Enzymologie I. Notions générales

Enzymologie I. Notions générales 1) Introduction Les enzymes sont des protéines dont la fonction biologique est d'être des catalyseurs (c'est-à-dire d'augmenter la vitesse) des réactions chimiques dans les systèmes vivants. Fonctions biologiques : digestion, métabolisme énergétique, contraction musculaire, pigmentation... Biologie moléculaire : polymérases, endonucléases ligases Biotechnologies & bioindustries : sucrochimie (HFCS High Fructose Corn Syrop), lipochimie (raffinage des huiles), lessives 2) Protéines Après purification et cristallisation : détermination de la structure 3D par diffraction aux rayons X. Forme des assemblages grossièrement sphérique. Document 2 p. 3 Les hydrolases ont une base commune composée de feuillets ß centraux à brins parallèles reliés par des hélices α et des coudes peptidiques → hydrolases à repliement α/ß ou « α/ß hydrolase fold » 3 résidus d'acide aminé sont particulièrement impliqués dans l'activité des hydrolases. Ex : Ser, His, Asp Document 1 p. 3 Masse moléculaire très variable de 13 à 2000 kD (kilo Dalton). De une seule chaîne à plusieurs dizaines de sous unités (structure quaternaire). Activité parfois assujettie à l'adjonction momentanée ou permanente d'un composé non protéique, un cofacteur : – composé minéral → Zn, Mo2, Cu,Ni... (cations divalents) – composé organique (coenzyme) → Hime, Piridoxal Phosphate (PLP)... Partie protéique seule = apoenzyme Partie protéique + cofacteur = holoenzyme 3) Catalyseurs État activé : forme de transition où les liens chimiques sont partiellement formées et brisées. Pour passer de l'état initial à l'état activé, une énergie d'activation ΔG* est nécessaire. ΔG* = -RT ln Keq * T en kelvin R constante des gazs parfaits Keq = [X*]/[S] En favorisant X* les enzymes permettent d'abaisser la barrière énergétique → la réaction est accélérée (jusqu'à x1014) Le ΔG° de la réaction (énergie libre de Gibbs) n'est pas modifié par la cartalyse enzymatique. → les enzymes ne catalysent que des réactions thermodynamiquement possibles. Document 3 p. 3 Lors de la catalyse enzymatique, on observe généralement une ou plusieurs intermédiaires réactionnels entre S et P → fonctionnement par étapes 4) Localisation et production Localisation tissulaire : – dans l'ensemble des tissus (phosphatases) – dans certains tissus → pepsine de la muqueuse gastrique Localisation intracellulaire : – fraction nucléaire (750-1000 g = vitesse de centrifugation) → enzymes de la biosynthèse des acides nucléiques – fraction mitochondriale (10 000 g) → enzymes du cycle de Krebs et des chaînes respiratoires – fraction du lysosome (20 000 g) → enzymes de dégradation (hydrolases) – fraction du RE (microsomale) (100 000 g) → enzymes d'hydroxylation et d'oxydation (désaturases) – cytoplasme → enzymes hydrosolubles (ex : enzymes de la glucolyse) Après lyse cellulaire, les enzymes intracellulaires sont déversées dans le sang → diagnostic – atteintes hépatiques (alcoolisme chronique) : GGT – atteinte cardiaque (infarctus) : transaminases (ALAT, ASAT) Zymogène (proenzyme) forme inactive sous laquelle certaines enzymes sont produites : ex : pepsine = muqueuse gastrique, pH opt = 2 / dine du côté -NH2 des acides aminés aromatiques (Phe, Tyr, Trp) Pesinogène pepsine Remarque : chez les bactéries, cette activation a lieu dans l'espace périplasmique Enzymes inductives : régulation génétique → la présence du substrat induit la production de l'enzyme (levée de la répression) ex : ß-gal Isoenzymes (isoformes) : enzymes produites par un même organisme, catalysant la même réaction mais possédant des structures primaires différentes (mise en évidence par électrophorèse ou HPLC) → variations cinétiques ou de spécifité ex : préférence de l'isoforme A de la lipase de Candida antarotica pour les acides gras à courtes chaînes