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Enzymologiemardi 9 septembre 2008
08:30
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Constante d'équilibrea)
Réaction incomplète
Elle s'applique pour une réaction incomplète du type :
On utilise les concentrations à l'équilibre et non celles initiales.
La constante d'équilibre peut être exprimée en M ou M-1.
Les constantes d'équilibre s'écrivent en majuscules.
Dissociation d'un acide faible AH
La vitesse est exprimée en M.min-1 ou Moles.min-1
Keq est la constante d'équilibre, son expression permet de la relier aux constantes de vitesse.
Ici, Keq est une constante de dissociation, il est possible de calculer la constante d'association.
Ecriture d'une vitesseb)
Rappels Générauxmardi 9 septembre 2008
08:01
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Notre courbe est décroissante, d'où la présence du signe - dans l'expression de la vitesse définie par la pente
de la courbe :
On peut aussi faire en fonction de l'apparition du produit, sans s'occuper du réactif initial.
Ordre de réactionc)
Voyons la variation de type de courbe en fonction de l'ordre de la réaction (n) :
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On observe que plus l'ordre est grand, plus la variation de réactant en fonction du temps est importante.
Avec une réaction d'ordre 0, la vitesse ne varie pas.
Avec une réaction d'ordre 1, la vitesse va varier linéairement avec la concentration en réactant.
Ordre zéro
En intégrant on obtient :
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La pente de la droite définie la constante de vitesse.
Ordre un
La constante de vitesse est définie par la pente de la droite.
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La constante de vitesse est définie par la pente de la droite.
Aux unités
Ordre deux
Ce qui s'écrit aussi :
On utilise l'inverse d'une concentration en ordonnée.
La constante de vitesse est encore la pente de la droite.
Il est possible de trouver la concentration initiale qui sera l'inverse de 0,15 environ.
1/0,15=6,6667
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Donc à partir de log(k) on trouve k.
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Naturea)
Les enzymes ne sont pas forcément de nature protéique, elles peuvent être des acides nucléiques.
Efficacitéb)
L'anhydrase carbonique est une des enzymes les plus rapides en hydratant 106 moles de CO2 par seconde.
ClassificationC)
La classification des enzymes utilise le numéro de classe en première position.
Le complexe Enzyme-Substratd)
La formation du complexe est responsable de la saturation, cette saturation est absente dans le cas d'une
réaction chimique (où on obtient une droite croissante).
Si on prend un analogue du substrat qui ne sera pas catalysé, on peut facilement observer la formation des
complexes ES : par exemple la Tryptophane synthétase et la sérine.
La Tryptophane Synthétase est une enzyme qui fluoresce naturellement.
Les Enzymesmardi 9 septembre 2008
08:31
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Seule, on observe une petite courbe.>Si on ajoute de la sérine, la courbe est beaucoup plus importante.>Si on place le groupe indole (qui fluoresce aussi) la fluorescence amplifiée par la sérine chute.>
La Tryptophane Synthétase est une enzyme qui fluoresce naturellement.
La sérine se lie au site actif de l'enzyme puis est rejointe par le groupe indole.
Site actife)
Exemple du lysozyme :
6 Résidus sont impliqués dans l'activité catalytique au niveau du site actif.
Ils sont assez éloignés dans la structure primaire, la structure tridimensionnelle découlant du repliement est
responsable de l'activité du site catalytique.
On ne connait pas d'enzymes dont la masse est inférieure de 10 kDa (En dessous on parle de peptides).
De manière synthétique, des enzymes pourraient être inférieures à 10 kDa, cependant elles auraient des
problèmes de stabilité et solubilité vis-à-vis du milieu.
Les interactions hydrophobes, ioniques, hydrogènes et forces de Van Der Walls sont responsables de l'activité
de catalyse.
La constante d'équilibre de ES est comprise entre 10-2 et 10-8 M.
Lorsque le substrat s'approche de l'enzyme, il y a généralement un changement de conformation qui permet
d'aboutir à la formation d'un complexe relativement stable : ajustement induit. Cela permet d'éviter
l'association de l'enzyme à des substrats qui ne devraient pas être catalysés.
Unités d'activitéf)
Le Katal correspond à une quantité d'enzyme capable de transformer 1 mole de substrat par seconde.
Cette unité est trop grande par rapport aux activités des enzymes.
On utilise donc préférentiellement l'unité internationale : 1µmole de produit créé par minute.
Le rapport entre le Katal et l'UI est : Katal = 6*107 UI
Cofacteurs, coenzymesg)
Apoenzyme + coenzyme = holoenzyme
L'apoenzyme est l'enzyme dépourvue de son coenzyme.
L'holoenzyme est la forme active.
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L'holoenzyme est la forme active.
Le terme de cofacteur est général puisqu'il regroupe les coenzymes mais aussi les métaux participant aux
réactions.
Dans le cas de la Carbonique anhydrase, si on enlève le Zinc, elle perd son activité.
A la fin de la réaction, l'enzyme n'est pas altérée et peut reprendre un cycle de réaction, il y a cependant une
durée de vie.
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Pour qu'il y ai réaction, il faut une différence énergétique entre les réactants et les produits. Sans différence,
pas de réaction possible.
On considère cette différence énergétique comme l'enthalpie (énergie) libre ΔG.
Si ΔG < 0 : Réaction exergonique, spontanée (favorable)
Si ΔG < 0 : Réaction endergonique, défavorable
ΔG = Eproduit - Eréactant
Dans le premier cas, l'énergie de A est plus importante que celle de B, la réaction est spontanée et
s'accompagnera d'une libération d'énergie.
Dans le second cas, l'énergie de A est inférieure à celle de B, cette réaction nécessitera de l'énergie pour se
faire.
ΔG renseigne sur le sens de la réaction mais pas sur la vitesse.
ΔG est indépendant du chemin de la réaction dans le cas où il y a des intermédiaires avec des énergies
quelconques.
Une réaction avec un ΔG > 0 comporte une énergie d'activation pour que la réaction se fasse.
ΔG* sera l'énergie d'activation.
Cette énergie d'activation sera dépendante de ΔG.
ΔG0' est la variation d'énergie libre standard (à pH 7, T = 298k, 1 ATM)
ΔG = 0 à l'équilibre
Exemple d'une réaction :
Aspect Thermodynamiquemardi 9 septembre 2008
08:52
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En changeant les valeurs de concentrations on peut renverser une réaction enzymatique.>
L'enzyme ne modifiera pas les lois thermodynamiques (ni l'équilibre ni sa constante), elle permet juste
d'accélérer une réaction.
Un état de transition est un état intermédiaire indispensable à une réaction.
L'énergie qui est associée à cet état est supérieure à celle du réactant : ce sera une énergie d'activation.
La réaction est ici chimique et non enzymatique :
A une température T1, on arrive à un état de transition plus important que l'énergie du réactant.
Si on augmente la température du réactant, on augmente donc l'énergie du réactant. Cependant, l'énergie de
l'état de transition ne bouge pas.
On accélère la réaction.>La différence entre l'énergie du réactant et celle de l'état de transition est plus faible.
La vitesse correspond à la concentration des molécules dans l'état de transition puisque cet état de transition
joue un rôle de barrière (un peu comme un barrage).
La vitesse de la réaction est égale à : k * [R+]
Dans le cas d'une réaction enzymatique :
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On observe le même phénomène qu'avec l'augmentation de la température dans le cas d'une réaction
chimique.
L'enzyme joue le même rôle et "abaisse" l'énergie d'activation.
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