Enzymologie
Une enzyme est une protéine globulaire (ІІІ ou ІV) elle rond possible une réaction dans des conditions physiologiques (PH=7 et T= 37°c), sans les enzymes, la réaction nécessite des conditions extrêmes (PH acide et T élevée) incompatible avec la survie de la cellule. Elle accélère la R °, à la fin de cette dernière, l’enzyme se trouve à son état initial.
I.Classification de l’enzyme :
Il existe 6 classes d’enzyme :
1.Oxydoréductase : catalyse l’oxydoréduction
2.Isomérase : changement dans la molécule en gardant sa formule brute
3.Transférase : transporte les groupements fonctionnels
4.Lyases : agissent sur les doubles liaisons
5. Hydrolases : ajoutent ou éliminent des molécules
6.Ligases : additionnent les fragments (avec ATPA)
Ainsi l’enzyme est représenté par un code ; exp : EC : 1, 3, 4,7
E : enzyme C : commission 1 : classe 3 : sous classe 4 : sous sous classe 7 : ordre
II.L’activité enzymatique moléculaire : AEM
Est le nombre de molécules de substrat transformées par molécule d’enzyme.
III.L’unité de l’activité enzymatique : UAE
Est la quantité d’enzyme qui transforme 10-6 moles de substrat par mn, elle est exprimée en UI, elle peut être exprimé en katal.
Le katal est la quantité d’enzyme qui transforme 1mole du substrat par sc.
IV.L’activité spécifique : AS
Représente la pureté de l’enzyme avec AS= UI/(mg de P) = katal/(mg de P)
V.Réaction enzymatique :
E + S ES E+P avec E : enzyme S : substrat et P : produit
VI.Structure des enzymes :
Certaines enzymes sont purement protéique, d’autres renferme des parties non protéique, sont appelées holoenzymes.
Holoenzyme = Apoenzyme (protéique) + Cofacteur (non protéique)
1.Partie protéique : Apoenzyme
On distingue plusieurs niveaux d’organisation :
Structure І : enchainement d’Aa.
Structure ІІ : structure présentant de nombreuses liaisons H entre les CO et NH du squelette, on distingue : hélice α, feuillet β, coude.
Structure ІІІ : l’arrangement des différentes structures ІІІ, est réalisé de telle manière que les Aa apolaires se mettent à l’intérieure et les Aa polaires à l’extérieure. Elle est indispensable à E car elle permet le site actif. Le site actif est localisé dans la zone interne (hydrophobe), ce pendant le site actif possède un ou quelque Aa polaires. Le site actif est devisé en 2 sites : le site de reconnaissance et le site catalytique.
Au niveau du site de reconnaissance, il s’établit des liaisons faibles (H, hydrophobes,….), et au niveau du site de catalyse il s’établie des liaisons fortes.
Les Aa n’appartenant pas au site actif sont appelés les Aa indifférents.
2.Partie non protéique : cofacteur ; peut être un ion métallique ou une coenzyme :
Coenzymes : composés organiques, dérivent des vitamines, fonctionnent comme des transporteurs d’ē, atomes ou groupements fonctionnels, agissent au niveau du site catalytique.
VII.Réversibilité et spécificité :
Une R° est dite réversible quand elle se fait dans les 2 sens part la même E.
Une E est spécifique à S et à R°.
i.Iso enzymes : sont les formes moléculaires multiples d’une même E, elles sont toujours oligomériques (structure ІІІ), exp : la LDH possède 5 iso enzymes.
Les iso enzymes diffèrent par quelques Aa, ils ont des caractéristiques cinétiques différentes, on peut les séparées par électrophorèse (ont le même PM).
ii.Pro enzymes : ils sont les précurseurs d’enzymes.
Exp : chymotrypsinogène (inactive) chymotrypsine (active)
VIII. Cinétique Mickaelienne :
voir courbe p21
E + S 1 2 ES 3 E+P
V1 = k1 [E][S] avec V3 = V1 - V2 donc ;
V2= k2 [Es] k3 [ES]= k1 [E][S]- k2 [Es]
V3 = k3 [Es] (k3+K2)/K1 = ([E][S])/([Es])= km
E libre = ET – Es donc ; km= (([Et][Es] )[S])/([ES]) = ([Et][S])/([ES]) - [S]
Donc ; Km + [S] =([Et][S])/([Es]) donc ; [ES] = ([Et][S])/(Km+[S]) ……. (1)
(1) x k3 donc ; V3 = k3 ([Et][S])/(Km+[S])
qd : EL = 0 ; ET = ES donc : Vmax = k3 [ET]
qd : V= (V max)/2 ; km = [S]
XI.Linéarisation de la courbe de Michaelis :
Selon Burck et Lineweaver :
1/V= (Km+[S])/(Vmax [S] ) =Km/Vmax x 1/([S]) + 1/Vmax
voir courbe p27
C’est une droite y= ax+b
Y = 1/V , a = Km/Vmax , b = 1/Vmax , x = 1/([S])
Les enzymes fixées aux membranes ne suivent pas la cinétique Michaelienne.
La plupart des enzymes ont une courbe en forme de cloche pour la T et le PH.
X.Les effecteurs :
Ce sont des produits chimiques (organiques) qui peuvent augmenter ou diminuer l’activité enzymatique. Il existe 3 types d’activateurs :
i.Activateurs vrais : l’activation de E est due par un ion métallique. Ils peuvent stabiliser la structure ІІІ de E ( Fe2+ pour Hb ou mb), ou stabiliser le complexe ES (mg2+ pour kinase).
ii.Anti inhibiteurs : se complexe avec les inhibiteurs, donc c’est des activateurs.
iii.Les protecteurs : exp : Glutathion.
XI.Les inhibiteurs : il existe 2 types d’inhibition :
i.Inhibition irréversible : lorsqu’on retire l’inhibiteur, l’inhibition persiste.
ii.Inhibition réversible :
a.Inhibition compétitive : l’inhibiteur ne se fixe que sur El à la place de S : l’inhibiteur se fixe sur le site actif, il est analogue à S. voir courbe p 34
E + S == ES __ E+P
+
I
=
E I
Ki = ([E][I])/([EI])
Vmax ne change pas ; vmax = v‘max
Km change ; km <km ‘ Avec km’ = km [1+ ([I])/Ki ]
1/V = (Km [ 1+ [I]/Ki ])/Vmax 1/([S]) 1/Vmax
b.Inhibition non compétitive : l’inhibiteur se fixe sur un site autre que le site actif. voir courbe p 37
E + S==ES __ E+P
+ +
I I
= =
E I ESI
Ki = ([E][I])/([EI]) ou ki = ([E][I])/([ESI])
km ne change pas ; km = km`
vmax change ; v`max < vmax Avec vmax’ = Vmax/(1+([I])/Ki)

