Les enzymes, catalyseurs biologiques, sont essentielles pour la vie. Connaître comment elles assurent la catalyse renvoie à l'élucidation de leur mecanisme, 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 (cinetique) permet de vérifier si les interactions enzyme-substrats se font au hasard (avec dépendance ou indépendance des complexes preexistants) ou selon un ordre bien précis ( ex. mécanisme séquencé). Y a-t-il formation de complexes ternaires ou uniquement binaires comme il est le cas dans des mecanismes dits 'ping-pong'.

1.6.3.2.1. Mécanisme séquencé. ........ EXERCICES ..... EXAMENS ..
La représentation de Cleland du mécanisme séquencé est caractérisée par un ordre dans la fixation des substrat et la libération des produits (voir figure).

Le premier substrat (S1) est appelé 'substrat directeur'. S2 ne présente de l'affinité que pour ES1.

Equation de vitesse du mécanisme séquencé

L'établissement de l'équation de vitesse aboutit à l'expression suivante:

avec Vmax = k5.(ET), K1= k5/k1, KS1 = k2/k1 (= constante de dissociation de ES1), KmS2 = (k5 + k4)/k3 (= Constante de Michaelis pour S2)

Représentation graphique du mécanisme séquencé.

Type d'inhibition par les analogues de substrats du mécanisme séquencé

Un analogue du substrat S2 (S2') ne se fixant pas comme S1 sur l'enzyme libre E entraîne une inhibition incompétitive vis à vis de S1.

Type d'inhibition par les produits de la Réaction pour le mécanisme séquencé

Inhibition par les produits P1 et P2
P1 se comporte comme inhibiteur non compétitif ou mixte vis à vis des deux substrats (S1 et S2).
P2 est compétitif vis à vis de S1 et non compétitif ou mixte vis à vis de S2.

Exemple de mécanisme séquencé. Les déshydrogénases réponent en général à ce type de catalyse. Ces enzymes catalysent le transfert d'atomes d'hydrogène d'un composé à un autre. L'alcool déshydrogénase (ADH) en est un exemple (Ethanol + NAD+ <---> Aldéhyde + NADH, H+). NAD+, se fixant le premier sur l'enzyme est ici un substrat directeur. Le dernier produit est le NADH, H+.

1.6.3.2.1. Mécanismes Theorell-Chance........ EXERCICES ..... EXAMENS ..

Une variante du mécanisme séquencé qui rend compte des propriétés cinétiques de certaines enzymes a été décrite par Theorell et Chance. Elle correspond au cas où le complexe ternaire ES1S2 est limitant et sa transformation est très rapide. Etant plus consommé que construit, le taux du complexe ternaire devient négligeable (impression d'un mécanisme contenant que des comlexes binaires). La représentation de Cleland du mécanisme Theorell-Chance est la suivante: