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Vitesses De Reactions Enzymatiques

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baharicot's version from 2017-01-15 13:59

Introduction

Question Answer
Cinétique enzymatique est d'une importance capitale en biochimie car permet de...1) déterminer les affinités de liaison qu'ont des substrats et des inhibiteurs envers une enzyme
2) calculer la vitesse catalytique max d'une enzyme
3) élucider le mécanisme catalytique d'une enzyme
4) comprendre le rôle d'une enzyme dans un processus métabolique
5) doser la quantité d'enzyme présente (vitesse d'une réaction proportionnelle à la qté d'enz)
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Vitesses des réactions

OrdreRéactionVitesse[A]Graphe (T1/2, pente)Unités
Ordre un𝑨 → 𝑷v = k [A] = d [P] / dt[A] = [A]° . e^-kt- T1/2 = 0,6931/ k,
- axe X = temps,
- axe Y = ln[A],
- pente = - k.
k en s^-1 ou min^-1, vitesse en M/s
Ordre deux2A → Pv = k [A]² ou k [A] [B]//vitesse en L / mol x s
Pseudo ordre unS1 + S2 --> P1 + P2 𝑣 = 𝑘 [𝑆1].[𝑆2]° = 𝑘′ [𝑆1]//k en M/min
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Théorie de l'état de transition

Question Answer
Principes- catalyse = processus qui augmente la vitesse à laquelle une réaction se produit, car diminue l'énergie d'activation
- formation d'un état de transition, hautement énergétique
- énergie d'activation = énergie nécessaire pour arriver à l'état de transition
Etat de transitionarrangement des substrats au cours de la réaction, au moment où une liaison se fait / se défait, correspondant à un maximum énergétique.
Intermédiaire réactionnelstructure beaucoup plus stable, correspondant à un minimum dans le diagramme énergétique ; peut être isolé ou observé directement.
Exemples d'intermédiaires réactionnelsglucosyl enzyme de la saccharose phosphorylase, phospho-enzyme de la glucose 6 phosphatase.
Etape limitanteréaction plus lente que les autres car barrière d'activation plus élevée.
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Cinétique enzymatique

Question Answer
L'activité d'une enzyme est tjrs en pseudo ordre un - pourquoi ?car tous les substrats sont excès p/r à l'enzyme: toutes les molécules d'enzyme (E) sont transformées en complexe enzyme-substrat (ES), condition nécessaire à la saturation de E par S.
Formule KM𝑲𝑴 = (𝒌−𝟏 + 𝒌𝟐) / 𝒌𝟏 = 𝒌−𝟏 / 𝒌𝟏 + 𝑘2 / 𝑘1 = 𝐾𝑠 + 𝑘2 / 𝑘1
Ks = ?constante de dissociation du complexe enzyme-substrat. Plus Ks est faible, plus l'affinité de l'enzyme pour le substrat augmente.
Equation de Michaelis-MentenV0 = V max [S] / Km + [S]
KM = ?c'est la concentration en substrat pour laquelle V0 est égale à la moitié de Vmax. Elle est propre à chaque enzyme et à la nature du substrat.
Equation de Lineweaver et Burk + pente + ordonnée à l'origine- 1/vo = (Km / Vmax). 1/ [S] + 1 / Vmax
- pente = Km / Vmax
- interception de la droite avec l'axe des ordonnées = 1/Vmax
- extrapolation de la droite coupe abscisses en -1 / Km
KCat = ? (3)- constante catalytique d'une enzyme (turnover number ou taux de renouvellement),
- mesure le nb de réactions que chaque site actif peut catalyser par unité de temps.
- K cat = k2 en cinétique de Michaelis-Menten = Vmax / [E]T.
Vmax = ?Vmax = k2 [E]T = Kcat [E]T
Lorsque [S] << Km, que devient V0 (équation de MM) ?Vo = ( k2 [E]T x [S] ) / KM + [S] = (k2 / Km) . [E]T x [S] = (KCat / Km] [E] . [S]
K cat / Km = ?c'est la constante d'ordre 2 de la vitesse enzymatique (= constante de vitesse) et constitue de ce fait une mesure de l'efficacité catalytique.
Perfection catalytique- quand k2 >> k1, où kcat / Km = k2 / Km,
- le rapport (k1.k2) / (k-1 + k2) est maximal:
- la formation de produit est rapide p/r à sa décomposition
- = chaque substrat qui rencontre l'enzyme sera transformé en produit.
- donc Kcat / Km = k1.
Que représente k1 dans la perfection catalytique ?- k1 = constante de vitesse d'ordre 2 pour la formation de ES
- la limite de k1 = fréquence de rencontre (limite de diffusion) de E et de S
Que se passe-t-il durant la perfection catalytique ?l'enzyme diminue l'état de transition tant qu'il n'y a pas d'énergie d'activation et la catalyse se fait à la vitesse de collision (càd chaque substrat rencontrant l'enzyme direct transformé en produit).
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Inhibition

