La cinétique enzymatique

La cinétique enzymatique

Les enzymes sont des catalyseurs biologiques

• Ce sont des protéines codées par des gènes
• Elles accélèrent les réactions chimiques
• Elles agissent en petite quantité,
• Elles se retrouvent intacte à la fin de la réaction (catalyseur),
• Elles sont indispensables au métabolisme cellulaire

On peut caractériser une enzyme par l’étude de la vitesse initiale (Vi) au début de la réaction chimique qu’elle catalyse.

PLAN

• La notion de réaction enzymatique

• La cinétique enzymatique

• MODÉLISATION DE LA CINÉTIQUE ENZYMATIQUE

• QCM FINAL

(UN CLIQUE SUR CHAQUE PARTIE DU PLAN VOUS RENVOIE À LA PAGE CORRESPONDANTE)

Mme Seigneur - 1ère verte - janvier 2022

La réaction enzymatique

1. Formation d’un complexe enzyme substrat : Lorsqu’un enzyme est au contact de son (ou ses) substrat(s), il se forme une association ou complexe « Enzyme-Substrats » (complexe ES). 2. La fixation du substrat à l’enzyme induit la réaction enzymatique3. Formation d’un ou plusieurs produits (P) et l’enzyme est alors libérée (elle peut alors agir sur d’autres molécules du même substrat).

E + S ⇔ E-S => P + E

Quelles sont les propriétés de la réaction catalytique induite par les enzymes ?

Les protéines enzymatiques sont des catalyseurs de réactions chimiques spécifiques. L’étude de la vitesse des réactions chimiques permet de caractériser l’enzyme étudiée.

La cinétique enzymatique

Le médecin Léonor Michaelis et la biologiste Maud Menten ont proposé en 1913 un mécanisme d’action des enzymes : Ils imaginent que la transformation d’un substrat S en un produit P par une enzyme E se déroule en deux étapes dont la première fait apparaître un complexe enzyme substrat noté ES, formé de l’association physique temporaire entre l’enzyme et la molécule dont elle accélère la transformation chimique. Pour caractériser une réaction enzymatique on peut étudier la disparition du substrat ou l’augmentation de la concentration des produits

3 phases caractérisent la réaction enzymatique

• Phase pré-stationnaires (phase initiale)
• Phase stationnaire
• Phase post-stationnaire

Concentration en produit ou en substrat en fonction du temps ([P]=f(t) ou [S]=f(t))

Lors d'une réaction enzymatique on peut suivre cette réaction :

• En mesurant l'apparition (production) du produit au cours du temps

ou

• En mesurant la disparition du substrat

La quantité de produits formée augmente d'abord rapidement, puis plus lentement, par diminution de la quantité de substrat disponible, avant d'atteindre un plateau.

Dans sa partie initiale, la courbe [produit] = f(t) peut être assimilée à une droite, dont le coefficient directeur donne la vitesse initiale Vi de la réaction catalysée.

Comment calculer la vitesse initiale

Expérimentalement on peut mesurer une concentration de produit en fonction du temps avec différentes concentrations de substrat.

Mathématiquement la vitesse Vi : Vi = d [P] / d [tps]

On peut avec ces valeurs tracer une courbe Vi = f(S) Sur cette courbe on peut alors calculer la vitesse initiale de la réaction (t1)

La vitesse de réaction varie selon plusieurs paramètres :

• Elle est forte au début de la réaction (t1) et diminue avec le temps (t2) (moins de substrats présents)
• Elle augmente quand on augmente la concentration en enzymes ou la concentration en substrat
• A une concentration importante, la vitesse n’augmente plus : c’est la saturation. Toute les sites catalytique de l'enzyme sont occupés. On dit que l'enzyme est saturée en substrat

Modélisation de la catalyse enzymatique avec le logiciel Edu’modèles

EN CLIQUANT SUR LE LIEN VOUS RÉALISEREZ UN MODELE DÉJA PARAMÉTRÉ : EN CLASSE VOUS PARAMETREZ VOTRE PROPRE MODÈLE

Etapes

1ère phase = définition des agents Définir toutes les molécules présentes dans la réaction que vous voulez étudier:(enzyme, substrat(s), produit(s), complexe

2ème phase = définition des règlesAjouter une règle

1. Association

- Mettre dans "réactifs" les substrats et les enzymes - Mettre dans "produits" le complexe formé par S+E 2. Dissociation - réactif = complexe - produit(S) = produit(S) issu de la réaction

3ème phase : confrontation du modèle à la réalité. Lancer l'animation --> Les résultats apparaissent dans le graphique Cocher la case "Lisser" Agrandir votre graphique à l'aide du curseur "échelle horizontale"