★ À maîtriser
📐 Formule — La variation d’énergie libre vérifie .
Une réaction est exergonique si ΔG < 0, endergonique si ΔG > 0 et à l’équilibre si ΔG = 0.
Le modèle clé-serrure de Fisher (1894) suppose une complémentarité rigide entre l’enzyme et le substrat, tandis que le modèle de l’ajustement induit de Koshland (1958) repose sur une modification de conformation de l’enzyme après fixation du substrat et constitue le modèle admis.
Les exopeptidases hydrolysent les liaisons peptidiques aux extrémités de la protéine, tandis que les endopeptidases les hydrolysent à l’intérieur de la chaîne.
Compléments
📌 La glucokinase possède une spécificité de substrat absolue pour le glucose, tandis que l’hexokinase peut phosphoryler le glucose et d’autres hexoses.
Glucokinase : un substrat ; hexokinase : plusieurs hexoses
★ À maîtriser
📐 Formule — La vitesse instantanée vérifie .
📌 À concentration d’enzyme constante, les enzymes michaeliennes donnent une courbe hyperbolique de v0 en fonction de [S], tandis que les enzymes allostériques donnent une courbe sigmoïde.
📐 Formule — Lorsque l’enzyme est saturée, sa vitesse maximale vérifie .
📌 Une enzyme allostérique possède plusieurs sous-unités et sa fixation coopérative du substrat produit une cinétique sigmoïde ; un effet homotrope implique le substrat, tandis qu’un effet hétérotrope implique un effecteur allostérique.
Compléments
📐 Formule — Dans la représentation de Lineweaver-Burk, la droite de en fonction de a une ordonnée à l’origine égale à , une abscisse à l’origine égale à et une pente égale à .
Substrat faible → vitesse croissante → saturation
★ À maîtriser
Un inhibiteur compétitif se fixe sur le site actif à la place du substrat, augmente KM sans modifier Vmax et son inhibition peut être levée par une augmentation de la concentration en substrat.
Un inhibiteur non compétitif se fixe sur un site différent du site actif sur l’enzyme ou le complexe enzyme-substrat, ne modifie pas KM et diminue Vmax.
La régulation transcriptionnelle modifie lentement le niveau d’expression de l’enzyme, tandis que les modifications covalentes et allostériques agissent plus rapidement.
Compléments
📌 Une augmentation de la température accélère l’activité enzymatique jusqu’à une température optimale, puis la dénaturation thermique progressive diminue cette activité.
Compétition sur le site actif → KM augmente, Vmax inchangée
★ À maîtriser
L’Union Internationale de Biochimie a établi en 1961 une classification des enzymes en six classes, identifiées par un numéro EC à quatre chiffres.
Les six classes enzymatiques sont:
📌 L’apoenzyme est la partie protéique de l’enzyme, tandis que le coenzyme ou cofacteur est sa partie non protéique indispensable à l’activité catalytique.
Compléments
📌 Un cosubstrat est lié à l’enzyme par des liaisons faibles, tandis qu’un groupement prosthétique est lié plus durablement à l’apoenzyme, notamment par des liaisons covalentes.
Le NAD et le NADP dérivent de la vitamine B3, le FAD dérive de la vitamine B2, le thiamine pyrophosphate de la vitamine B1, le coenzyme A de la vitamine B5, le phosphate de pyridoxal de la vitamine B6, la biotine de la vitamine B8, le THF de la vitamine B9 et la cobalamine de la vitamine B12.
L’ubiquinone, ou coenzyme Q, est un transporteur mobile d’électrons et de protons situé dans la membrane mitochondriale interne, tandis que l’hème transporte un électron grâce à l’alternance du fer entre Fe3+ et Fe2+.
Synthase : sans ATP ; synthétase : avec hydrolyse de l’ATP
★ À maîtriser
📌 Une enzyme michaelienne présente une courbe hyperbolique de la vitesse initiale en fonction de la concentration en substrat, tandis qu’une enzyme allostérique présente généralement une courbe sigmoïde.
📐 Formule — La représentation de Lineweaver-Burk est une droite vérifiant , dont l’ordonnée à l’origine vaut et l’abscisse à l’origine vaut .
📌 La constante de Michaelis est la concentration en substrat correspondant à une vitesse initiale égale à la moitié de , et une faible valeur de traduit une forte affinité apparente pour le substrat.
📌 Un inhibiteur compétitif se fixe au site actif et augmente la constante apparente sans modifier , tandis qu’un inhibiteur non compétitif diminue et peut se fixer sur l’enzyme libre comme sur le complexe enzyme-substrat.
Compléments
Michaelis-Menten hyperbolique, Lineweaver-Burk linéaire
★ À maîtriser
La glycolyse comporte une phase préparatoire qui consomme 2 ATP et transforme le glucose en deux composés à trois carbones, puis une phase de rendement qui produit 4 ATP et 2 NADH,H+ et forme deux pyruvates.
