les parametres de l'activite enzymatique : effecteurs ... - BTS Biochimie

LES PARAMETRES DE L'ACTIVITE ENZYMATIQUE : EFFECTEURS ENZYMATIQUES ET
AGENTS PHYSIQUES
SOMMAIRE
1. ACTION DES AGENTS PHYSIQUES SUR LA CINETIQUE ENZYMATIQUE 1.1. INFLUENCE DE LA TEMPERATURE 1.2. INFLUENCE DU pH 2. ACTION DES AGENTS CHIMIQUES SUR LA CINETIQUE ENZYMATIQUE : LES
EFFECTEURS ENZYMATIQUES
2.1. LES INHIBITEURS :étude des inhibiteurs réversibles
2-1-1- les inhibiteurs compétitifs
2-1-2- les inhibiteurs non compétitifs
2-1-3- les inhibiteurs incompétitifs
2-1-4- autres types d'inhibitions
2.2 LES ACTIVATEURS DE LA REACTION ENZYMATIQUE
2-2-1- activation par des ions métalliques.
2-2-2- cas de l'activation des proenzymes
3. AFFINITÉ ET SPÉCIFICITÉ: fin du monopole des enzymes !!!! determination
du nombre de sites recepteurs d'une enzyme par la representation de
Scatchard
LES PARAMETRES DE L'ACTIVITE ENZYMATIQUE : EFFECTEURS ENZYMATIQUES ET
AGENTS PHYSIQUES
La mise en route d'une réaction enzymatique, son déroulement et la
vitesse avec laquelle elle se développe, sont soumis à certains facteurs: . facteurs dépendant de l'.....
. facteurs dépendant de son ....
. facteurs physico-chimiques
. facteurs chimiques modulateurs
Nous envisagerons dans ce chapitre l'action des effecteurs
enzymatiques, c'est à dire l'action d'agents physiques (......
) et l'action d'agents chimiques modulateurs de la réaction enzymatique (
inhibiteurs et activateurs).
1 . ACTION DES AGENTS PHYSIQUES SUR LA CINETIQUE ENZYMATIQUE
1.1. INFLUENCE DE LA TEMPERATURE *Action expérimentale de la température sur la réaction enzymatique: Une solution d'enzyme est chauffé pendant un temps constant à un
température donnée.
On ramène la solution d'enzyme à la température habituelle d'incubation
pour étudier la réaction aux conditions habituelles ([S] saturante, pH
donné). On obtient le graphe suivant:
conclusion:
[pic] Si on trace vi en fonction de la température, page 54
Louisot
on obtient le graphe suivant:
* La température agit sur la constante de vitesse de la réaction: D'aprés la loi d'Arrhénius, la constante de vitesse augmente avec la
température: | |[pic] |
|k = A.e-Ea/RT | |
|Ea | |
|Ln k =Ln A - - | |
|RT | |
| | | * Interprétation de la courbe vi = f (?°C) par la loi d'Arrhénius : -partie ascendante de la courbe:
-partie descendante:
1.2. INFLUENCE DU pH *Détermination du pH optimum de l'enzyme et de la zone de stabilité de
l'enzyme:
|Les valeurs de pHo ainsi que la | |
|zone de stabilité au pH varient en | |
|fonction de l'enzyme. |[pic] |
| | |
|Il ne faut pas confondre le pHo du | |
|fonctionnement de l'enzyme et le | |
|pHo de stabilité de l'enzyme. En | |
|effet ce pH de stabilité dépend | |
|aussi d'autres facteurs | |
|(température,force ionique, etc...)| |
| | |
| | |
| | |
|ex: | |
|pepsine pHo= 2 | |
|uréase pHo= 6,6 | |
|trypsine pHo= 7,8 | |
|phosphatase acide pHo= 5 | |
|phosphatase alcaline pHo= 9 | |
| | |
| | |
| | |
*Effet du pH sur l'activité enzymatique:
Le pH du milieu intervient sur l'état d'ionisation de nombreux sites
internes à la molécule d'enzyme. L'action du pH se fait à trois niveaux:
. sur la structure de l'enzyme (modification de la structue 3D de la
protéine)
. sur l'association Enzyme-Substrat
. sur le mécanisme réactionnel
L'action du pH sur une molécule protéique agit sur les groupes ionisables
de la molécule.
