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)