Le bilan net de la glycolyse est : .
🔄 Les trois étapes irréversibles majeures sont:
📌 En anaérobie, le pyruvate est réduit en lactate par la lactate déshydrogénase, ce qui régénère le NAD+ nécessaire à la glycolyse, tandis qu’en aérobie il entre dans la mitochondrie et est oxydé en acétyl-CoA.
Compléments
Glucose → G6P → F6P → F1,6BP → trioses → pyruvate
★ À maîtriser
📌 La néoglucogenèse reprend les réactions réversibles de la glycolyse mais contourne ses trois réactions irréversibles des étapes 1, 3 et 10 grâce à des réactions spécifiques.
Compléments
Pyruvate → oxaloacétate → malate → PEP → réactions réversibles
★ À maîtriser
Dans le cytosol, l’oxaloacétate est transformé en phosphoénolpyruvate par la phosphoénolpyruvate carboxykinase, avec consommation d’un GTP équivalent à un ATP, libération de CO2 et formation d’un composé riche en énergie.
La synthèse d’une molécule de glucose par néoglucogenèse à partir de deux pyruvates consomme 6 ATP, 2 pyruvates et 2 NADH,H+.
Compléments
Oxaloacétate → PEP → fructose-6-phosphate → glucose
★ À maîtriser
Lors d’un effort musculaire intense et peu oxygéné, le muscle produit du lactate par glycolyse anaérobie, puis le foie le reconvertit en pyruvate et en glucose par la néoglucogenèse dans le cycle de Cori.
Le glycérol libéré par l’hydrolyse des triglycérides est phosphorylé en glycérol-3-phosphate par la glycérol kinase en consommant un ATP, puis oxydé en phosphodihydroxyacétone avec consommation de NAD+.
Compléments
Alanine, lactate et glycérol convergent vers des intermédiaires glucidiques
La glycogénogenèse utilise l’UDP-glucose comme substrat et la glycogène synthase forme les liaisons α1→4, tandis que l’enzyme branchante forme les liaisons α1→6.
La glycogénine amorce la synthèse en s’autoglycosylant et l’amorce obtenue comprend une glycogénine et 8 résidus de glucose liés.
La glycogénolyse utilise la glycogène phosphorylase, l’enzyme débranchante et la phosphoglucomutase pour produire principalement du glucose-1-phosphate et une faible quantité de glucose sans consommer d’énergie.
📌 L’insuline active la glycolyse et la glycogénogenèse après un repas, tandis que le glucagon active la glycogénolyse et la néoglucogenèse lorsque la glycémie diminue.
📌 La glycogène phosphorylase est active sous forme phosphorylée et inactive sous forme déphosphorylée, tandis que la glycogène synthase est active sous forme non phosphorylée et inactive sous forme phosphorylée.
Glycogénogenèse = stockage ; glycogénolyse = mobilisation
★ À maîtriser
📌 La glucose-6-phosphate déshydrogénase catalyse l’étape limitante et régulatrice du segment oxydatif, et le NADP+ est son activateur allostérique.
Compléments
📌 Lorsque les besoins en ribose-5-phosphate dépassent ceux en NADPH,H+, le segment non oxydatif fonctionne en sens inverse pour former du ribose-5-phosphate à partir du glucose-6-phosphate.
Segment oxydatif = NADPH ; segment non oxydatif = réarrangement des pentoses
📌 L’acétyl correspond au groupement CH3-CO- à deux carbones, tandis que l’acyl correspond au groupement R-CO- comportant au moins quatre carbones.
Acétyl = 2 carbones, acyl ≥ 4 carbones
La synthèse des acides gras nécessite:
🔄 La séquence récurrente de synthèse est:
📌 L’acétyl-CoA carboxylase transforme irréversiblement l’acétyl-CoA en malonyl-CoA et constitue l’étape limitante de la biosynthèse des acides gras.
📌 Le citrate active allostériquement l’acétyl-CoA carboxylase, les acyl-CoA l’inhibent allostériquement, l’insuline l’active par déphosphorylation et le glucagon l’inhibe par phosphorylation.
Carboxylation → condensation → réduction → déshydratation → réduction
🔄 Chaque tour de β-oxydation comprend:
Le transport mitochondrial des acyl-CoA utilise la navette L-carnitine/acyl-carnitine, impliquant successivement la carnitine acyl-transférase I, la translocase et la carnitine acyl-transférase II.
📐 Formule — La dégradation complète d’un acide gras à n carbones nécessite tours de β-oxydation.
📌 Le malonyl-CoA inhibe allostériquement la carnitine acyl-transférase I et empêche ainsi l’entrée des acides gras dans la matrice mitochondriale, ce qui évite la synthèse et la dégradation simultanées des acides gras.
Oxydation → hydratation → oxydation → thiolyse
📌 Lors de la synthèse, les intermédiaires sont liés à l’ACP et les réactions utilisent du NADPH,H+, tandis que lors de la β-oxydation les intermédiaires sont liés au coenzyme A et les réactions produisent du FADH2 et du NADH,H+.
Synthèse : ACP et NADPH,H+ ; dégradation : CoA et FADH2/NADH,H+
★ À maîtriser
Le catabolisme regroupe les réactions de dégradation des lipides, glucides et protéines, qui produisent des cofacteurs réduits, de l’ATP et des déchets tels que le dioxyde de carbone, l’eau et l’ammoniac, tandis que l’anabolisme synthétise des macromolécules grâce notamment aux cofacteurs réduits.
Une réaction est exergonique et thermodynamiquement favorable lorsque ΔG < 0, endergonique et non spontanée lorsque ΔG > 0, tandis que ΔG = 0 correspond à l’équilibre.
Le couplage d’une réaction endergonique avec une réaction exergonique rend la réaction globale thermodynamiquement favorable lorsque la somme des variations d’énergie libre standard est négative.
L’ATP occupe une position intermédiaire entre les composés phosphorylés riches et pauvres en énergie et transporte les groupements phosphoryles entre ces composés.
L’hydrolyse de l’ATP peut produire de l’ADP et du phosphate inorganique, ou de l’AMP et du pyrophosphate, lequel peut ensuite être hydrolysé en deux phosphates inorganiques.
Compléments
📐 Formule — Pour une réaction A + B ⇄ C + D, la variation d’énergie libre vérifie .
Catabolisme : dégradation et libération d’énergie ; anabolisme : synthèse et consommation d’énergie
★ À maîtriser
🔄 Les trois étapes de la respiration cellulaire sont:
La pyruvate déshydrogénase transforme irréversiblement le pyruvate en acétyl-CoA, dioxyde de carbone et NADH,H+ selon la réaction .
Lors de la β-oxydation des acides gras, une molécule d’acétyl-CoA est libérée à chaque tour d’hélice après l’entrée des acides gras à chaînes moyennes et longues dans la mitochondrie par le système carnitine/acyl-carnitine.
Compléments
Glucides, lipides, acides aminés → acétyl-CoA → cycle de Krebs
Les intermédiaires successifs sont:
La citrate synthase catalyse l’entrée irréversible de l’acétyl-CoA dans le cycle en formant du citrate, et elle est inhibée par l’ATP et activée par l’ADP.
L’isocitrate déshydrogénase réalise une décarboxylation oxydative de l’isocitrate en α-cétoglutarate et produit du NADH,H+ en présence de Mg2+ ou Mn2+.
La succinate déshydrogénase oxyde le succinate en fumarate, réduit le FAD+ en FADH2 et constitue à la fois une enzyme du cycle de Krebs et un élément de la chaîne respiratoire mitochondriale.
L’oxydation complète d’une molécule d’acétyl-CoA dans le cycle de Krebs produit 3 molécules de NADH,H+, 1 molécule de FADH2 et 1 molécule de GTP, soit 12 molécules d’ATP selon les rendements indiqués.
La chaîne respiratoire comprend quatre complexes et deux transporteurs mobiles d’électrons : l’ubiquinone entre les complexes I ou II et III, puis le cytochrome c entre les complexes III et IV.
📌 Les électrons du NADH,H+ entrent par le complexe I, tandis que ceux du FADH2 issu du succinate entrent par le complexe II sans passer par le complexe I.
Le complexe I pompe des protons vers l’espace intermembranaire et transfère les électrons du NADH,H+ à l’ubiquinone, tandis que le complexe II transfère les électrons du succinate à l’ubiquinone sans pomper de protons.
Le complexe IV transfère les électrons du cytochrome c réduit à l’oxygène, qui est l’accepteur final des électrons et est réduit en eau.
Dans le complexe IV, le cytochrome c réduit cède successivement son électron à l’atome de cuivre CuA, au cytochrome a, puis au centre hème a3/CuB, avant que l’oxygène ne soit réduit en eau.
📐 Formule — La réduction complète d’une mole de dioxygène consomme quatre cytochromes c réduits et quatre protons et produit quatre cytochromes c oxydés et deux moles d’eau : .
CIA Suspecte un Suspect qui Fume des Malboros Oxydées
| Classe | Réaction catalysée |
|---|---|
| Oxydo-réductases | Oxydation ou réduction |
| Transférases | Transfert d’atomes ou de groupements |
| Hydrolases | Hydrolyse de liaisons |
| Lyases | Coupure ou formation sans hydrolyse de l’ATP |
| Isomérases | Réarrangement au sein d’une molécule |
| Ligases | