Questions à propos de l'activité enzymatique (1èreS)

[invite92e928a3]

Bonsoir, j'aurais besoin de votre aide sur certaine points concernant le second cours de biologie en 1èreS: L'activité enzymatique, voici mes questions:

- Quels points sommes-nous censés considérer pour calculer la cinétique ((y1-y2)/(x1-x2)) d'une réaction puisque la courbe représentant la concentration en produit en fonction du temps est parabolique. Et si cela rentre dans le programme de 1èreS, pourquoi a-t-elle une forme parabolique, logiquement elle devrait avoir la forme d'une droite non?

- Lorsqu'on dit qu'une enzyme est dénaturée, est-elle toujours dénaturée irréversiblement?

- Dans l'introduction du cours on a écrit que les enzymes fonctionnent plus efficacement dans les températures proches de celles du corps humain. Mais cette remarque ne concerne que les enzymes propres au corps humaine, non? Puisque un autre organisme fonctionnant à une autre température (les micro-organismes par exemple) devrait avoir des enzymes fonctionnant plus efficacement sous cette température?

- Nous avons dit dans le Cours 1 (Le phénotype dépend des protéines) que la structure des protéines est due aux affinités entre les différents acides aminés et dans le cours 2 (L'activité enzymatique) que la structure de l'enzyme (qui est une protéine) était due aux différentes liaisons liant les acides aminés. Y a-t-il une erreur ou les deux causes sont liées?

- Qu'est-ce qu'une enzyme à zinc?

- Dire "conformation de la molécule" revient-t-il à dire "structure de la molécule"?

- Quand vous nous dites qu'il faut tout préciser dans le DS, doit-on même préciser la définition des termes nouveaux lorsqu'on les utilise?

- Pour les réactions catalysées par les enzymes, parle-t-on de réactions chimiques, biologiques ou biochimiques?

- Pouvez-vous m'apportez des précision svp sur les liaisons hydrogène liant les différents acides aminés et au niveau des ponts dissulfures se forment-ils à chaque fois qu'il y a deux cystéine? Est-ce qu'il y a d'autres acides aminés qui provoquent la formation du pont dissulfure?

- Il est écrit à la fin du paragraphe concernant le fonctionnement du site actif: "La moindre mutation entraînant une modification de la séquence des acides aminés du site actif provoque une baisse d'efficacité voire une inactivité de l'enzyme". Si cette mutation concernait des acides aminés qui ne se trouvent pas dans le site actif, l'enzyme perdrait ou non en efficacité?

Merci pour vos réponses.
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[Flyingbike]

- Quels points sommes-nous censés considérer pour calculer la cinétique ((y1-y2)/(x1-x2)) d'une réaction puisque la courbe représentant la concentration en produit en fonction du temps est parabolique. Et si cela rentre dans le programme de 1èreS, pourquoi a-t-elle une forme parabolique, logiquement elle devrait avoir la forme d'une droite non?

elle n'est pas parabolique. Sigmoïde tu veux dire ? Les enzymes ont une activité qui dépend de plusieurs choses, dont la concentration en produit. Plus il y a de produit moins ça va vite (grossierement)

- Lorsqu'on dit qu'une enzyme est dénaturée, est-elle toujours dénaturée irréversiblement?

en théorie non, mais je ne suis pas sur qu'une enzyme soit capable de se "renaturer" seule dans la bonne conformation.

- Dans l'introduction du cours on a écrit que les enzymes fonctionnent plus efficacement dans les températures proches de celles du corps humain. Mais cette remarque ne concerne que les enzymes propres au corps humaine, non? Puisque un autre organisme fonctionnant à une autre température (les micro-organismes par exemple) devrait avoir des enzymes fonctionnant plus efficacement sous cette température?

tout à fait. Les enzymes humaines fonctionnent généralement mieux a 37, mais des enzymes d'autres organismes non. Ex : l'ADN polymérase de T. aquaticus, une bactérie marine, fonctionne mieux a 72° et est quasi inactive a 37.

