4. Enzymes Flashcards Preview

Biochimie > 4. Enzymes > Flashcards

Flashcards in 4. Enzymes Deck (25)
Loading flashcards...
1
Q

définition et description des enzymes

A
  • Définition : catalyseurs biologiques qui accélèrent les réactions chimiques qui ont lieu dans les cellules
  • Certains sont des acides ribonucléiques = ribozymes
  • Hautement spécifiques
  • Ne sont pas consommés lors de la réaction : S + E -> P + E
2
Q

description du site actif ?

A

o « petit » par rapport à la taille de l’enzyme. Les acides aminés participant à la réaction sont généralement dispersés dans la séquence primaire -> il faut donc un reploiement très important pour rapprocher ces différents acides aminés dans un région très restreinte
o Diminue l’énergie de l’état de transition et stabilise sa structure. Il contient aussi des groupes catalytiques responsables de la réaction proprement dite
o Contient des acides aminés qui lui permettent d’interagir avec le substrat et de le maintenir dans une certaine forme pour que la réaction se produise. La liaison E/S est réversible et le produit P quitte rapidement l’enzyme une fois formé
o Microenvironnement généralement non-polaire. Positionnement correct des réactifs de manière à générer le produit désiré et non pas un autre -> SPECIFICITE
o La structure du site actif est généralement complémentaire de celle du substrat pour optimiser les interactions
o Les deux modèles généralement utilisés pour décrire cette interaction sont le modèleclef/serrure (Fisher) et le modèle avec ajustement induit (Koshland

3
Q

que dit le modèles

A

❖ Ajustement induit : lorsque le substrat s’approche du site actif, changement de conformation de l’enzyme pour un alignement précis des groupements catalytiques avec le groupe réactionnel du substrat
❖ Clef/serrure : je pense que tu as capté le principe

4
Q

quelle est la nomenclature et la classification des enzymes ?

A

• Nomenclature : nom (substrat, réaction,…) + suffixe « ase »
• Classification : pas utile à retenir pour le moment, on verra tout plus tard dans notre cursus en enzymo ☺
* cofacteurs

5
Q

parler des cofacteurs

A

o Généralement nécessaires aux enzymes pour fonctionner correctement
o Ne sont pas spécifiques
o Divisés en 2 classes (Les 2 classes peuvent coexister) :

6
Q

décrire les ions métalliques ?

A

❖ ions métalliques = éléments trace, oligoéléments
▪ sont souvent présents
▪ Rôles :
• Fonction structurelle
• Acide de Lewis
• Donneurs ou accepteurs d’électrons dans des réactions d’oxydo-réduction

7
Q

décrire les coenzymes

A

❖ coenzymes = composés organiques dérivé de vitamine, divisés en
▪ cosubstrats
▪ groupes prosthétiques (si le coenzyme interagit de manière permanente avec l’enzyme)
• cofacteur redox : NAD/NADH qui transfère des ions H- (H+ et 2e-) via l’azote du cycle nicotinamide

8
Q

que font les oxydroréductases

A

♪ Catalysent les oxydations (perte d’e- ) et réductions (addition d’e-)
♪ Donneur (réducteur oxydé) → accepteur (oxydant réduit)
♪ Exemples de couples : alcool-aldéhyde ; aldéhyde-acide ; amine-imine
♪ Par convention, déshydrogénases sont toujours nommées p/r à la réaction d’oxydation

9
Q

que fait la lactate déshydrogénase ?

A

♫ catalyse la réduction du pyruvate en lactate
♫ on ne parle pas de pyruvate réductase car l’oxydation est + favorable
♫ Mécanismes d’action :
- enzyme libre
- Fixation NADH : E-H+-NADH
- le pyruvate (substrat) se fixe : E-H+-NADH-pyruvate

10
Q

ex de transférases ?

A

kinases

11
Q

que font les kinases

A

♪ Catalysent le transfert d’un groupe phosphate d’un donneur (ATP) sur un accepteur (sucre/protéine/lipides P)
♪ De protéines :
o Régulation de protéines : contrôlent l’interrupteur ACTIF/INACTIF
o Signalisation : signaux biochimiques EC lient le ligand -> le ligand est phosphorylé par une enzyme -> cascade de signalisation, de phosphorylation -> phosphorylation d’une molécule qui va transloquer vers le noyau et induire/inhiber la synthèse de certains gènes
o Il s’agit de phosphorylation sur le OH de Ser, Thr ou Tyr

12
Q

que font les lipides (pour les transférases) ?

