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Les enzymes, catalyseurs biologiques, sont essentielles pour la vie. Connaître comment elles assurent la catalyse renvoie à l'élucidation de leurs mécanismes, sans oublier que cela se passe par le contact du substrat avec l'enzyme à travers quelques acides aminés qui constituent le 'site actif'. Dans le cas de plusieurs substrats, le suivi de la catalyse homogène permet d'élucider en détail le comportement de l'enzyme et déterminer les paramètres cinétiques correspondants.

MECANISMES MOLECULAIRES DE LA CATALYSE

1. EFFET DE POSITIONNEMENT ET DE PROXIMITE
Lors la catalyse (transformation de substrats en produits), on peut imaginer que la transformation est précédée par un effet de positionnement et de proximité où des molécules X et Y en se fixant sur l'enzyme (E), se trouvent proches l'un de l'autre pour réagir et donner le produit C. Tout se passe comme si:
- leurs concentrations étaient suffisament élevées pour que leur probabilité de rencontre soit très élevée.
- Les groupements réactifs des substrats activés étaient correctement positionnés pour réagir.

2. CATALYSE COVALENTE
Un simple attachement des substrats sur le site actif par l'intermédiaire d'une liaison faible (L.hydrogène,...) ne peux pas mettre en jeu des énergies suffisantes pour fournir aux molécules de substrats la totalité de l'énergie d'activation de la réaction initiale. L'apport d'une telle énergie peut être réalisé par deux possibilités essentielles:
- Formation de liaisons covalentes Enzyme-Substrat
- Formation de complexes intermédiaires successifs où chaque étape possède une énergie d'activation relativement faible.

Démonstration du caractère covalent de la liaison enzyme-substrat (ES):
Une fois le complexe ES stable est isolé, on le traite avec un agent dénaturant des protéines (détergents, urée, guanidine, pHextrême,...). Si le substrat reste fixé à la protéine dénaturée, cela signifie que la liaison E-S était covalente. v
Intermédiaire covalent de type acyl-enzyme: exemple de la chymotrypsine (protéases):
La chymotrypsine est une protéase rencontrée dans le pancreas. Elle coupe les liaisons peptidiques auxquelles participe le carboxyle des acides aminés aromatiques (Phe, Try, Tyr). C'est une endopeptidase. La réaction se déroule en deux temps, l'acylation et la désacylation. L'intervention d'une molécule d'eau est iportante.

RAPPEL SUR LA CLASSIFICATION DES HYDROLASES:
PROTEASE
..........Exopeptidases (Aminopeptidase, Carboxypeptidase)
..........Endopeptidases (Trypsine, Chymotrypsine)
ESTERASES
..........Phosphatase alcaline (hydrolyse les monoesters)
..........Ribonucléase (hydrolyse les diesters)
..........Lipase (hydrolyse les esters triglycérides)
GLYCOSIDES HYDROLASES
..........Amylase, Cellulase (hydrolysent les liaisons osidiques)

ETUDIER LA STRUCTURE DE LA CHYMOYTRYPSINE:

1/ Télécharger une molécule de chymtrypsine à partir du site web: http://www.rcsb.org/pdb
2/ Etudier la structure de la protéine par le programme RasMol (voir liens sur la page http://takween.com/StructureProteines/structures_preambule.html

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