- Nous avons dit dans le Cours 1 (Le phénotype dépend des protéines) que la structure des protéines est due aux affinités entre les différents acides aminés et dans le cours 2 (L'activité enzymatique) que la structure de l'enzyme (qui est une protéine) était due aux différentes liaisons liant les acides aminés. Y a-t-il une erreur ou les deux causes sont liées?

je ne vois pas la différence entre les 2 ? on peut dire liaison sans parler de liaison covalente, mais par exemple de liaison faible (interaction est plus approprié) entre deux acides aminés distants qui induit un repliement de la protéine.

- Qu'est-ce qu'une enzyme à zinc?

certaines enzymes ont besoin de cofacteurs pour fonctionner. Pour certaines c'est un ion : le calcium, le magnésium, ou le zinc.

- Dire "conformation de la molécule" revient-t-il à dire "structure de la molécule"?

parler de structure peut s'entendre a plusieurs niveau : séquence en acides aminés, structure dite secondaire, complexe comportant plusieurs sous unités. Conformation s'applique plus a un état de configuration de la molécule

- Quand vous nous dites qu'il faut tout préciser dans le DS, doit-on même préciser la définition des termes nouveaux lorsqu'on les utilise?

ça fait plus sérieux

- Pour les réactions catalysées par les enzymes, parle-t-on de réactions chimiques, biologiques ou biochimiques?

la chimie du vivant ca s'apelle la biochimie

- Pouvez-vous m'apportez des précision svp sur les liaisons hydrogène liant les différents acides aminés et au niveau des ponts dissulfures se forment-ils à chaque fois qu'il y a deux cystéine? Est-ce qu'il y a d'autres acides aminés qui provoquent la formation du pont dissulfure?

le pont disulfure n'est pas systématique. Son apparition dépend d'enzymes justement qui catalyse la formation de la liaison. Un poont disulfure étant une liaison covalente entre deux soufre, ça ne peut avoir lieu qu'entre deux acides aminés qui en contiennent : la cystéine (celui de la methionine n'est pas capable a ma conaissance)

- Il est écrit à la fin du paragraphe concernant le fonctionnement du site actif: "La moindre mutation entraînant une modification de la séquence des acides aminés du site actif provoque une baisse d'efficacité voire une inactivité de l'enzyme". Si cette mutation concernait des acides aminés qui ne se trouvent pas dans le site actif, l'enzyme perdrait ou non en efficacité?

cette question n'a pas de réponse. Ca peut ou peut ne pas influer sur l'activité de l'enzyme. Meme si c'est pas dans le site catalytique, ça peut etre dans une région critique pour la structure de l'enzyme. Ca peut aussi ne rien changer si c'est dans une région peu impliquée. Ca dépend aussi de ce que la mutation induit, si les acides aminés sont proches ou non structurellement.

[invite17a570c1]

logiquement elle devrait avoir la forme d'une droite non?

Huh, qu'est-ce que ce serait facile si c'etait le cas
Non, la forme qu'on enseigne generalement, pour les cas simples, est une sigmoide. Il y a une partie qui peut etre assimilee a une droite et cela est considere comme point de depart des histoires de calcul de Vi (vitesse initiale). Mais si tu continues en bio a la fac, tu auras l'occasion de croiser les enzymes

Plus il y a de produit moins ça va vite (grossierement)

C'est tres grossierement Je veux dire, c'est une generalisation dangereuse et surtout inutile dans le cas present (= vu combien super bien est abordee l'enzymo au lycee...).

en théorie non, mais je ne suis pas sur qu'une enzyme soit capable de se "renaturer" seule dans la bonne conformation.

Hum, je ne suis pas sure de te suivre ici. Dans le sens ou si une enzyme est vraiment tres denaturee (on l'a bouilli a 100 degres pendant 1h pour faire dans la caricature), qu'il y ait des proteines d'aide ou pas, c'est un peu tres mort Donc, c'est surtout le degre de denaturation qu'il faut considerer plutot que les "assistantes", me semble-t-il.

Dire "conformation de la molécule" revient-t-il à dire "structure de la molécule"?

Conformation s'applique plus a un état de configuration de la molécule

C'est quoi, la configuration de la molecule?

"Conformation" est utilisee pour signifier la structure 3D grossierement, cad tout ce qui est repliement dans l'espace, interactions resultantes (l'acide amine 335 peut etablir des interactions dues a ses proprietes biochimiques avec l'acide amine 22, par exemple), la presence ou non de plusieurs sous-unites formant la proteine fonctionnelle, bref. C'est pour dire comment le bousin doit etre configure pour fonctionner correctement

Pouvez-vous m'apportez des précision svp sur les liaisons hydrogène liant les différents acides aminés

Precision concernant quoi exactement? Parce que la c'est un peu vague.

Est-ce qu'il y a d'autres acides aminés qui provoquent la formation du pont dissulfure?

Comme Flyingbike l'a deja dit, la Cysteine semble etre la seule. En fait, il ne suffit pas seulement de trainer un atome de S, il faut qu'il ait de quoi former des liaisons. Cad, des electrons dispos pour ca. Il se trouve que le seul acide amine a repondre a cette demande est la Cysteine. Tu pourrais avoir entendu parler de la Selenocysteine : elle ne forme pas de ponts disulfure puisque le soufre est remplace par le selene...

cette question n'a pas de réponse.

Mais si : tout ce que tu dis apres le point de fin de cette phrase est la reponse
Il n'y a pas de regle ou de reponse unique : l'effet que la mutation aura dependra de l'endroit ou elle se produit et de l'importance de cet endroit pour la conformation de la proteine. Exemple : admettons qu'on a une mutation qui provoque le remplacement d'une Cysteine par une Leucine quelque part loin du site actif; spas super grave a premiere vue. En revanche, si cette Cysteine participe dans la formation d'un pont disulfure dont la consequence est la formation du site actif, la c'est grave.


Hope that helps.

[Flyingbike]

Hum, je ne suis pas sure de te suivre ici. Dans le sens ou si une enzyme est vraiment tres denaturee (on l'a bouilli a 100 degres pendant 1h pour faire dans la caricature), qu'il y ait des proteines d'aide ou pas, c'est un peu tres mort Donc, c'est surtout le degre de denaturation qu'il faut considerer plutot que les "assistantes", me semble-t-il.

Et pourtant, il est possible de faire un western blot en condition dénaturante, d'isoler une protéine, de se débarasser des agents dénaturants et de l'utiliser en EMSA : elle peut garder capacité à se lier a l'ADN par exemple. Mais si la structure primaire est conservée en THEORIE rien n'est définitif

C'est tres grossierement Je veux dire, c'est une generalisation dangereuse et surtout inutile dans le cas present (= vu combien super bien est abordee l'enzymo au lycee...).

je sais bien, mais je me suis dit que ca pourrait aider a imaginer ce qui pourrait faire que cette droite n'en est pas une. On oublie ...

"Conformation" est utilisee pour signifier la structure 3D grossierement, cad tout ce qui est repliement dans l'espace, interactions resultantes (l'acide amine 335 peut etablir des interactions dues a ses proprietes biochimiques avec l'acide amine 22, par exemple), la presence ou non de plusieurs sous-unites formant la proteine fonctionnelle, bref. C'est pour dire comment le bousin doit etre configure pour fonctionner correctement

c'est ce que j'avais en tête mais en vachement mieux dit

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pfhoryan]

Bonjour,

J'apporte quelques précisions.

Huh, qu'est-ce que ce serait facile si c'etait le cas
Non, la forme qu'on enseigne generalement, pour les cas simples, est une sigmoide.

Pour la concentration de produit en fonction du temps? Dans le cas simple, la forme est bien une droite initialement, tant que la concentration en substrat est à peu près constante, ensuite elle fléchie lorsque le substrat vient à manquer. Ce n'est ni une parabole, ni une sigmoide.

Hum, je ne suis pas sure de te suivre ici. Dans le sens ou si une enzyme est vraiment tres denaturee (on l'a bouilli a 100 degres pendant 1h pour faire dans la caricature), qu'il y ait des proteines d'aide ou pas, c'est un peu tres mort Donc, c'est surtout le degre de denaturation qu'il faut considerer plutot que les "assistantes", me semble-t-il.

Tant qu'il n'y a pas d'aggrégation lors de la dénaturation, la renaturation est possible (mais pas systématiquement). En cas d'aggrégation, il faut trouver un moyen de casser les aggrégats.

"Conformation" est utilisee pour signifier la structure 3D grossierement, cad tout ce qui est repliement dans l'espace, interactions resultantes (l'acide amine 335 peut etablir des interactions dues a ses proprietes biochimiques avec l'acide amine 22, par exemple), la presence ou non de plusieurs sous-unites formant la proteine fonctionnelle, bref. C'est pour dire comment le bousin doit etre configure pour fonctionner correctement

En fait les protéines sont des entités dynamiques, et peuvent adopter des conformations différentes (structures 3D différentes) suivant les partenaires présents (autre protéines, substrats, inhibiteurs, environement lipidique etc...).

Comme Flyingbike l'a deja dit, la Cysteine semble etre la seule. En fait, il ne suffit pas seulement de trainer un atome de S, il faut qu'il ait de quoi former des liaisons. Cad, des electrons dispos pour ca. Il se trouve que le seul acide amine a repondre a cette demande est la Cysteine.

La cystéine est la seule. Cependant, toutes les cystéines d'une protéine ne sont pas forcément engagées dans un pont disulfure.

Il n'y a pas de regle ou de reponse unique : l'effet que la mutation aura dependra de l'endroit ou elle se produit et de l'importance de cet endroit pour la conformation de la proteine. Exemple : admettons qu'on a une mutation qui provoque le remplacement d'une Cysteine par une Leucine quelque part loin du site actif; pas super grave a premiere vue. En revanche, si cette Cysteine participe dans la formation d'un pont disulfure dont la consequence est la formation du site actif, la c'est grave.

De plus, les mutations ne sont pas non plus forcéments néfastes. Elle peuvent parfois améliorer l'activité existante ou même faire naître une nouvelle activité.


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"Toute vérité franchit trois étapes. D’abord elle est ridiculisée. Ensuite, elle subit une forte opposition. Puis, elle est considérée comme ayant toujours été une évidence." - Arthur Schopenhauer

[invite17a570c1]

Merci, Pfhoryan, de ces précisions. Je n'ai pas estimé nécessaire d'aller aussi loin étant donné le niveau de la personne qui demande (1re S)...

[invite853321bf]

La diminiution de substrat est l'une des nombreuses causes possibles mais la plus fréquente, si tu continues dans le joyeux monde de la bio tu verras à quel point les systèmes de régulation enzymatiques sont complexes même sans ajout de cofacteur ou d'autres enzymes.

Pour la température des enzymes, leur température nominale est celle de leur environnement, oui pas toujours 37°C (la température du corps humain n'est pas partout de 37°C). Après savoir si c'est l'enzyme qui s'est adapté ou la bactérie qui s'est adapté à ce milieu à cause de ces enzymes, c'est le jeu de l'oeuf ou de la poule (enfin dans ce cas c'est l'oeuf mais bon)

Une enzyme peut normalement se renaturer, car c'est la forme où elle est la plus stable

[invite71f23525]

Une enzyme peut normalement se renaturer, car c'est la forme où elle est la plus stable

Cela dépend si sa structuration est dépendante de l'intervention de protéines chaperones. Si c'est le cas, elle ne se restructurera pas spontanément. Et pour une protéine ne nécessitant pas l'intervention de chaperones, pour que sa renaturation puisse se faire spontanément, les conditions physico-chimiques doivent être adéquates. Même avec cela, c'est pas gagné.

Greg

[invite853321bf]

C'est vrai mais mes profs m'avaient dit que c'était assez rare (à l'époque, une estimation de cette rareté m'avait pas paru intéressante, désolé ) la plupart "peuvent se débrouiller toutes seules" sans l'aide de chaperonnes.

[invite71f23525]

Au risque de paraitre insistant, mais pour qu'une protéine se replie exactement sous une forme fonctionnelle spontanément ex vivo, c'est plutôt rare. C'est la raison pour laquelle pour toutes les protéines recombinantes avec lesquelles j'ai pu travailler, nous redoublons de précaution quant à la période durant laquelle elle ne sont plus soumises au froid. La perte d'activité enzymatique par dénaturation est généralement irréversible, dans les conditions de laboratoire du moins. Cette difficulté à se renaturer n'est pas forcément liée à une nécessité d'intervention des chaperones.

Greg

[invite853321bf]

Pas de problème, je suis aussi là pour apprendre de nouvelles choses. Je n'en suis pas encore à être certain de tout ce que je dis
Mais comme vous le dites, vos protéines sont recombinantes donc artificielles. Cela peut peut être aussi expliquer cette perte d'activité, non?
Comme l'a dit Flyingbike
Et pourtant, il est possible de faire un western blot en condition dénaturante, d'isoler une protéine, de se débarasser des agents dénaturants et de l'utiliser en EMSA : elle peut garder capacité à se lier a l'ADN par exemple. Mais si la structure primaire est conservée en THEORIE rien n'est définitif

[invite71f23525]

Mais comme vous le dites, vos protéines sont recombinantes donc artificielles. Cela peut peut être aussi expliquer cette perte d'activité, non?

Elles sont artificielles dans le sens où on les fait produire à un organisme autre que celui de provenance de la protéine. Mais la protéine est suffisamment identique à la protéine naturelle pour qu'on puisse observer des activités enzymatiques ou autres de manière fiable. D'ailleurs beaucoup d'études fonctionnelles ou structurales des protéines (activité, détermination structure 3D) se font sur des protéines surexprimées ou recombinantes, donc non produites de façon naturelle.

Et pourtant, il est possible de faire un western blot en condition dénaturante, d'isoler une protéine, de se débarasser des agents dénaturants et de l'utiliser en EMSA : elle peut garder capacité à se lier a l'ADN par exemple. Mais si la structure primaire est conservée en THEORIE rien n'est définitif

Comme il le précise "en théorie rien n'est définitif". Pour ce qui est de la capacité d'un facteur à lier l'ADN, nous sommes dans un cas particulier. En effet, les protéines lient l'ADN grâce à des motifs en doigt de zinc. Ce sont des régions riches en cystéine qui, par regroupement de 4 cystéine ou 2 cystéines/2 histidines stabilisées par un ion Zn2+ permettent la formation d'une structure en boucle qui peut interagir avec le sillon majeur de l'ADN. A priori, s'il y a renaturation que de cette partie là, la protéine pourra lier l'ADN dans le cas où il n'y a pas d'encombrement stérique au niveau de la liaison.

Pour les activités enzymatiques, il s'agit de l'organisation spatiale précise des acides aminés du site catalytique parfois séparés par plusieurs centaines d'acides aminés au niveau de la séquence primaire, mais rapprochés et disposés précisément grâce au repliement adéquat.En plus de ça, les poches catalytiques affichent (peut-être pas toujours) des acides aminés impliqués dans la sélectivité des substrats reconnu (par sélectivité stérique, sélectivité de charge,...) un peu comme un récepteur. Ici intervient donc la nécessité d'une renaturation plus globale de la protéine pour étudier un phénomène différent : l'activité enzymatique.

Donc la possibilité de renaturation existe mais tout dépend de la protéine étudiée, et de ce qu'on veut faire avec.

Greg