Enzymes. Groupes et classes (Introduction)
إنزيمات. تقديم


Les enzymes, catalyseurs biologiques (الإنزيمات، محفزات بيولوجية), sont essentielles pour la vie. Connaître comment une enzyme assure la catalyse renvoie à l'élucidation de son mécanisme qui implique le contact du substrat avec l'enzyme à travers les acides aminés du 'site actif'.
Le suivi de la catalyse homogène permet d'élucider en détail le comportement de l'enzyme et déterminer les paramètres cinétiques correspondants. Les applications des enzymes sont tributaires de la mise au point de thechniques de purification adéquates.
-- Vidéo 'catalyse biologique - الإنزيمات، محفزات بيولوجية'
Ce cours est hébergé, aussi, sur la plateforme MOOC de l'Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc (Enzymologie approfondie).
LIENS UTILES


Définition
تعريف الإنزيمات


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French English Arabic
Enzyme Enzyme إنزيم
site actif Active site موقع نشيط
Purification de l'enzyme Enzyme purification تنقية الإنزيم

Les enzymes sont des protéines (Matériaux-protéines) qui assurent la catalyse biologique. Elles accélèrent les réactions métaboliques d'un organisme vivant.
Une enzyme est une protéine qui transforme des substrats en des produits (acte de catalyse) dans un temps déterminé.
Avant d'aborder la fonction d'une enzyme (catalyse biologique), il est recommandé de faire une idée sur les structures qui sont derière cette fonction. Il s'agit en premier lieu du site actif (site catalytique). Le comportement cinétique (transformation des substrats en fonction du temps) peut différer d'une enzyme à l'autre. En plus, les modulateurs de l'activité enzymatiques sont à considérer. Ils peuvent agir comme inhibiteurs ou activateurs. La compréhension des des interactions enzyme-modulateurs permet de bien assimiler les mécanismes des réactions enzymatiques à deux substrats. Certaines enzymes présentent des particularités structurale et fonctionnelles. En effet, en plus d'un site actifs, ces enzymes possèdent un site régulateur. Ces dernières intervenant dans la régulation des chaînes métaboliques sont qualifiées d'enzymes allostériques. Ces aspects sont résumés dans le SOMMAIRE.
Il y'a au moins une enzyme différente par réaction catalysée, ce qui représente des milliers d'enzymes par organisme.
Les enzymes sont réparties sur des organites cellulaires différents et peuvent, ainsi, être qualifiées de "enzymes marqueurs". On distingue:
- Enzymes extracellulaires (ou exoenzymes) : elles sont synthétisées à l'intérieur de la cellule, puis sécrétées dans l'espace extracellulaire.
-Enzymes intracellulaires : elles sont synthétisées et utilisées entièrement à l'intérieur de la cellule où elles sont généralement liées à des particules subcellulaires ou membranes intracellulaires rendant leur extraction plus difficile.


Groupes d'enzymes selon la structure


Selon leur structure, les enzymes sont divisées en deux groupes :
- Enzy. simples formées uniquement à partir d’acides aminés, comme de nombreuses enzymes d’hydrolyse.
- Enzy. mixtes ou complexes, composées d'une partie protéique et de parties supplémentaires non protéiques appelées 'groupe prosthétique' ou 'coenzyme', tandis que la partie protéique est appelée 'apoenzyme'. Il convient de rappeler que de nombreuses coenzymes sont constituées de vitamines (vitamine B notamment) et de ribonucléotides modifiés tels que la nicotinamide adénine dinucléotide (NAD) et la flavine adénine dinucléotide (FAD).
Le coenzyme peut exister sous deux états, soit intimement liée à l'enzyme, soit capable d'être dissociée de l'enzyme.
- Dans certains cas, les enzymes incluent des métaux tels que le magnésium (Mg), le fer (Fe), le cuivre (Cu) et d'autres métaux, comme cofacteurs. En cas de chauffage élevé de l'enzyme, la partie protéique est affectée tandis que les cofacteurs restent inchangés.
Comme exemple d'enzy. complexes, citons la peroxydase, qui oxydent de nombreuses substances en présence de peroxyde d'hydrogène (H2O2). Les peroxydases sont constituées d'une partie protéique et d'un groupe non protéique qui comprenantet un atome de fer (Fe) et appelé Hème.


Classes d'enzymes


Les enzymes sont classées en six grandes classes (EC pour 'Enzyme Commission'):
- Classe EC 1 : Oxydo-réductases. L'oxydation signifie gain de l'oxygène ou perte de l'hydrogène ou un électron.
- Classe EC 2 : Transferases. Il transporte des groupes actifs tels que les groupes azote, soufre et phosphore.
- Classe EC 3 : Hydrolases. Ces enz. décomposent des substrats en présence d'une molécule d'eau, par exemple en décomposant le maltose en deux unités de glucose.
- Classe EC 4 : Lyases. Ces enzy. rompent les liaisons chimiques (telles que la liaison C-O) par des moyens autres que l'hydrolyse ou l'oxydation.
- Classe EC 5 : Isomérases. Ces enzy. catalysent des changements au sein d'une molécule, souvent par réarrangement des groupements fonctionnels et conversion d'une molécule en l'un de ses isomères.
- Classe EC 6 : Ligases. Exemples: les enz. qui construisent des liaisons C-O, C-N ou C-C.
- Classe EC 7 : Translocases. Enzy. transportant une autre molécule, par exemple à travers une membrane


Remarques


- Les abzymes (pour ab = antibodies) sont des anticorps qui peuvent fonctionner comme des enzymes. Contrairement aux anticorps classiques, qui se lient à des antigènes spécifiques pour les neutraliser, les abzymes ont la capacité supplémentaire de catalyser des réactions chimiques. Cette double fonctionnalité rend les abzymes uniques et précieuses dans diverses applications médicales et industrielles. Ils peuvent être conçus pour avoir des activités enzymatiques spécifiques, leur permettant d'effectuer des tâches telles que la décomposition des toxines ou des agents pathogènes.
- Les ribozymes sont des ARNs qui possèdent la propriété de catalyser une réaction chimique spécifique comme le font les enzymes de protéines


QUIZ

Question 1.
Synthétases appartiennent à la classe des enzymes:

(!EC 1 Oxydo-réductases)(!EC 2 Transférases)(!EC 3 Hydrolases)(!EC 4 Lyases)(!EC 5 Isomérases)(EC 6 Ligases )(!EC 7 Translocases)

Question 2.
Coenzyme for Mitochondrial Glycerol-3-phosphate dehydrogenase is:

(!NAD)(!NADP)(FAD)

Question 3.
Les Abzymes sont:

(Anticorps fonctionnant comme enzymes)(!Anticorps détruisant des enzymes)

Question 4.
Les ribozymes sont des:

(ARN enzymes)(!Antibiotiques)(!Protéines enzymes)(!Hormones)

Question 5.
The peroxidase has the coenzyme:

(Heme)(!NAD)(!FAD)(!Hormones)


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Enzymes. Impacts des techniques de séparation sur la purification et la caractérisation
آثار تقنيات الاستخلاص والتنقية على عدد الإنزيمات النقية


1833 (Payen & Persoz): Précipitation par l'alcool. Première préparation enzymatique (extrait acqueux d'orge germé).
1923 (Svedberg & Nichols) Premièreultracentrifugation analytique
1926 (Sumner) Cristallisation de l'uréase et établissement de la nature protéique des enzymes.
1930. Environ 80 enzymes sont isolées
1935 (Adams & Holms) Introduction des résines échangeuses d'ions dans les procédés de purification.
1938-1941 (Zechmeister & Brockman) Utilisation de la chromatographie d'adsorption.
1947 Début des techniques de filtration sur gel de Sephadex et électrophorèse. Plus de 200 enzymes isolées.
1968 Filtration sur gel de Sephadex et électrophorèse. Plus de 1300 enzymes isolées.
1980 Chromatographie d'affinité. Plus de 2000 enzymes purifiées.
--- Purification des Protéines. Exercices
1992: 3196 enzymes purifiées (Weeb, 1992 : EC enzyme nomenclature : recommandations of the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology, San Diego, Ca, Academic Press.

Les recherches biochimiques ont montré qu'une connaissance précise des molécules des organismes vivants dépend du développement de techniques de purification et d'analyse des molécules. Le nombre des enzymes a augmenté depuis le milieu du XIXe siècle jusqu'à nos jours, en lien avec le développement des techniques de purification et d'analyse. Ainsi, En 1833, on réalisa la précipitation alcoolique des enzymes de l’orge en phase de germination. En 1923, les ultracentrifugeuses apparaissent et les techniques de chromatographie par échange d'ions étaient introduites en 1935. La chromatographie et l'électrophorèse étaient utilisées dans la période 1947 à 1968, portant le nombre d'enzymes pures extraites à 1300. Avec l'ajout de la chromatographie d'affinité comme moyen de purification à partir de 1980, le nombre d’enzymes pures extraites dépassait 3196.

أظهرت الأبحاث البيوكيميائية أن المعرفة الدقيقة لجزيئات الكائنات الحية مرهونة بتطور تقنيات العزل و التحليل للجزيئات. مثلا، على صعيد استخلاص، فرز و تحليل الإنزيمات، انتقل عددها مند أواسط القرن التاسع عشر حتى الآن بوتيرة مرتفعة تماشيا مع تطور تقنيات الفرز و التحليل. في 1833 تم القيام بالترسيب الكحولي (Précipitation alcoolique) لإنزيمات الشعير في طور الإنبات. في 1923 ظهرت آليات الطرد المركزي الفائقة السرعة (Ultracentrifugeuses) كما تم إدخال تقنيات كروماتوغرافيا التبادل الأيوني (Chromatographie d'échange d'ions) مند سنة 1935. استعمال تقنيات الكروماتوغرافيا (Chromatographie) و التهجير الكهربائي أو الكهرتهجير (électrophorèse) في الفترة 1947 إلى 1968، جعل عدد الإنزيمات المستخلصة النقية يرتفع إلى 1300. مع إضافة كروماتوغرافية التجادب الشكلي (Chromatographie d'affinité) كتقنية للفرز ابتداءا من 1980، فاق عدد الإنزيمات النقية المستخلصة، 3196.


Implication des enzymes dans la régulation métabolique


La régulation du métabolisme passe par la modulation des activités enzymatiques de différents types. Cinq types de régulations enzymatiques sont à considérer, dont la régulation à travers les enzymes allostériques, la régulation par les isoenzymes, ....


VIDEOS

Enzymes catalyseurs biologiques (version Ar)- الإنزيمات، محفزات بيولوجية'


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LIENS UTILES


- Enzymes. Purification et applications - الإنزيمات. تنقية وتطبيقات
- Enzymologie-enzymes (exercices)
- Purification des Protéines. Exercices
- QCM-Enzymes. Structure et fonction (bases)
- Hexokinase
- Coenzyme Atransférase
- Amine oxydase
- Inhibiteurs. Applications
- QCM-Inhibiteurs-2.
- Enzymologie. Examen-1
- Enzymologie. Examen-2
- Enzymologie. Examen-3
- Enzymologie. Examen 4
- Enzymologie. Examen 5
- Polyphénoloxydase. Examen S5
- Phospholipase A2. Examen
- الإنزيمات. تنقية وتطبيقات- Enzymes. Purification and applications
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