QCM : Enzymologie : catalyseurs et isoenzymes — 62 questions

Explication

Un catalyseur accélère la réaction en abaissant l’énergie d’activation nécessaire à la transformation des réactants en produits. Il n’agit pas en supprimant les produits ni en augmentant leur énergie finale.

Explication

Une enzyme est un catalyseur biologique : elle accélère une réaction en diminuant son énergie d’activation. Elle ne fournit pas nécessairement les atomes des produits et ne remplace pas les réactants.

Explication

Environ 95 % des enzymes sont des protéines, mais certains ARN possèdent une activité enzymatique et sont appelés ribozymes. Dire que toutes les enzymes sont protéiques confond la majorité des cas avec l’ensemble des cas.

Explication

Le substrat se fixe temporairement à l’enzyme, puis le complexe se désagrège en libérant le produit et l’enzyme. Le complexe enzyme-substrat n’est donc pas permanent et l’enzyme n’est pas consommée.

Explication

Le gène est d’abord transcrit en transcrit primaire, qui devient un ARNm mature avant sa traduction en préprotéine. Des déplacements, des modifications post-traductionnelles et une éventuelle exocytose peuvent ensuite avoir lieu.

Explication

L’épissage alternatif permet de produire plusieurs ARNm à partir d’un même transcrit primaire, avant la traduction. Les modifications post-traductionnelles concernent une protéine déjà synthétisée et non l’ARN.

Explication

La préprohormone contient les chaînes A et B reliées par le peptide C, qui est ensuite retiré par protéolyse. L’insuline active conserve les chaînes A et B, reliées par deux ponts disulfures intercaténaires et un pont intracaténaire dans la chaîne A.

Explication

Une enzyme purement protéique est constituée d’acides aminés, alors qu’une holoenzyme comprend une apoenzyme protéique et un cofacteur non protéique indispensable à l’activité. L’holoenzyme n’est donc pas définie par l’association de deux protéines.

Explication

Les cofacteurs peuvent être des atomes métalliques, comme le magnésium ou le zinc, ou des coenzymes organiques non protéiques de faible poids moléculaire. Les autres catégories proposées ne correspondent pas à la classification donnée des cofacteurs.

Explication

Un coenzyme est une molécule organique non protéique qui participe directement à la réaction enzymatique et peut être indispensable à la catalyse. La spécificité liée au site actif relève principalement de l’apoenzyme, qui est la partie protéique.

Explication

Les coenzymes activateurs correspondent à des groupements prosthétiques fortement liés, souvent par des liaisons covalentes, à l’apoenzyme. Les coenzymes transporteurs fonctionnent comme des co-substrats et se dissocient plus facilement.

Explication

Une isoenzyme est une forme moléculaire distincte d’une enzyme qui catalyse la même réaction que d’autres formes de cette enzyme. Une protéine catalysant une réaction différente ne constitue donc pas une isoenzyme de cette enzyme.

Explication

Dans le sens lactate vers pyruvate, la LDH catalyse une oxydation du lactate avec perte de deux atomes d’hydrogène et formation de NADH. La glycolyse anaérobie utilise cette réaction comme étape finale, mais la réaction catalysée reste réversible.

Explication

La LDH est un tétramère composé de chaînes M et H, codées par des gènes différents, avec une prédominance de M dans le muscle et de H dans le cœur. L’association inverse confond les profils tissulaires des deux chaînes.

Explication

La PAM catalyse l’alpha-amidation en C-terminal, une modification post-traductionnelle essentielle à l’activité biologique de nombreux peptides. La perte du groupement amide peut au contraire compromettre cette activité.

Explication

La PAM est bifonctionnelle : son domaine PHM exerce l’activité monooxygénase et son domaine PAL l’activité lyase. Attribuer l’activité monooxygénase au domaine PAL inverse l’organisation fonctionnelle de l’enzyme.

Explication

Environ 70 % des peptides possèdent un groupe CO-NH2 C-terminal chargé positivement, tandis qu’environ 30 % possèdent un groupe COOH chargé négativement. La confusion principale consiste à inverser les proportions entre peptides amidés et non amidés.

Explication

Les formes membranaires de la PAM contiennent le domaine transmembranaire DTM, tandis que les formes solubles en sont dépourvues et peuvent être sécrétées dans le sang. Les domaines catalytiques PHM et PAL ne servent donc pas à établir cette distinction.

Explication

Les formes solubles chez le rat sont rPAM-3, rPAM-3a, rPAM-4 et rPAM-5. Les formes rPAM-1, rPAM-2 et rPAM-3b sont membranaires, ce qui permet d’écarter les ensembles qui les incluent comme formes solubles.

Explication

Les formes solubles sont dépourvues de domaine transmembranaire et sont entreposées dans les granules avant leur sécrétion dans le sang. La présence d’un domaine transmembranaire caractérise au contraire les formes membranaires.

Explication

Les formes membranaires humaines possèdent les domaines enzymatiques PHM et PAL ainsi que le domaine transmembranaire DTM. L’absence de DTM correspond aux formes solubles, et non aux formes membranaires.

