

Question Answer
Définitionl'enzyme force son substrat à adopter la structure de l'état de transition
Pq l'enzyme se lie-t-elle préférentiellement à l'état de transition ?car est dans un état énergétique plus stable lorsqu'elle lie l'état de transition: elle baisse ainsi l'énergie d'activation de la réaction et augmente la concentration de l'état de transition
Argument expérimentalles inhibiteurs compétitifs les + puissants des enzymes sont des analogues de l'état de transition
Exemple de l'argument expérimentalla triosephosphate isomérase présente 100x + d'affinité pour le phosphoglycolate (analogue de l'ET) que pour ses substrats
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Protéases à sérine

Question Answer
Chromotrypsine - rôlecoupe à droite des a.a aromatiques comme la Phe, Trp, Tyr, Ile
Elastase - rôlecoupe à droite des a.a avec une petite chaîne latérale, comme Gly et Ala
Trypsine - rôlecoupe à droite des a.a basiques, comme Lys et Arg
Triade catalytique des sérines-protéases (+homologue dans la chymotrypsine)Serine (195), Histidine (57), Aspartate (102)
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Cinétique et groupements catalytiques

Question Answer
Comment analyser l'activité estérase de la chymotrypsine ?utilisation d'un substrat artificiel (p-nitrophénylacétate) + mesure de l'activité estérase par stopped flow
Chromotrypsine possède deux activités -lesquellestravaille comme protéase et comme estérase
Mécanisme enzymatique de la chymotrypsine ?Ping-Pong
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Identification des résidus catalytiques

Question Answer
Test - Ser195Réaction d'une protéase à sérine avec le DIFP, qui inactive l'enzyme de façon irréversible
DIPFcomposé organophosphoré, poison du SN qui inactive l'acétylcholinestérase
Parathion et malathioninsecticides
Sarinorganophosphoré comme le DIPF, neurotoxique, bloque l'acétylcholinestérase, mène à un détresse respiratoire pouvant mener la mort par étouffement
Test - His 57marquage d'affinité avec TPCK (un analogue de substrat)
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Triade catalytique

Question Answer
Ser195 - rôlecède facilement son proton à His57 et devient un nucléophile puissant --> catalyse acido-basique
Asp102 - rôlemaintient l'orientation du groupement imidazole de l'His57, ce qui favorise son interaction avec Ser195 --> catalyse par effet d'orientation
His57 - rôleproche du substrat --> catalyse par effet de proximité
Rôle de la triade catalytiqueformer des liaisons hydrogène à faible barrière énergétique = réseau de relais de charge
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Mécanisme catalytique

Question Answer
Etape 1Liaison du substrat au site catalytique de l'enzyme:
- transfert de proton de Ser195 sur His57 = catalyse acide
- attaque nucléophile du carbonyle du peptide par l'oxygène de Ser195
- formation d"état intermédiaire tétraédrique (état de transition1) chargé (-) et stabilisé par liaisons électrostatiques avec la poche catalytique.
Etape 2L'intermédiaire tétraédrique devient un acyl-enzyme.
Le proton porté par His57 est cédé au groupe aminé partant.
Etape 3Le peptide (?carboxy?) amino terminal quitte le site catalytique et est remplacé par une molécule d'eau.
His 57 prélève un proton de la molécule d'eau, qui devient un bon attaquant nucléophile.
Etape 4Attaque nucléophile par de l'eau.
Formation d'un 2e intermédiaire tétraédrique (ET) stabilisé par liaisons électrostatiques.
Etape 5Rupture de la liaison acyle-enzyme du 2e peptide, C-terminal (?amino?)
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Site actif de la protéase à sérine

Question Answer
Site catalytique liant le substratl'oxygène de la liaison peptidique n'arrive pas à interagir avec les groupements amides de Ser195 et Gly193
Site catalytique liant l'état de transitionles groupements amides de Ser195 et Gly193 accueillent parfaitement l'oxygène, chargé (-), de l'intermédiaire tétraédrique
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