Fiche de révision : Cinétique enzymatique

📋 Plan du Cours

1. Mesure des vitesses réactionnelles
2. Hypothèses du modèle de Michaelis-Menten
3. Équation de Michaelis-Menten
4. Paramètres cinétiques de l’enzyme
5. Enzymes allostériques
6. Activité et marqueurs pathologiques

📖 1. Mesure des vitesses réactionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Vitesse initiale : mesure la variation initiale de la concentration en produit au cours du temps, selon $v_0 = \frac{d[P]}{dt}$.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une réaction simple, la vitesse initiale suit $v_0 = k[S_0]^\alpha$, où α est l’ordre de la réaction.

Compléments

• Pour un ordre 0, la vitesse initiale vérifie $v_0 = k$, tandis que pour un ordre 1 elle vérifie $v_0 = k[S_0]$.

💡 Astuce mémo

S → ES → P : substrat, complexe, produit

📖 2. Hypothèses du modèle de Michaelis-Menten

★ À maîtriser

📌 L’hypothèse d’état stationnaire considère que la concentration du complexe ES reste constante au cours du temps.

• La réaction enzymatique se décompose en trois réactions élémentaires : association de l’enzyme E et du substrat S, dissociation du complexe ES, puis formation du produit P avec régénération de l’enzyme.

• Dans le modèle de Michaelis-Menten, les trois réactions élémentaires sont supposées d’ordre 1.

Compléments

📐 Formule — À l’état stationnaire, la vitesse de formation de ES égale sa vitesse de disparition : $k_1[E][S] = (k_{-1}+k_2)[ES]$.

💡 Astuce mémo

3R : trois réactions, ordre 1, régime stationnaire

📖 3. Équation de Michaelis-Menten

🔑 Notions clés & Définitions

• Constante de Michaelis : une concentration en substrat qui caractérise la relation entre la vitesse enzymatique et la concentration en substrat.

★ À maîtriser

📐 Formule — La vitesse de réaction est donnée par $V = k_2[ES]$ et l’équation de Michaelis-Menten est $V = \frac{V_{max}[S]}{[S]+K_M}$.

📌 Lorsque [S] = KM, la vitesse vaut $V = \frac{V_{max}}{2}$.

📌 Lorsque [S] est très supérieure à KM, l’enzyme est saturée et la vitesse vérifie $V \approx V_{max}$.

Compléments

📌 Lorsque [S] est très inférieure à KM, la vitesse vérifie $V \approx \frac{V_{max}[S]}{K_M}$.

💡 Astuce mémo

[S] faible : vitesse dépend de [S] ; [S] forte : enzyme saturée

📖 4. Paramètres cinétiques de l’enzyme

🔑 Notions clés & Définitions

• Constante catalytique : égale à k2, est une constante de vitesse du premier ordre exprimée en s−1.

★ À maîtriser

📐 Formule — La vitesse maximale est proportionnelle à la concentration totale en enzyme selon $V_{max}=k_{cat}[E_T]$.

• Lorsque l’enzyme est saturée en substrat, kcat correspond au nombre d’actes catalytiques réalisés par enzyme et par seconde.

Compléments

📐 Formule — La durée d’un acte catalytique est donnée par $\frac{1}{k_{cat}}$, exprimée en secondes.

💡 Astuce mémo

Plus d’enzyme → Vmax augmente ; plus de kcat → catalyse plus rapide

📖 5. Enzymes allostériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzyme allostérique : une enzyme dont les paramètres cinétiques, notamment KM ou kcat, peuvent varier selon la concentration en substrat ou la présence d’autres molécules.

📝 Points essentiels

📌 Les enzymes non Michaeliennes ne suivent pas exactement le modèle de Michaelis-Menten, car leur KM ou leur kcat peut varier selon la concentration en substrat ou la présence d’autres molécules.

📖 6. Activité et marqueurs pathologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité enzymatique : la quantité d’enzyme qui transforme une micromole de substrat par minute à 25 °C.

★ À maîtriser

📌 Les enzymes présentes dans différents tissus sont relarguées dans le sang à faible concentration lors du renouvellement cellulaire, et leur concentration sanguine augmente lors d’une lésion pathologique du tissu.

Compléments

• Dans le système international, l’unité officielle de l’activité enzymatique est le katal, qui correspond à la quantité d’enzyme catalysant la transformation d’une mole de substrat par seconde.

• La conversion donnée entre les unités est $1\,\mathrm{U.I.}=0{,}0166\,\mathrm{mkat}$.

• Les pathologies citées sont:

  • L’infarctus du myocarde
  • L’hépatite aiguë ou chronique
  • L’atteinte du pancréas

💡 Astuce mémo

Lésion tissulaire → enzymes relarguées dans le sang → marqueur de pathologie

📊 Tableaux de synthèse

Paramètres du modèle de Michaelis-Menten