| Enzymologie : Réactions enzymatiques à deux substrats |
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| Voir le cours sur les cinétiques à 2 substrats. |
| Exercice N°1
Une enzyme catalyse une réaction selon un mécanisme ordonné. On mesure la vitesse initiale de la réaction pour différentes concentrations de l'un des substrats (X) en maintenant fixe la concentration de l'autre substrat (Y), et inversement. Les résultats, exprimés en µM.min-1, sont les suivants : |
| [X] (mM) | [Y] (µM) | ||
| 3 | 5 | 10 | |
| 0,33 | 0,017 | 0,025 | 0,039 |
| 0,67 | 0,024 | 0,033 | 0,038 |
| 5 | 0,034 | 0,047 | 0,061 |
1. En n'utilisant que les deux représentations primaires, déterminer les paramètres cinétiques auxquels vous avez accès. 2. En déduire l'ordre de fixation des substrats. Quel paramètre cinétique n'est pas déterminé ? |
Exercice N°2 La phospholipase A2 catalyse l'hydrolyse de l'acide gras estérifié en position 2 des 1-2-diacylphosphoglycérides en présence d'ion calcium. On mesure les vitesses initiales d'hydrolyse de la dibutyryl-lécithine (DBL), à différentes concentrations de ce substrat et de calcium. La réaction est suivie en titrant l'acide libéré par la soude et les résultats, en µmoles d'acide libéré.min-1.mg-1 de phospholipase, sont les suivants : |
| [DBL] (mM) | [Ca2+] x 106 (M) | |||
| 25 | 50 | 100 | 200 | |
| 11,4 | 0,60 | 0,83 | 1,00 | 1,15 |
| 22,7 | 1,07 | 1,40 | 1,70 | 1,85 |
| 34 | 1,45 | 1,85 | 2,15 | 2,35 |
| 45,4 | 1,75 | 2,20 | 2,50 | 2,70 |
1. Déterminer le mécanisme et les paramètres cinétiques de cette réaction. 2. On étudie l'effet de l'acide butyrique (analogue de la DBL) et du baryum (analogue du calcium). L'acide butyrique se comporte comme un inhibiteur compétitif de la DBL et comme un inhibiteur un-compétitif du calcium. Le baryum se comporte comme un inhibiteur compétitif du calcium et de la DBL. Ces résultats sont-ils en accord avec le précédent ? |
Exercice N°3 On étudie le mécanisme catalytique de la glycogène phosphorylase en mesurant les vitesses initiales de la réaction pour différentes concentrations des 2 substrats (le glycogène et le phosphate). Les résultats, en µmoles de glucose 1-phosphate.min-1.mg-1 glycogène phosphorylase, sont les suivants : |
| [phosphate] x 103(M) | [glycogène] (mg.mL-1) | ||||
| 3,2 | 8 | 16 | 24 | 48 | |
| 6 | 12 | 18 | 21 | 23 | 25 |
| 15 | 24 | 35,5 | 43 | 46 | 49 |
| 30 | 35,5 | 53 | 64 | 68,5 | 74 |
| 45 | 43 | 64 | 77 | 82 | 88 |
| 60 | 47,5 | 71 | 85 | 91,5 | 98,5 |
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Déterminer le mécanisme et les paramètres cinétiques de cette réaction. |
Exercice N°4 Une protéine kinase catalyse la réaction 1 : protéine substrat (inactive) + ATP ---> protéine substrat phosphorylée + ADP La protéine substrat phosphorylée catalyse à son tour la réaction 2 : lipide Cn:0 + malonyl-CoA ---> lipide Cn+2:0 Le mécanisme de la réaction 2 est ordonné. On mesure la vitesse initiale de la réaction 2 pour différentes concentrations des 2 substrats lipide Cn:0 et malonyl-CoA. Les résultats, exprimés en µM.min-1, sont les suivants : |
| lipide Cn:0 (mM) | [malonyl-CoA] (µM) | ||
| 0,33 | 0,67 | 5 | |
| 3 | 0,017 | 0,024 | 0,034 |
| 5 | 0,025 | 0,033 | 0,047 |
| 10 | 0,039 | 0,038 | 0,061 |
1. Déterminer les paramètres cinétiques auxquels on a accès en n'utilisant que les deux représentations primaires. 2. Déterminer l'ordre de fixation des substrats. 3. De quel paramètre cinétique ne détermine-t-on pas la valeur ? |
Exercice N°5 La galactose-1-phosphate uridyltransférase catalyse la réaction : UDP-glucose + galactose-1-phosphate <===> UDP-galactose + glucose-1-phosphate Le mécanisme de la réaction est ordonné. On mesure la vitesse initiale de la réaction pour différentes concentrations des 2 substrats UDP-glucose et galactose-1-phosphate. Les résultats, exprimés en µM.min-1.mg-1, sont les suivants : |
| [UDP-glucose] (10-3 M) | [galactose-1-phosphate] (10-3 M) | |||
| 0,06 | 0,12 | 0,25 | 0,50 | |
| 0,05 | 0,034 | 0,048 | 0,061 | 0,069 |
| 0,10 | 0,041 | 0,063 | 0,087 | 0,105 |
| 0,20 | 0,046 | 0,075 | 0,111 | 0,143 |
| 0,50 | 0,050 | 0,085 | 0,133 | 0,182 |
1. Déterminer le mécanisme et les paramètres cinétiques de cette réaction. On étudie l'effet inhibiteur des produits de cette réaction, c'est-à-dire l'inhibition par le glucose-1-P (figures A et B, ci-dessous) et l'inhibition par l'UDP-galactose (figures C et D, ci-dessous).
2. Les résultats sont-ils en accord avec le mécanisme déterminé ? 3. Quelle information supplémentaire apportent-ils ? 4. Proposer un schéma réactionnel compatible avec ces résultats. |
