Enzymologie

[invite5c5c6f33]

Bonjour,

J'ai beaucoup de mal à comprendre mes cours d'enzymo, je sais déterminer des paramètres cinétiques avec la courbe en double inverse, mais ça s'arrête à peu de chose près là...

Je ne comprends qu'est ce que la constante de vitesse kcat, ainsi que le "turn over", j'ai bien trouvé quelques définitions mais je comprends pas tout, surtout quand c'est dans un cadre d'exercice.

Les inhibiteurs aussi, je comprends leurs actions sur l'enzyme (se fixe ou non sur le site actif à la place du substrat par exemple), mais les formules comme pour l'inhibiteur incompétitif Km' = Km / (1 + I / Ki), j'ai beau essayer de la comprendre rien y fait, quelqu'un peut m'expliquer ? Je n'ai eu que deux cours en amphi, mais deux zéro pointé partie enzymologie en CC..

Je vous remercie
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[Neon20]

Bonsoir,

Le Km c'est la concentration en substrat qu'il te faut pour atteindre la moitié de la vitesse maximale de ton enzyme. ( à [S]=Km , V= Vmax/2 ).


Un inhibiteur compétitif se fixe sur le même site de l'enzyme que le substrat. Il empêche le substrat de se fixer et donc pour une même concentration de substrat, la vitesse de l'enzyme est plus basse que dans le cas où il n'y avait pas d'inhibiteur compétitif. Que faut-il faire pour retrouver la même vitesse? Il suffit d'augmenter la concentration en substrat. Cela s'appelle la levée de l'inhibition par augmentation de [S].(ce phénomène ne se retrouve pas avec les inhibiteurs non compétitifs ou les incompétitifs).
Si par exemple, on veut que la vitesse de l'enzyme soit égale à la moitié de la vitesse maximale(Vmax/2), dans le cas où il n'y a pas d'inhibiteur compétitif, il faudra une concentration Km de substrat. Si on ajoute une concentration [I] d'inhibiteur, il ne faudra plus une concentration Km de substrat pour obtenir Vmax/2 mais il faudra une concentration plus élevée que l'on appelle Km apparent (que l'on note Km').

Km'> Km
Km' c'est la concentration en substrat qu'il faut, en présence d'un inhibiteur compétitif, pour obtenir une vitesse enzymatique V= Vmax/2.

Pour obtenir Km', on multiplie Km par (1+ ([I] / Ki)).


Enfin, tu remplaces Km par Km' ou par Km(1+ ([I]/Ki)) dans les équations de Michaélis Menten, Lineweaver Burk etc. pour résoudre ton exercice.

Si tu as affaire à un inhibiteur non compétitif, cet inhibiteur va se fixer sur un site différent de celui du substrat donc il ne va pas interférer avec la formation du complexe enzyme-substrat. Par conséquent le Km sera le même: il faudra la même concentration en substrat, avec ou sans inhibiteur non compétitif, pour obtenir Vmax/2. Par contre, ce type d'inhibiteur va diminuer la Vmax de l'enzyme.(ce que ne fait pas l' inhibiteur compétitif vu précédemment). On aura donc une nouvelle Vmax en présence de l'inhibiteur non compétitif que l'on notera Vmax'. Vmax'< Vmax.)
Vmax' est la vitesse maximale de l'enzyme en présence d'un inhibiteur non compétitif.
Pour obtenir Vmax', on divise Vmax par (1 + ([I]/Ki)).

Enfin, tu remplaces Vmax par Vmax' ou par Vmax/(1+([I]/Ki)) dans les équations de Michaélis Menten, Lineweaver Burk etc. pour résoudre ton exercice.



On termine, avec l' inhibiteur incompétitif:
– L’inhibiteur se lie au complexe ES sans pouvoir se lier à
l’enzyme libre
– La liaison de l’inhibiteur se fera sur un site différent du site actif et
provoquera une déformation du site actif rendant l’enzyme
catalytiquement inactive.

Ici le Vm est diminué (comme pour le cas avec inhibiteur non compétitif) mais le Km aussi est diminué.
On a donc un nouveau Vm ET un nouveau Km, respectivement inférieurs aux Vm et Km initiaux.
Pour obtenir les nouveaux Km et Vm, on divise les Km et Vm initiaux par (1+ ([I]/Ki)).

Par contre la pente Km/Vmax de la courbe de la représentation de Lineweaver Burk reste inchangée. Ce qui est logique car on a divisé Km et Vmax par un même nombre.

Tu connais la chanson: tu remplaces Vmax par Vmax/(1+([I]/Ki)) ET Km par Km/ (1+ [I]/Ki) dans les équations de Michaelis Menten, Lineweaver Burk etc. pour résoudre ton exercice.

[Neon20]

Résumé:

inhibiteur compétitif:
Km augmente.
Vmax reste inchangée(Vmax'= Vmax)
Km'= Km(1+[I]/Ki)


inhibiteur non compétitif:
Km reste inchangé (Km'=Km)
Vmax diminue
Vmax'= Vmax/(1+[I]/Ki)

inhibiteur incompétitif:
Km diminue
Vmax diminue
Km'= Km/(1+[I]/Ki)
Vmax'= Vmax/(1+[I]/Ki)
Km/Vmax reste inchangé(mais ça, ça se déduit facilement).

