Enzyme

I.
Enzymes, généralités
Acides aminés – Protéines
On appelle couramment acides aminés les acides α-aminés
(ou 2-aminoacides) de formule générale :
La configuration des acides aminés est toujours S, on parle
de L-acides aminés. R est la chaine latérale, la seule différence
entre les acides aminés. R peut-être un substituant :
● alkyle (Me, iPr, iBu, …)
● aromatique (Ph-CH2, 4-OH-C6H4-CH2)
● hétérofonction ((CH2)2COOH, CH2OH, CH2SH,
(CH2)4NH2)
● un simple atome d’hydrogène
● ou d’autres groupes plus compliqués
La protéine est un polymère dont le monomère est l’acide αaminé. Protéine (200-300 acides aminés, record : 27000)
Enzyme
Protéine présentant des propriétés de catalyse spécifiques d’une
réaction chimique du métabolisme de l’être vivant qui la produit.
L’enzymologie est l’étude des enzymes.
Le substantif « enzyme » est du genre féminin.
Toutes les enzymes sont des protéines.
Les protéines enzymatiques sont des catalyseurs, c’est-à-dire
qu’en agissant à des concentrations très petites, elles augmentent
la vitesse des réactions chimiques, sans en modifier le résultat. A
la fin de la réaction la structure de l’enzyme se retrouve nchangée.
Une enzyme donnée est spécifique d’une réaction, c’est-à-dire
qu’elle catalyse toujours la même transformation, se produisant
sur les mêmes corps chimiques initiaux.
Les protéines enzymatiques sont synthétisées par des êtres
vivants. Cette synthèse est déterminée génétiquement : sa
conservation dans le génome est favorisée par le besoin
qu’éprouve cet être vivant de faire cette réaction.
II. Classification et nomenclature des enzymes
1961 - 1972 : Enzyme commission : codification
internationale. Un certain nombre d’appellations traditionnelles
subsistent, mais l’emploi des numéros de code est aujourd’hui
obligatoire dans toutes les publications scientifiques et les
documentations techniques et commerciales.
La nomenclature officielle comporte 6 classes, elles-mêmes
divisées en sous classes. Le numéro de code spécifie :
1 - le type de réaction (classe)
2 - le type de fonction du substrat métabolisé (sous-classe)
3 - le type de l’accepteur
4 - Le numéro d’ordre (dans la sous-sous-classe).
Classes et exemples
1 Oxydoréductases : réaction redox portant sur différents résidus,
associant des coenzymes, des cytochromes, des accepteurs
comme O2, …
• EC 1.1.1.67 Mannitol : NAD oxydoréductase = Mannitol DH
Mannitol + NAD = Fructose + NADH
• EC 1.1.2.3 L - Lactate : ferricytochrome c oxydoréductase =
Lactate DH
Lactate + 2 Cyt c Fe3+ = Pyruvate + 2 Cyt c Fe2+
2 Transférases : transfert d’un groupement carboné, phosphoré,
azoté, etc. d’une molécule à une autre.
• On distingue parfois les aminotransférases : transfert d’un
groupement a-NH2 d’une molécule sur un céto-acide, en position
a : on obtient un nouvel acide aminé et les transaminases : le NH2
n’est pas transféré en a : le nouveau composé n’est pas un acide
a aminé
• EC 2.6.1.20 L - Tyrosine : pyruvate aminotransférase
L - Tyr + Pyr = p Hydroxyphényl pyruvate + L - Ala
• GOGAT = glutamate oxo-glutarate aminotransférase
Glu + Glu = aKG + Gln
• Kinase = Phosphotransférases avec transfert d’un ATP vers une
autre molécule
• EC 2.7.1.1 ATP : D - hexose 6 - phosphotransférase =
hexokinase
ATP + D hexose = ADP + D hexose 6 - phosphate
• EC 2.7.1.11 ATP : D - Fructose 6 - phosphate 1 phosphotransférase = phospho - fructokinase
ATP + D - Fructose 6 - phosphate = ADP + D - Fructose 1,6 - bis
phosphate
3 Hydrolases : liaisons ester, résidus glycosyle, etc.
• EC 3.2.1.4 1,4 (1,3 ;1,4)ß-D-glucan 4-glucanohydrolase =
cellulase
Glucose(n) = Glucose(n-1) + D-glucose
4 Lyases : catalysent l’enlèvement ou l’addition d’un groupement
autrement que par hydrolyse
• EC 4.1.1.39 3-phospho D glycérate carboxy-lyase [dimerizing] =
RubisCO
RuBP + CO2 = 2 A3PG
5 Isomérases :
• EC 5.3.1.1 D-glycéraldéhyde 3-phosphate céto-isomérase =
Triose phosphate isomérase
Glycéraldéhyde 3 phosphate = Dihydroxy acétone phosphate
6 Ligases : création d’une liaison entre 2 molécules couplée avec
la dégradation d’une liaison à haut potentiel énergétique
• EC 6.4.1.1 Pyruvate : dioxyde de carbone ligase (ADP) =
pyruvate carboxylase
ATP + Pyr + CO2 + H2O = ADP + Pi + oxaloacétate
III Structure des enzymes
Structure tertiaire
La
structure tertiaire se rapporte aux relations dans l'espace des
différentes structures secondaires, hélices et feuillets
1/Structure des enzymes
Les enzymes sont des protéines globulaires, la forme en
globule permet de placer au cœur de la structure des acides
aminés à chaines latérale hydrophobe, donc apolaire et vers
l’extérieur des acides aminés hydrophiles, au contact de l’eau.
L’activité de certains enzymes est uniquement due à la
structure protéique (holoprotéines) exemple : Ribonucléases
catalysent la dégradation de l'ARN.
Certains enzymes possèdent une partie protéique
(apoenzyme) et une partie non protéique (cofacteur)
3/Isoenzymes :
Certains enzymes existent sous différentes formes
moléculaires ils sont toujours oligomerique.
Exp: Lactate déshydrogénase :
Existe sous cinq formes, le poids moléculaire est identique avec
quatre sous unités (un tétramères ), leur localisation tissulaires et
les cinétiques des réactions quelle catalysent sont différent
Cinétique enzymatique
Ordre du réaction enzymatiaue