rappel sur l'ionisation des proteines:
| |[pic] |
|L'effet du pH est lié à l'état | |
|d'ionisation de groupes | |
|dissociables intervenant dans la | |
|formation ou l'activation du | |
|complexe [enzyme-substrat]. | |
|Si l'activité était liée à l'état | |
|d'ionisation d'un seul groupe, la | |
|courbe représentatrice ne | |
|présenterait pas un maximum, mais | |
|tendrait vers une asymptote. | |
|L'existence d'un pH optimum suggère| |
|qu'au moins deux groupes ionisables| |
|présentant des pK différents sont | |
|impliqués. | |
|Schématiquement, en ne considérant | |
|que les groupes -COOH et -NH2, | |
|trois états sont possibles selon le| |
|pH. | |
| | |
| | |
En général, au pH optimum, la protéine enzymatique possède une charge
totale minimale. Le pHo est en général assez voisin du pH isoélectrique de
la protéine.
* Influence du pH sur les paramètres cinétiques Vm et Km:
Dans un grand nombre de cas le Km n'est pas affecté par le pH à
l'inverse de Vm qui passse par un maximum, on considère alors que les
groupes ionisables participent à l'activation de E-S mais ne participe pas
à la formation de ce complexe.
Dans d'autres cas, Km et Vm varient tout deux en fonction du pH,
l'explication est alors plus délicate et complexe.
2. ACTION DES AGENTS CHIMIQUES SUR LA CINETIQUE ENZYMATIQUE : LES
EFFECTEURS ENZYMATIQUES
On considerera le cas d'agents chimiques capables d'inhiber la
réaction enzymatique et celui d'agents chimiques capables d'activer la
réaction.On parle d'effecteurs enzymatiques.
2.1. LES INHIBITEURS :étude des inhibiteurs réversibles
Deux types d'inhibiteurs agissent au niveau de la réaction enzymatique:
- des inhibiteurs irréversibles (covalents) dont l'intérêt
biochimique est primordial pour l'étude du site actif de l'enzyme.
ex: blocage d'une fonction -OH du site actif
- des inhibiteurs réversibles également appelés effecteurs
Michaeliens car la cinétique reste michaelienne. Parmi ces inhibiteurs, on
distingue trois types d'inhibitions
2-1-1- les inhibiteurs compétitifs
* Définition: Un inhibiteur compétitif est une molécule présentant une
analogie de structure avec le substrat, il peut donc entrer en compétition
avec le substrat pour occuper le site actif de l'enzyme.
Rq: les concentrations de S et de I doivent être ...
Il y a formation de deux complexes ES et EI, seul ES est susceptible
de donner E + P
* Calcul des constantes cinétiques:
On a : - (1) vi = kcat [ES]
- (2) [Et] = [E] + [ES] + ...
- (3) KM =
- (4) KI = constante de dissociation du complexe EI
résultats: Vm app =
KM app =
* Représentations graphiques
|[pic] |[pic] |
2-1-2 les inhibiteurs non compétitifs
* Définition:
Ces inhibiteurs se fixent soit : - sur l'enzyme mais en un site different
du substrat
- sur le complexe [enzyme- substrat]
- sur les deux à la fois
* Modélisation mathématique: calcul des constantes cinétiques
- (1) vi = kcat [ES]
- (2) [Et] = [El] + [ES] + ....
- (3) KM = [E] [S] /[ES]
- (4)
Résultat: Vm app =
KM app =
* Représentations graphiques
[pic]
2-1-3- les inhibiteurs incompétitifs
* Définition: Il y a blocage du complexe [ES]. L'inhibiteur se fixe
obligatoirement sur le complexe [ES]. Ceci suppose que le site de fixation
de l'effecteur n'est pas directement acce