Allostérie et enzymes allostériques (Exercices)
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Enzymes allostériques. Exercice 3

--> Réponse 3)
Après purification d'une enzyme allostérique qui suit le modèle K de Monod-Wyman-Changeux, l'équilibre allostérique est presque entièrement déplacé vers la forme T.
Quel est le comportement de cette enzyme :
- vis à vis de la fixation du substrat ?
- vis à vis de la fixation d'un inhibiteur allostérique ?
- vis à vis de la fixation d'un activateur allostérique ?

Enzymes allostériques. Exercice 4

--> Réponse 4 )
Un expérimentateur a isolé une enzyme à comportement coopératif vis à vis de son substrat. Par dialyse à l'équilibre, il montre que l'enzyme fixe au maximum 2 molécules d'un analogue de substrat. Il recommence l'expérience en présence d'un inhibiteur. Il trouve que l'enzyme fixe encore, au maximum 2 molécules de l'analogue de substrat. Il tire les conclusions suivantes :
- Cette enzyme obéit au modèle K de MWC.
- La forme T peut fixer l'analogue de substrat.
Ces conclusions sont-elles justifiées ?

Réponse à l'exercice 1

-->Exercice 1

* Tout en étant insuffisante, la structure oligomérique est en faveur d'une enzyme allostérique. En effet, il existe des enzymes michaelienne oligomériques.

* On peut considérer deux hypothèses:

- Enzyme du système V
- Enzyme du système K dont l'équilibre allostérique a été déplacé vers la forme R (présence d'activateurs dans la solution).

Réponses Exercice 1 (suite)

1/ Système V.

a/ Fixation d'un activateur allostérique: saturation coopérative, sauf si l'équilibre allostérique est déplacé vers R (fixation michaelienne)

b/ Fixation d'un inhibiteur allostérique: Fixation coopérative, sauf si l'équilibre allostérique est déplacé vers T (fixation michaelienne).

c/ Saturation par le substrat en présence d'activateur: saturation michaelienne avec Km constant et Vmax augmentée, sauf si l'équilibre allostérique est déplacé vers R (Vmax inchangée).

d/ Saturation par le substrat en présence d'inhibiteur: Saturation michaelienne ave Km constant et Vmax diminuée, sauf si l'équilibre allostérique est déplacé vers T (Vmax inchangée).

1/ Système K déplacé vers R.
a/ Fixation d'un activateur allostérique: saturation michaelienne. La mesure de la vitesse de la réaction, mesurée pour une concentration constante de substrat et en présence de concentrations différentes d'activateur, montre que l'activateur n'a pas d'effet.

b/ Fixation d'un inhibiteur allostérique: Saturation coopérative. La mesure de la vitesse de la réaction, mesurée pour une concentration constante de substrat et en présence de concentrations différentes d'inhibiteur, montre que la vitesse de la réaction diminue. Ainsi, la coopérativité de fixation de l'inhibiteur est mise en évidence.

c/ Saturation par le substrat en présence d'activateur: la courbe de saturation est identique à celle obtenue en absence d'activateur.

d/ Saturation par le substrat en présence d'inhibiteur: Saturation coopérative.La coopérativité peut être faible lorsque la forme T fixe le substrat, si l'équilibre entre R et T est légèrement modifié par la présence du substrat. ----> Voir Fig.1

Réponse à l'exercice 2

--> Exercice 2 .
- On teste la saturation de l'enzyme par l'inhibiteur. Ceci va avantager les formes T. Si l'activité persiste, cela témoignera de la fixation de S par les forme T.
- Les concentrations d'activateurs les plus élevées rendent la fixation de S michaelienne---> Voir Fig. 2

Réponse à l'exercice 3

- Fixation du substrat : saturation coopérative (cette coopérativité pouvant cependant être faible si la forme T fixe le substrat et que l'équilibre entre T et R n'est que peu modifié par la présence du substrat).

- Fixation de l'inhibiteur : fixation michaelienne.
Si on mesure la vitesse de la réaction, pour une concentration constante de substrat, en présence de différentes concentrations d'inhibiteur, 2 cas sont à envisager :
* Si le substrat a déplacé l'équilibre vers R de façon significative, la vitesse diminue quand la concentration d'inhibiteur augmente, et on met en évidence la coopérativité de fixation de l'inhibiteur. La vitesse résiduelle est nulle si la forme T ne fixe pas le substrat.
* Si le substrat n'a que peu déplacé l'équilibre vers R, la présence de l'inhibiteur n'a pratiquement pas d'effet sur la vitesse de la réaction.

- Fixation de l'activateur : fixation coopérative.
Si on mesure la vitesse de la réaction, pour une concentration constante de substrat, en présence de différentes concentrations d'activateur, l'augmentation de la vitesse met en évidence la fixation coopérative de l'activateur. ---> Voir Fig. 3

Réponse à l'exercice 4

1/ L'enzyme n'est pas du modèle V. En effet, elle a un comportement coopératf pour la fixation de l'analogue de substrat.

2/ Les concentrations saturantes de l'analogue du substrat déplaceront toute l'enzyme vers la forme R, si la forme T ne fixe pas cet analogue. C'est la fixation sur la forme R que l'expérimentateur étudie. Aucune conclusion sur la forme T n'est possible.

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