Enzymologie : Inhibition compétitive, non compétitive et incompétitive
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Voir un cours sur les inhibition des réactions enzymatiques.

Exercice N°1

On suit la cinétique d'hydrolyse de l'orthonitrophényl-β-D-galactopyranoside (ONPG) par la β-galactosidase, respectivement en absence d'inhibiteur et en présence d'orthonitrophényl-β-D-thiogalactopyranoside (ONPTG), de maltose (α-D-glucopyranosyl-(1,4)-β-D-glucopyranose) ou de mélibiose (α-D-galactopyranosyl-(1,6)-α-D-glucopyranose).

Voir un cours sur les oses.

Les valeurs des vitesses initiales (ΔA = variation d'absorbance) obtenues en suivant la variation de l'absorbance à λ = 410 nm sont les suivantes :  


[S0] (M) vi (ΔA.min-1)
Sans I [ONPTG] 3 10-4 M [maltose] 0,26 M [mélibiose] 0,17 M
0 0 0 0 0
2,5 10-5 0,033 0,018 0,016 0,027
5 10-5 0,055 0,033 0,027 0,041
1 10-4 0,082 0,055 0,041 0,055
2,5 10-4 0,118 0,091 0,059 0,069
5 10-4 0,138 0,118 0,069 0,075
1 10-3 0,150 0,138 0,075 0,079

1. Déterminez Vmax, KM et kcat (en s-1) à l'aide de la représentation de votre choix.
2. Déterminez les paramètres cinétiques Vmaxapp et KMapp en présence des inhibiteurs. Calculez les constantes KI.
3. Que suit-on à λ = 410 nm ?
4. Expliquez le type d'inhibition observé pour chacun des inhibiteurs de cet exercice.
Données: [E0] = 1,19 10-9 M - εMONP = 3300 M-1.cm-1 - l = 1 cm

Exercice N°2

L'étude préliminaire de l'activité d'une enzyme en absence et en présence d'un inhibiteur donne les résultats suivants :  


[S0] (mM) 1 2 4 7 10
vi (µM.min-1) sans I 31 33 34,5 36 37
vi (µM.min-1) avec I 19 21 22,5 24 25

1. Tracez les courbes de saturation. Quelles conclusions pouvez-vous en tirer ?
2 . Dans le cas d'un inhibiteur incompétitif, dans quelle partie de la courbe de saturation (en d'autres termes, pour quelle gamme de concentrations de substrat), cet inhibiteur est-il le plus efficace ?  

Exercice N°3

On dispose d'une molécule M dont on veut préciser le rôle dans une réaction catalysée par une enzyme : Substrat + M ------> produit(s)

On mesure la vitesse initiale de cette réaction (exprimée en nM.min-1) pour différentes concentrations de S, en présence ou non de la molécule M (à la concentration indiquée dans le tableau suivant).  


[S0] (µM) [molécule M] (mM)
0 1 2,84
1 3,8 2,7 1,7
2 6 4,2 2,6
5 9 6,2 4,1
10 10,5 7,7 4,8

D'après les résultats de ce tableau, déterminez si la molécule M est :
- un second substrat : dans ce cas, tracez les graphes primaires, déterminez les paramètres cinétiques auxquels vous avez accès et précisez le type de mécanisme réactionnel.
- un inhibiteur : dans ce cas, déterminez le type d'inhibition et calculez la valeur de la constante KI.

Exercice N°4

On suit la cinétique d'hydrolyse d'un substrat, respectivement en absence d'inhibiteur et en présence d'un inhibiteur I. Les valeurs des vitesses initiales, en UA.min-1, sont les suivantes :


[S0] (mM) Sans I [I0] (3 µM)
25 10-2 6,6 3,6
50 10-2 11 6,6
100 10-2 16,4 11
25 10-1 23,6 18,2
50 10-1 27,6 23,6
100 10-1 30 27,6

1. Déterminez les paramètres cinétiques Vmax, KM et kcat par une méthode graphique de votre choix. Les concentrations doivent être exprimées en molarité.

2. Déterminez les paramètres cinétiques Vmaxapp et KMapp en présence de l'inhibiteur. Précisez le type d'inhibition et calculez la constante d'inhibition KI.

Données : [E]0 = 1,1 µM / εMproduit = 2300 M-1.cm-1 / l = 1 cm / UA = unité d'absorbance

Exercice N°5

Une enzyme catalyse l'isomérisation d'une double liaison d'un acide gras insaturé en C16.
On étudie la réaction catalysée par cette enzyme, en absence et en présence d'un inhibiteur I.
On suit la réaction enzymatique en mesurant la variation d'absorbance dûe à l'apparition du produit. Pour différentes concentrations en substrat, on obtient les vitesses initiales suivantes :


[C16]0 (mM) vi (U.A.h-1) [I0] = 55 µM vi (U.A.h-1)
0,8 0,5 0,8
1,2 0,7 1,1
1,9 1,1 1,5
2,4 1,2 1,7
3,4 1,5 2,0
5,8 2,0 2,6
8,7 2,4 2,9

1. Déterminez les paramètres cinétiques (Vmax, KM et kcat) et les paramètres cinétiques en présence de l'inhibiteur, par une méthode graphique de votre choix.
Les concentrations doivent être exprimées en molarité.
2. Précisez le type d'inhibition et calculez la constante d'inhibition KI.
Données : [E]0 = 9 µM - εMproduit = 17000 M-1.cm-1 - l = 1 cm

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