Explication

La glycine C-terminale constitue le signal indispensable de l’amidation par la PAM. Sans cette glycine, l’enzyme ne peut pas effectuer la transformation peptidique.

Explication

L’amidation se déroule en deux réactions successives : la PHM intervient en premier, puis la PAL achève la transformation. L’action simultanée des deux domaines ne correspond donc pas au mécanisme décrit.

Explication

La PHM hydroxyle le carbone alpha de la glycine C-terminale et forme une alpha-hydroxyglycine intermédiaire. La rupture de la liaison et la formation du peptide amidé relèvent ensuite de l’action de la PAL.

Explication

La réaction de la PHM nécessite le cuivre Cu2+, l’ascorbate et le dioxygène O2 comme cofacteurs. Les autres associations proposées ne correspondent pas aux exigences de cette étape enzymatique.

Explication

La vitesse initiale mesure la formation de produit ou la disparition de réactif par unité de temps au début de la réaction. La concentration de substrat associée à la moitié de la vitesse maximale définit plutôt Km.

Explication

À forte concentration de substrat, les enzymes sont saturées et fonctionnent à leur capacité maximale ; la vitesse est alors limitée par la quantité d’enzyme. À faible concentration de substrat, c’est plutôt la disponibilité du substrat qui limite la vitesse.

Explication

Vmax correspond à la vitesse atteinte lorsque le substrat sature l’enzyme et que celle-ci travaille à sa capacité maximale. Une faible concentration de substrat empêche au contraire d’atteindre cette vitesse.

Explication

La relation de Michaelis-Menten est $V_i = \frac{V_{max}[S]}{K_m+[S]}$, où la vitesse dépend de la concentration de substrat et tend vers Vmax lorsque l’enzyme est saturée. Les autres expressions inversent ou modifient cette dépendance.

Explication

L’énergie d’activation correspond à l’énergie nécessaire pour conduire toutes les molécules d’une mole jusqu’à l’état de transition. Elle ne représente pas l’énergie libérée par la réaction ni celle dépensée par les molécules qui ne franchissent pas ce seuil.

Explication

Une enzyme accélère la réaction en abaissant l’énergie d’activation et en facilitant l’accès des substrats à l’état de transition. L’augmentation de l’énergie d’activation ralentirait au contraire la réaction.

Explication

L’activité enzymatique augmente avec la température jusqu’à un optimum, puis diminue lorsque la chaleur provoque la dénaturation de l’enzyme. L’augmentation des collisions ne suffit donc pas à maintenir l’activité après cet optimum.

Explication

La Taq polymérase est thermostable jusqu’à 98 °C et son activité optimale se situe entre 68 et 72 °C, ce qui lui permet de résister aux cycles chauds de la PCR. L’optimum proche de 37 à 38 °C caractérise plutôt la majorité des enzymes.

Explication

Une température comprise entre 45 et 60 °C peut entraîner une dénaturation réversible, avec récupération de l’activité après renaturation. Entre 60 et 100 °C, la perte de la forme globulaire et de l’activité est généralement irréversible.

Explication

Le pH optimal est celui auquel l’activité de l’enzyme est maximale. En dehors de la zone de fonctionnement du système enzymatique, l’activité peut devenir nulle, mais cela ne définit pas le pH optimal.

Explication

La PCR amplifie une séquence d’ADN à partir d’une très faible quantité de matériel initial. L’électrophorèse intervient ensuite pour analyser le produit obtenu, et non pour réaliser l’amplification.

Explication

Le MgCl2 est nécessaire à l’activité de la Taq polymérase et fait partie du mélange réactionnel de PCR. Le BET, l’agarose et la lumière UV servent à l’analyse électrophorétique ultérieure, pas à la réaction d’amplification.

Explication

Le protocole comprend une dénaturation initiale de 10 minutes à 94 °C, suivie de 30 à 45 cycles de dénaturation, d’hybridation et de polymérisation, puis d’une polymérisation finale de 10 minutes. L’électrophorèse est une étape d’analyse séparée.

Explication

Lors de la polymérisation, la Taq polymérase ajoute les nucléotides et synthétise le nouveau brin dans le sens 5’ vers 3’. La migration sur gel n’intervient pas dans le sens de synthèse.

Explication

Le complexe enzyme-substrat résulte d’une liaison spécifique et d’une orientation favorable du substrat dans le site actif, sans former nécessairement une liaison covalente indissociable. Cette dernière caractéristique correspond plutôt à certains complexes enzyme-inhibiteur irréversibles.

Explication

La microscopie électronique peut visualiser directement le complexe, tandis que la vitesse de réaction et la spectroscopie fournissent des indices indirects de son existence. Les mesures cinétiques ne montrent donc pas directement la structure du complexe.

Explication

La vitesse augmente avec la concentration du substrat, puis atteint une vitesse maximale lorsque les enzymes disponibles sont engagées dans la réaction. Une croissance indéfinie de la vitesse ne correspond donc pas à ce comportement.

Explication

Le site actif est une région réduite qui reconnaît le substrat et rassemble les acides aminés participant directement à la catalyse. Il ne correspond ni à l’ensemble de l’enzyme ni à une structure chargée de fabriquer la chaîne polypeptidique.

Explication

La reconnaissance dépend de la complémentarité entre les atomes du substrat et ceux du site actif, ainsi que d’interactions non covalentes réversibles. Une liaison covalente indissociable caractérise plutôt l’action de certains inhibiteurs irréversibles.

Explication

Les liaisons hydrogène font partie des interactions non covalentes, avec les interactions électrostatiques, les forces de Van der Waals et les interactions hydrophobes. Les liaisons peptidiques et disulfure sont covalentes, comme la liaison formée par certains inhibiteurs irréversibles.

Explication

Pendant la catalyse, l’enzyme et le substrat peuvent échanger des électrons ou des atomes, puis le substrat passe par un état de transition avant de devenir rapidement le produit. La catalyse ne repose donc pas sur une fixation covalente durable suivie d’une dénaturation.

Explication

Le modèle clé-serrure décrit une complémentarité directe entre l’enzyme et le substrat, tandis que l’adaptation induite implique une transconformation de l’enzyme après la liaison. La distinction ne porte pas sur une opposition entre liaison covalente et liaison non covalente.

Explication

Un inhibiteur irréversible forme une liaison covalente avec le site actif ou avec un groupe fonctionnel indispensable, créant un complexe enzyme-inhibiteur indissociable. Une compétition réversible produit au contraire un complexe capable de se dissocier.

Explication

Les inhibiteurs irréversibles ciblent souvent l’hydroxyle de la sérine ou le thiol de la cystéine, ce qui peut bloquer le site actif ou modifier la conformation enzymatique. Les autres groupes proposés ne correspondent pas aux cibles caractéristiques indiquées ici.

Explication

L’aspirine acétyle une sérine du site actif des cyclo-oxygénases, ce qui diminue la synthèse des prostaglandines et des thromboxanes. Elle n’active donc pas cette voie et n’agit pas par une simple fixation réversible au substrat.

Explication

La pénicilline agit comme un substrat suicide et forme un acylenzyme très stable avec une sérine de la glycopeptide transpeptidase. L’enzyme étant bloquée, la synthèse de la paroi bactérienne s’arrête, ce qui entraîne la mort des bactéries.

Explication

L’inhibiteur compétitif ressemble au substrat et prend sa place au site actif, alors que l’inhibiteur non compétitif se fixe sur un autre site et modifie la conformation enzymatique. Confondre ces mécanismes revient à attribuer au compétitif l’action allostérique du non compétitif.

Explication

Un excès suffisant de substrat peut concurrencer l’inhibiteur pour l’accès au site actif et lever l’inhibition compétitive. La fixation sur un site allostérique correspond plutôt au mécanisme non compétitif.

Explication

L’inhibition compétitive augmente la constante apparente $K_M$, tandis que la vitesse maximale $V_{max}$ reste inchangée. La diminution de $V_{max}$ sans changement de $K_M$ caractérise l’inhibition non compétitive.

Explication

L’éthanol agit comme inhibiteur compétitif et est métabolisé préférentiellement en acétaldéhyde non toxique, ce qui limite la conversion du méthanol en formaldéhyde toxique. L’objectif n’est donc pas d’accélérer le métabolisme du méthanol.

Explication

L’EGFR est impliqué dans environ 11 à 15 % des cancers bronchiques non à petites cellules. La proportion d’environ 45 % concerne chacune des principales mutations activatrices, et non l’ensemble des cancers associés à l’EGFR.

Explication

Des mutations mutuellement exclusives ne peuvent pas être présentes en même temps dans une même tumeur. Cette notion ne signifie ni qu’elles sont toutes deux nécessaires, ni qu’elles ont des effets opposés.

Explication

Del E746-A750 correspond à la délétion de cinq acides aminés et représente environ 45 % des mutations de l’EGFR. L858R est une substitution portant sur la leucine 858 et constitue une mutation différente.

Explication

La notation L858R indique le remplacement de la leucine, abrégée L, par une arginine, abrégée R, en position 858. L858Q désigne une autre substitution, dans laquelle la leucine est remplacée par une glutamine.

Explication

Les traitements ciblant l’EGFR muté cherchent à empêcher la prolifération de la cellule tumorale et à favoriser sa mort. Ils ne visent pas à maintenir ou à renforcer la signalisation de l’EGFR.

Explication

Le géfitinib et l’erlotinib sont des inhibiteurs de première génération, réversibles et compétitifs, qui imitent l’ATP à l’état de transition. Les liaisons covalentes aux cystéines caractérisent les générations ultérieures.

Explication

L’afatinib est un inhibiteur de deuxième génération qui établit des liaisons covalentes irréversibles avec les cystéines 797, 805 et 803 et entraîne des effets secondaires importants. Le ciblage spécifique de la cystéine 797 avec des effets secondaires quasi inexistants correspond plutôt à l’osimertinib.