Ce document traite de l'enzymologie fondamentale, expliquant les réactions enzymatiques, leur mécanisme, et les éléments clés impliqués tels que les cofacteurs et les isoenzymes. Il aborde également les facteurs influençant l'activité enzymatique, notamment la concentration des enzymes et des substrats, le pH, et la température. Enfin, les mécanismes impliquant deux substrats dans les réactions enzymatiques sont décrits avec des exemples de séquences de fixation.

1. Enzymologie
Fondamentale
ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES BIOLOGIQUES D’ORAN
SEMESTRE: S1 GENIE-ENZYMATIQUE ; BIOLOGIE MOLECULAIRE
INTITULÉ DE LA MATIÈRE:
Enseignant: Dr CHOUBANE Slimane 2022-2023
Signé numériquement
par CHOUBANE
ND : C=DZ,
OU=ESSBO,
O=ESSBO,
CN=CHOUBANE,
E=slimane.choubane
@gmail.com
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Date : 22-10-2022 14:
44:11
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9.7.0
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OUB
ANE

2. Chapitre III: La réaction enzymatique
1.Définition
2.Mécanisme de la réaction enzymatique
3.Eléments de la réaction enzymatique
4.La notion d’isoenzyme
5.Facteurs qui influent sur la réaction enzymatique
6.Réactions enzymatiques à deux substrats

3. 1. Définition
1. La réaction enzymatique est une réaction
chimique, catalysée par une enzyme
2. Essentielle dans de nombreux processus
biologiques vitaux
3. Processus en plusieurs étapes
4. Permet la transformation de réactif
(substrats) et la formation de produit
5. Caractérisée par une grande accélération
(temps très court) et une grande spécificité

4. 2. Mécanisme de la réaction enzymatique
• L’enzyme E est spécifique de son substrat S
• Grace à cette reconnaissance, l’enzyme attire le substrat
vers le site actif
• Le site de liaison fixe et oriente le substrat
• Le complexe enzyme-substrat ES est formé
• Les résidus du site catalytique catalysent la réaction :
formation du produit P
• Libération du produit
• L’enzyme est relâchée et entame un nouveau cycle
E + S ES E + P

5. 3. Eléments de la réaction enzymatique
A. L’Enzyme:
Catalyseur biologique, de nature protéique ou
ribonucléique
B. Substrat:
Molécule qui entre dans la réaction pour être
transformée
C. Produit:
Molécule libérée à la fin de la réaction grâce à l’action
catalytique de l’enzyme

6. D. Cofacteur:
▪Certaines enzymes sont actives par elles-mêmes
▪ Contrairement à d’autres qui nécessitent la
présence d’un composé de nature non-protéique
= Cofacteur
Apoenzyme + Cofacteur = Holoenzyme

7. a. Ions Essentiels (Mg2+, Ca2+, Fe2+ , Cu2+ …)
▪ L’ion joue un rôle dans la catalyse, la fixation du
substrat ou la stabilisation de la structure
fonctionnelle de l’enzyme
▪ Ex: α-amylase les ions Ca2+ stabilisent la structure
▪ Ex: Taq polymérase Mg2+ joue un rôle dans la catalyse
▪ Apport en oligoéléments
Ca++

8. Classés selon la fonction et la liaison
1. Ions activateurs: se lient réversiblement à
l’enzyme et participent parfois à la fixation du
substrat (liaison faible)
2. Ions métalliques des métalloenzymes : se lient
de façon covalente au site actif et sont
nécessaires à la catalyse

9. b. Molécule organique ou Coenzyme
- Composé de faible poids moléculaire < 1000 Da
- Généralement des Vitamines ou leur dérivés
- Sont classés selon la fonction en:
a) Substrats particulier/ co-substrat
b) Activateurs de substrats
c) Partie du site catalytique

10. A. Substrats particulier/ Co-substrat
• L'enzyme utilise la coenzyme qui sera régénérée
dans une autre réaction inverse
•Ex: le NAD (dérivé B3) transformé en NADH est
régénéré par la chaine respiratoire
•Ex: ATP est utilisée comme coenzyme de la kinase
dans le transfert de groups phosphate

11. B. Activateurs de substrats:
• Permettant le transfert d'autres molécules sur un
substrat
• Ex: Biotine (Vitamine B8) coenzyme des
carboxylases qui catalysent l’addition d’un groupe
CO2 à différents substrats
•Ex: Coenzyme A (Dérivé Vitamine B5), coenzyme A,
fonctionne comme un porteur de groupe acyle (ex:
Acetyl Co A).

12. C. Partie du site catalytique :
la coenzyme réalise la réaction, l’apoenzyme
assurant la spécificité
•Ex: thiamine pyrophosphate TPP (dérivé Vit B1);
• Ex: C’est une coenzyme de la Pyruvate
dehydrogenase, ou le TPP est un groupement
prosthétique lié au site actif; qui joue un rôle dans
le transfert de proton

13. La coenzyme selon sa liaison à l’enzyme est classée
en :
◦ Composés fortement liés (prosthétiques)
➢ Sucre, lipide, vitamine.
➢Spécifique et nécessaire à la fonction
➢Liés par des liaisons covalentes (difficile à
détacher); souvent dans site actif
◦ Composés faiblement liés :
➢Dérivés de vitamines
➢ Liaisons temporaires, action limité, libérés

14. E. Effecteurs
▪Ce sont des molecules de faible poids moléculaire
▪Se lient séléctivement à l’enzyme (ligands)
▪Modifie son activité
▪Tout corps chimique autre qu’un cofacteur, qui entre
en liaison avec l’enzyme et accélère son action ou la
ralentit