Question Answer
Mode d'action d'un inhibiteuril diminue l'activité d'une enzyme en empêchant la formation de ES ou sa décomposition en E + P.
Ki = ?- constante d'inhibition = constante de dissociation d'un inhibiteur de complexe EI
- Ki = [E] x [I] / [EI]
Importance des inhibiteurs ?(1) Bcp de médicaments sont des inhibiteurs
(2) Apportent une information précieuse sur le rôle d'enzymes dans différents processus physiologiques
(3) Apportent une info sur le mécanisme de catalyse
(4) Nombreuses enzymes sont partiellement inhibées par leur produit dans des conditions physiologiques
Médicaments agissant comme inhibiteurs - citer(1) lovastatine = inhibiteur de HmG-CoA réductase (hypercholestérolémie) (2) acide acétyl salicylique = inhibiteur de la cyclo-oxygénase.
Citer les inhibiteurs d'enzymes importantes du pdv physiologiqueinhibiteurs de la NO synthase, inhibiteurs de protéines kinases.
Vanadate = ?inhibiteur de phosphatases formant un phospho-enzyme.
Mode d'action des inhibiteurs compétitifsfixation à la place du substrat, compétition avec ce dernier, ressemblant souvent au substrat
Mode d'action des inhibiteurs incompétitifsfixation à la place de l'autre substrat, dans une réaction avec deux substrats.
Mode d'action des non-compétitifsfixation ailleurs qu'au site substrat, empêchant la catalyse d'avoir lieu.
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Inhibition compétitive

Question Answer
Exemple d'inhibition compétitivemalonate remplace succinate dans la réaction de la succinate déshydrogénase: malonate ne donne pas de produit, alors que succinate donne fumarate.
Réaction de l'inhibition compétitiveE + I <-- Ki --> EI + S --> pas de réaction
Formules de l'inhibition compétitive (KI, Vo, α)- Ki = [E] [I] / [EI]
- Vo = Vmax [S] / (αKm + [S])
- α = 1 + [I] / Ki
Données du graphe de Lineweaver-Burk- ordonnée à l'origine: 1 / V max
- pente: α Km / V max
- extrapolation sur abscisses: -1 / αKm
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Inhibition incompétitive

Question Answer
Réaction de l'inhibition incompétitiveES + I <-- Ki --> ESI --> pas de réaction
Données du graphe de Lineweaver-Burk- pente: KM / Vmax
- ordonnée à l'origine: α' / Vmax
- extrapolation à l'abscisse: -α' / KM
- α' = 1 + [I] / K'I
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Inhibition non-compétitive ou mixte

Question Answer
Réaction de l'inhibition mixte- E + I <-- Ki --> EI + S --> pas de réaction
- ES + I <-- Ki --> ESI --> pas de réaction
Données du graphe de Lineweaver-Burk- pente: α Km / V max
- α = 1 + [I] / Ki
- α' = 1 + [I] / K'I
KM augmente quand ...KI < K'I
KM diminue quand ...KI > K'I
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Réactions à deux substrats

Question Answer
Mode d'action de l'enzyme dans presque toutes les réactionsP -- X + B <-- E --> P + B -- X
Mécanisme Bi Bi- les 2 substrats se lient simultanément à l'enzyme: formation d'un complexe tertiaire
- ordre d'addition des substrats spécifique et quelconque = mécanisme ordonné et aléatoire
Mécanisme Ping-Pong - décrireLes 2 substrats ne se lient pas simultanément à l'enzyme:
- 1er réagit avec l'enzyme, qu'il modifie
- 1er produit quitte l'enzyme
- 2d substrat se fixe à l'enzyme modifiée par le 1er
- 2d substrat converti en 2d produit
- enzyme restaurée dans sa forme originale
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