préparation cinétique enzymatique

la cinétique de l'activité enzymatique - préparation du TP

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Index

1 La catalyse enzymatique

description du phénomène

2 modélisation d'une catalyse

le logiciel Edu'modèles

3 paramétrage

agents et rêgles

4 Exploitation et mise en oeuvre avec un exemple

faire tourner le modèle pour comprendre la notion de cinétique enzymatique

1 Description d'une catalyse enzymatique

les enzymes et les substrats sont des molécules en général en suspension ou dissoutes dans un liquide dans lequel elles ont des déplacements aléatoires .AU gré de ces déplacements, les enzymes peuvent avec une certaine probabilité rencontrer leur substrat, former un complexe enzyme substrat qui va se maintenir un certain temps et catalyser avec une certaine probabilité la réaction enzymatique qui va donner les produits et l'enzyme libre.Il en résulte que la catalyse enzymatique est un phénomène qui peut être modélisé facilement au moyen d'algorithmes probabilistes.

Le modèle de fonctionnement d'une enzyme. le substrat est pris en charge par le site actif, le complexe enzyme substrat permet la catalyse enzymatique puis le produit est libéré et l'enzyme intacte peut recommencer un nouveau cycle

une enzyme: l'amylase en gris avec un substrat (le ligand). Ici, le substrat est l'acarbose, une molécule très ressemblante à l'amidon et qui bloque le site actif, empêchant l'action de l'amylase. C'est un traitement contre le diabète

Exemple de l'hydrolyse du maltose par la maltase

Le maltose est un dioside (ou diholoside) composé de deux molécules de glucose.Il peut être hydrolysé en présence d'eau grâce à l'action d'une enzyme nommée maltase selon la réaction suivante.MALTOSE + MALTASE --> 2GLUCOSES On cherchera à modéliser cette réaction enzymatique au moyen du logiciel Edu'modèles (cliquer sur le lien ci-dessous)

2 édumodèles

Le logiciel est pourvu d'une fenêtre d'environnement qui mime un milieu réactionnel. Dans cette fenêtre le milieu se met en mouvement et des événements se produisent .les unités de temps sont symbolisées par des "TOURS". A chaque tour les agents de la réaction vont avoir un comportement qui se déclenchera selon une certaine probabilité. la réaction va donc avoir lieu durant un certain nombre de tours.Sur le côté une interface vous permet de paramétrer par vous même les agents de la réaction.une autre fenêtre permet de paramétrer les règles , c'est à dire le comportement des agents selon les situations.

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3 paramétrage des agents et des règles avec l'exemple de la catalyse enzymatique de l'hydrolyse du maltose en 2 glucoses

1. Définition des agentsdans la fenêtre "agents" choisir "Ajouter un agent".

• donner un nom à l'agent.
• choisir son apparence.
• choisir la probabilité qu'il se déplace à chaque tour
• indiquer la quantité à placer au début de l'expérience.

2. Définition des règlesDans la fenêtre "règles" choisir ajouter une règle.

• Donner un nom à la règle.
• sélectionner la probabilité que ce comportement survienne.
• dans la fenêtre "réactifs", choisir les agents concernés
• Dans la fenêtre "produits", choisir les agents concernés

70%

Questions

1 sachant que la réaction fait intervenir une enzyme: la maltase, un substrat: le maltose, sachant par ailleurs que la réaction enzyme substrat passe par un complexe enzyme substrat et que le produit est 2 molécules de glucose, Définir les agents nécessaires à la modélisation dans édu'modèles de la réaction

2 paramétrer une première digestion enzymatique virtuelle dans édu'modèles dans une fenêtre d'environnement de 30 X 30 avec une quantité de maltose de 60, une probabilité dedéplacement du maltose de 100% car c'est une petite molécule. régler la quantité d'enzymes à 5 et sa probabilité de déplacement à 25% choisir la forme que vous souhaitez pour ces agents créer une rêgle pour la rencontre entre une enzyme et son substrat (quel agent doit être créé au préalable?) créer la rêgle qui permettra d'obtenir les produits de la réaction (réfléchir au nombre et à l'agent qui devra être créé au préalable)

4. la cinétique enzymatique

• On définit une enzyme par la vitesse de son activité. En général une enzyme travaille à une vitesse qui diminue à mesure que le substrat est transformé et donc de moins en moins concentré
• En conséquence la vitesse d'une catalyse enzymatique est définie comme la vitesse dans les premiers moments de l'expérience, lorsque la concentration du substrat est très supérieure à celle de l'enzyme. On parle de Vitesse initiale.
• On cherchera ici à comprendre ce qui peut faire varier la vitesse initiale.
• On cherchera aussi à savoir si la vitesse initiale d'une enzyme a une limite
• La vidéo ci-contre vous explique le travail de préparation à faire

Mise en oeuvre d'une simulation

Mise en oeuvre d'une simulation

On va travailler sur une zone plus grande que la précédente simulation de 150X150 carrés (Pour cela cliquer sur "paramètres").

• Lancer une activité.
• Mesurer la vitesse initiale de la réaction dans le graphique situé sur la gauche. La vitesse initiale correspond à la valeur absolue de la pente de concentration du substrat ou de l'apparition du produit. Pour cela cliquer sur la courbe afin de faire apparaître une droite de tendance dont la pente apparaît à l'écran.
• Placer dans un tableur la valeur de la pente, c'est à dire la vitesse initiale de la réaction en fonction de la concentration initiale de substrat.
• Maintenant faire varier la quantité de substrat initial en la multipliant par 2.
• recommencer plusieurs fois les étapes précédentes

Conclusion:Que constatez vous lorsque la concentration de substrat augmente?