1/V = (Km [ 1+ [I]/Ki ])/Vmax 1/([S]) (1+ [I]/Ki)/Vmax
c.Inhibition incompétitive : l’inhibiteur ne se fixe que sur le complexe ES. voir p 36
E + S===ES___E+P
+
I
=
ESI
ki = ([ES][I])/([ESI])

Km change ; km’ < km
vmax change ; v`max < vmax Avec vmax’ = Vmax/(1+([I])/Ki)

1/V = (Km )/(Vmax [S]) +1+ (1+ [I]/Ki)/Vmax
XII.Les enzymes allostériques :
Pour un max d’efficacité l’enzyme nécessite :
• PH optimal.
• T optimale.
• S en excès.
• Cofacteur (dans le cas d’holoenzyme).
Toutes variations dans l’une de ces conditions entrainent une modification de l’AE.
A ces éléments qui modulent l’AE peuvent s’ajouter d’autres facteurs (ce sont des effecteurs ou modulateurs positifs ou négatifs).
La 1ere réaction est irréversible déclenchante, elle est catalysée par une enzyme allostérique E1 qui contrôle le système, car elle est contrôlée par P qui se fixe sur le site de l’effecteur allostérique : c’est la rétro inhibition (feed back)
Les enzymes allostériques sont oligomériques, elles ont un nombre pair se s\u, elles sont symétriques. L’enzyme allostérique est homopolymérique ou hétéro polymérique. L’enzyme allostérique est monovalente quant elle a un seul site de l’effecteur allostérique, et polyvalentes quant elle a plusieurs sites pour les effecteurs allostériques. Quant l’effecteur allostérique se fixe sur son site, il entraine un changement dans la structure du site actif : c’est la transsitionallostérique.
L’enzyme allostérique est homotrope quant S est aussi effecteur allostérique, (le site actif est aussi allostérique). Il est hétérotrope quant S est différente de l’effecteur allostérique, (le site actif est différent du site allostérique).
Chez l’Homme les enzymes sont de type homohétérotrope.
Une enzyme allostérique peut avoir plusieurs sites allostériques.
Selon des effets exercés sur eux par les effecteurs homotropes ou hétérotropes on distingue :

a.Les enzymes allostériques de type K : ont une affinité qui varie en fonction de l’effecteur allostérique, elle augmente avec l’effecteur allostérique positif et diminue avec l’effecteur allostérique négatif. Alors que vmax constant.
b.Les enzymes allostérique de type V : ont une affinité qui ne change pas, alors que la vitesse varie en fonction de l’effecteur allostérique, elle augmente avec l’effecteur allostérique positif et diminue avec l’effecteur allostérique négatif.
c.Les enzymes allostérique de type M : ont une affinité qui varie en fonction de l’effecteur allostérique, elle augmente avec l’effecteur allostérique positif et diminue avec l’effecteur allostérique négatif. alors que la vitesse varie en fonction de l’effecteur allostérique, elle augmente avec l’effecteur allostérique positif et diminue avec l’effecteur allostérique négatif.
XIII.Désensibilisation des enzymes allostérique :lorsqu’on soumit une enzyme allostérique à la chaleur ou urée, la structure IV est détruite, les s\u sont libres et autonomes, la cinétique devient Michaelienne.