[Neon20]

Dans mes paragraphes précédents: Remplacez tous les "vitesse de l'enzyme" (qui sont inexacts) par "vitesse de la réaction enzymatique".

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5c5c6f33]

Bonsoir Neon,

Je vous remercie d'avoir prit le temps de me faire des posts comme ceux là, c'est beaucoup plus clair dans ma tête pour les inhibiteurs, je vais essayer de trouver pour la notion de kcat ayant comprit le turn over aussi.

Encore merci de votre aide, mes partiels vous remercieront

[Neon20]

Il n'y a pas de quoi. Je révise également sauf que contrairement à vous, ça fait 4 ans qu'on me rabâche ce genre de chose, donc à force ça rentre . Si vous voulez je peux aussi vous expliquer 2-3 petites choses sur Kcat:

Revoyons d'abord les bases:

La réaction enzymatique se divise en plusieurs étapes*: (en général on la divise en 2 étapes pour simplifier)*:
L'étape 1 est appelée l'étape de formation d'un complexe enzyme-substrat et l'étape 2 est appelée catalyse.

étape 1*: E+S -----> ES l'enzyme réagit avec son substrat pour donner le complexe enzyme- substrat(=complexe ES= complexe de Michaelis-Menten).

étape 2*(catalyse): ES ------->E + P le substrat est transformé en produit suite à diverses réactions intermédiaires.

Ces 2 étapes se font chacune à une certaine vitesse.
On note K1 la vitesse à laquelle se réalise l'étape 1 et K2 la vitesse à laquelle se réalise l'étape 2.
K2 porte aussi d'autres noms tels que Kcat, constante catalytique ou encore«*turn over*».

/!\ à noter que les réactions inverses ont lieu simultanément. La réaction inverse de l'étape 1 a pour vitesse k(-1) et la réaction inverse de l'étape 2 a pour vitesse k(-2) mais ces réactions inverses ne nous dérangent pas pour 2 raisons*:
1ère raison*: l'étape de formation du complexe ES(étape 1) est beaucoup plus rapide que l'étape de catalyse(étape 2). K1 >>K2(aussi appelé kcat). Donc, en fait, il y aura toujours du complexe ES à disposition prêt à être engagé dans l'étape 2.
2ème raison*: la vitesse K2 de la réaction de catalyse est très supérieure à la vitesse k(-2) de sa réaction inverse. K2>>>>>>K(-2). La vitesse K(-2) est négligeable par rapport à K2. Donc c'est la formation du produit qui prime sur la re-formation du complexe ES à partir de ce produit.

La valeur de la vitesse V (ou V0) de la réaction enzymatique est Kcat[ES] – K(-2)[E][P].
Mais vu que k(-2) est négligeable par rapport à K2, on peut écrire seulement*: V= Kcat[ES] (c'est la formule que l'on garde).

Petit moyen mnémotechnique pour s'en souvenir* : V= Kcat[ES] (V= cacatoès ).
Rappel*: plus la concentration en substrat augmente , plus la vitesse de la réaction enzymatique augmente. Plus [S] augmente, plus V augmente.
On note [E]0 , la concentration initiale en enzyme libre (avant ajout du substrat), à ce moment là, il n'y a pas de complexe ES vu qu'il n'y a pas de substrat. Plus on va ajouter de substrat, plus on aura de formation de complexe ES. Au bout d'un moment à force de rajouter du substrat, la vitesse de la réaction deviendra maximale et toutes les enzymes auront formées un complexe ES et à ce moment là, on pourra dire que [ES]=[E]0.
D'où Vmax= Kcat [E]0.

là , on a déjà deux formules pour déterminer kcat*:

dans le cas où V < Vmax*: V= Kcat[ES] d'où Kcat= V/[ES]
dans le cas où V= Vmax*: Vmax= Kcat [E]0 d'où Kcat= Vmax/[E]0

Il existe une troisième manière de calculer Kcat*:
On peut calculer Kcat à partir du Km(Cf post 1).

Km= ( K(-1) + Kcat ) / K1
par conséquent, Kcat = (Km** K1) – K(-1).

Les constantes d'affinité et de dissociation : Kaff et/ou Kd peuvent être données dans un exercice à la place de K1 ou K(-1) donc il faut savoir également que Kaff = K1 / K(-1)
et que Kd = 1/ Kaff = K(-1)/ K1
et savoir les introduire dans la formule*: Km= ( K(-1) + Kcat ) / K1 pour pouvoir calculer Kcat ou Km.

[Neon20]

j'aimerais revenir sur un truc:

On note K1 la vitesse à laquelle se réalise l'étape 1 et K2 la vitesse à laquelle se réalise l'étape 2.

K1 et K2 ne sont pas vraiment des vitesses mais des constantes liées à la vitesse de réaction des étapes 1 et 2. Ce qui ne change rien au reste de mon paragraphe.
La vraie vitesse de l'étape 1 serait k1 [E] [S] et celle de l'étape 2 serait (k(-1) + k2) [ES].

[invite5c5c6f33]

Je te remercie une nouvelle fois pour ces rappels de cours, tout est clair, je viens de reprendre tout le contenu que tu m'as posté

Je refais mes annales de CC, et d'exams cet après midi, mais je pense avoir tous ce qu'il faut pour y répondre.

Merci