15. 4. Notion d’isoenzyme (isozyme)
▪Les isoenzymes sont des enzymes qui catalysent la
même réaction chimique mais diffèrent par la séquence
d'acides aminés (structure).
▪Ce sont des isoformes étroitement apparentés des
enzymes.
▪Différents paramètres cinétiques ou régulés de façon
différentes
▪Permettent un ajustement fin du métabolisme (organe,
stade, environnement)
▪Marqueurs génétique d’évolution

16. Exemple glucokinase
▪Isozyme de l’hexokinase
▪N’est pas inhibée par glucose-6-phosphate
▪Moins d’affinité avec le glucose
▪Ceci lui permet de réaliser différents fonctions
dans le pancréas; foi

17. Ces enzymes sont codées par des allèles de gènes
différents.

18. Remarque:
▪Les allozymes sont des isoenzymes
▪La différence est qu’elles sont codées par des allèles
d’un même locus contrairement aux isoenzymes
▪Variants alléliques = allozyme polymorphism
▪Marqueur dont la fréquence permet d’étudier la
variation génétique d’une population

19. 5. Facteurs qui influent sur la
réaction enzymatique
A . Concentration de l’enzyme
▪La concentration de l’enzyme est proportionnelle à la
vitesse de la réaction
▪Quand il y a peu d’enzymes, les molécules de substrats
ne sont pas toutes fixées E<S
▪Si la concentration est élevée =
Encombrement macromoléculaire
▪Affecte la diffusion du substrat;
liaison enzyme-substrat et change
la conformation de l’enzyme

20. B . Concentration du substrat
▪En présence d'une quantité d'enzyme, la vitesse
d'une réaction enzymatique augmente
proportionnellement à la concentration de
substrat
▪Quand une concentration donnée de substrat est
atteinte , tous les sites actifs ont un substrat lié.
▪Les molécules d'enzymes sont toutes saturées
▪ A ce stade la vitesse maximale de la réaction est
atteinte
▪La concentration en substrat n’a plus d’effet sur
la vitesse de la réaction

22. C . Effet du pH
▪Chaque enzyme possède un pH précis ou sont activité
est maximale
▪Sensibles au changement des concentration de ions
H+ due au groupements ionisables acides ou basiques
▪Affecte les acides aminés chargés du site actif (liaison
substrat et catalyse)
▪Affecte aussi la charge de certains groupements du
substrat

24. D . L’eau:
▪Les enzymes nécessitent un certain taux d’eau
pour maintenir leur conformation
▪Pour chaque enzyme, l’activité est maximale à
un niveau optimal d'eau, au-delà duquel les
performances de l'enzyme sont diminuées en
raison de la perte de stabilité de l'enzyme.
▪En l’absence d’eau l’activité enzymatique est
nulle (ex: graines, spores)
▪Dans certaines réactions , l’eau est considérée
comme substrat

25. E . Effet de la température:
▪Toute réaction enzymatique accélère en
augmentant la température (+10°C = 50 à 100%
accélération)
▪Chez les enzymes après une température précise
l’activité chute brusquement (dénaturation à
partir de 41°C)
▪Sauf enzymes thermostables
▪À 0°C et 100°C aucune activité

26. F . Effet du temps de la réaction
▪La quantité de produit augmente avec le temps
de mise de l’enzyme avec son substrat
▪Mais ce n’est pas stable dans le temps
▪La concentration de substrat perd son effet sur
la vitesse de la réaction avec le temps
▪Réaction réversible : accumulation importante
de produit, et il y a une vitesse importante de
contre-réaction (produit deviens substrat).
▪ Réaction concurrentielle

28. G. Effet de la concentration du produit:
▪L'accumulation de produits de réaction
diminue généralement la vitesse de la
réaction.
▪Pour certaines enzymes, le produit se
combine avec l'enzyme et inhibe l'activité
enzymatique.
▪ Dans le système vivant, ce type d'inhibition
est généralement prévenu par une élimination
rapide des produits formés.
▪Son apparition peut changer les conditions
dans le milieu réactionnel

29. H . Effet des inhibiteurs/activateurs:
▪Ces molécules forment des complexes avec
l’enzyme
▪Peuvent entrer en compétition avec le
substrat
▪Leur présence modifie l’activité de l’enzyme
(positivement/ négativement)
▪Régulateurs de l’activité enzymatique

30. 6. Réaction à deux substrats
La majorité des réactions enzymatiques
impliquent deux substrats (ou enzyme et
coenzyme)
Selon l’ordre de fixation des substrats et
de la libération des produits, on distingue:
A. Mécanisme séquentiel « Bibi »
B. Mécanisme à double déplacement
« Ping Pong »

31. A. Mécanisme séquentiel « Bibi »:
Séquentiel ordonné:
▪ Dans ce type de réaction l’enzyme se lie à ses
substrats dans un ordre obligatoire.
▪ L’enzyme se lie d’abord à S1 (affinité)
▪ ensuite le complexe ES1 se lie au substrat S2
(affinité avec le complexe ES1)
▪ E > P1 > P2 libérés dans cet ordre

32. Séquentiel aléatoire:
▪Il n’existe pas d’ordre de fixation établi
(aléatoire)
▪La probabilité de fixation du substrat 1 ou
substrat 2 dépend des affinités de ces deux avec
l’enzyme

33. B. Mécanisme à double déplacement (Ping-pong ):
▪La réaction se déroule en deux temps
▪Un premier produit est libéré avant que tous les
substrats ne soient fixés à l’enzyme
▪La libération du P1 donne un forme intermédiaire
modifiée de l’enzyme qui a une affinité avec le S2
▪L’enzyme catalyse la transformation de S2 en P2 et
retrouve sa forme initiale