A

o Signalisation : la phosphorylation de PIP2 -> PIP3 permet de plateforme d’ancrage pour une série de signalisations

13
Q

que font les sucres (transférases) ?

A

o Métabolisme de sucres : transformer le glucose -> glucose-6P
o Le Mg2+ sert de cofacteur : en interagissant avec les groupements phosphates chargés négativement, il rend le phosphore γ + électropositif (délocalisation des e-) facilitant ainsi l’attaque nucléophile de l’oxygène

14
Q

que font les hydrolases

A

♪ catalysent l’addition d’eau sur un substrat
♪ L’hydrolyse est une réaction irréversible
♪ Substrats : généralement un lien ester, amide
♪ Exemple : enzymes digestives et lien peptidique
♪ Mécanisme d’action de la chymotrypsine : = Enzyme digestive qui clive le lien peptidique en C-term d’un aa aromatique à l’aide de Ser 195

15
Q

comment produire 1 nucléophile assez puissant pour une attaque ?

A

La triade catalytique Acide-Base-Nucléophile : Ensemble de trois résidus qui forment un réseau de transfert de charge qui permet de polariser et activer le résidu nucléophile qui peut alors attaquer son substrat.

16
Q

que va faire le Nu, la base et l’acide ds l’attaque ?

A

▪ Le nucléophile : généralement groupe OH ou SH
▪ La base : généralement histidine. Elle polarise et déprotone le nucléophile.
▪ L’acide : l’aspartate et le glutamate alignent la base et la polarise

17
Q

parler des nuances concernant l’attaque du Nu à l’électrophile ?

A

o Le pKa du groupement hydroxyle d’une sérine est trop élevé pour permettre l’existence d’une forme déprotonée à pH physiologique
o Il existe chez la chymotrypsine un réseau de pont H entre la Ser195, l’His57 et l’Asp102 (Triade catalytique)
o Lors de la liaison d’un substrat, il y a un changement de conformation de l’enzyme qui favorise le lien H ente Asp102 et His57 ce qui fait passer le pKa de l’azote du groupe imidazole de 7 à 12
 L’His57 déprotone alors fortement le groupement OH de la Serine 195 et génère un anion très nucléophile : Ser est activée
o Lors de la liaison du substrat, l’aa hydrophobe adjacent au lien à cliver se niche dans une cavité hydrophobe, ce qui
▪ positionne correctement le peptide dans le site actif.
▪ induit la formation de l’oxygène très nucléophile (triade catalytique)
o Cet O nucléophile attaque alors le C du lien peptidique et délocalise les e- sur l’oxygène du groupe carbonyle = Attaque du carbocation (-C=O) : double liaison brisée : Oxyanion très instable
o Stabilisation de l’oxyanion par les liens H avec un H < lien amide de cette même Ser195
o Un deuxième pont H avec un hydrogène de la Gly192 stabilise un état intermédiaire tétraédrique
o L’intermédiaire étant instable, il y a reformation d’un double lien entre l’oxygène et le carbone du carbonyle.
o Cela conduit à un déplacement du lien entre le carbone et l’azote du lien peptidique et à la rupture du lien peptidique.
o Le groupement amine est aussi protoné par l’hydrogène de l’His57 ce qui favorise le déplacement.
o La partie C-terminale du peptide clivé (produit n°1) quitte alors le site actif de l’enzyme
o Une molécule d’eau venant de l’extérieur est déprotonée par l’azote de l’His57
o Un oxygène très nucléophile est alors généré
o Cet O attaque le carbone du lien ester et génère un nouvel intermédiaire qui est stabilisé par le « trou à oxyanion »
o L’instabilité de l’intermédiaire aboutit à la reformation d’un double lien entre l’oxygène et le carbone du carbonyle.
Et à un déplacement du lien entre le carbone et l’oxygène de la Ser195.
o Il y a réformation du lien H entre l’azote de l’His57et le OH de la Ser195
o L’extrémité N-terminale du peptide (Produit n°2) quitte le site actif de l’enzyme

18
Q

que font les lyases et les synthases ?

A

♪ Famille très disparate d’enzymes qui catalysent un grand nombre de réactions différentes
♪ Fonctionnent avec un grand nombre de groupes prosthétiques différents
♪ Une définition contre-intuitive des lyases : Enzymes qui clivent les liens C-C; C-O et C-N autrement que par hydrolyse ou oxydation pour former généralement une molécule avec un double lien
20
♪ Pyruvate décarboxylase ; Aldolase

19
Q

que font les isomérases ?

A

♪ Transfèrent un groupe ou un double lien au sein d’une même molécule
♪ Changent aussi la stéréochimie d’un C*

20
Q

que font les ligases ou synthases ?

A

♪ Forment des liens C-C mais contrairement au lyases, leur action nécessite l’hydrolyse de l’ATP

21
Q

parler des réactions et couplage énergétique

A

o Pour assurer leur structure et leur fonction, nos cellules ont besoin de matière et d’énergie
o Cette matière et cette énergie sont fournies par les matières organiques alimentaires qui vont subir un ensemble de réactions chimiques (METABOLISME)
Lumière
o 6CO2 + 6H20 -> C6H12O6 + 6O2
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H20 + Energie

22
Q

expliquez le processus de couplage énergétique

A

❖ association de deux réactions enzymatiques, l’une exergonique, l’autre endergonique, grâce à laquelle l’énergie libérée par la première peut être directement transmise à la seconde au lieu d’être perdue sous forme de chaleur.
❖ permet la réalisation d’un processus endergonique si le processus exergonique qui lui est associé fournit un ΔG dont la valeur absolue est inférieure au ΔG du processus endergonique.
❖ Energie libre de Gibbs (ΔG) peut être utilisée pour décrire le caractère spontané d’une réaction
❖ Rappel: l’énergie de Gibbs d’une réaction est indépendante du chemin réactionnel
➔ une réaction catalysée aura donc la même énergie libre de Gibbs qu’une réaction non catalysée
o L’hydrolyse d’ATP permet à un grand nombre de réactions endergoniques de se produire.
o La concentration en ATP dans nos cellules est faible et l’ATP doit donc être constamment régénéré à partir d’ADP
ATP —–> ADP (mouvement, transport actif, biosynthèse, amplification de signal)
ADP ——> ATP (photosynthèse)
o L’énergie d’activation ΔG* ou EA est l’énergie qu’il faut fournir au système pour que la réaction se produise, donne une idée de la rapidité avec laquelle une réaction va se faire

23
Q

comment agissent les enzymes ?

A

o Les enzymes agissent en diminuant l’énergie d’activation du système et en stabilisant l’état transitionnel
A-B + C -> [ A┉B┉C]* -> A + B-C

24
Q

parler de l’équilibre réactionnel

A
Equilibre :
❖ S ⇌ P
❖ K’eq = [𝑃] / [𝑆]
❖ ΔG’°= -RT ln K’eq= -RT ln [𝑃] / [𝑆]
❖ Lien direct entre l’énergie libre et les concentrations en Substrat et Produit
25
Q

parler de la vitesse de réaction ?

A

❖ quantité de réactif qui réagit par unité de temps (μmol / sec.)
❖ S ⇌ P
❖ V= k [S] où k = constante de vitesse
❖ Loi d’action de masse (Guldberg & Waage): A température constante, la vitesse d’une réaction est proportionnelle au produit des concentrations élevée à une puissance égale au coefficient stoechiométrique de ce produit dans l’équation chimique de la réaction
Ex : 2S ⇌ P V = k [S]2
S1 + S2 ⇌ P V = k [S1][S2]
2S1 + S2 ⇌ P V = k [S1]2 [S2]
❖ Equation d’Arrhénius pour connaitre la constante de vitesse : 𝑘 = 𝐴 𝑒−Δ𝐺*/R𝑇
A = Facteur de fréquence ou de collision
T= température [K]
R = constante des gaz parfait 8,31 J.mol-1.K-1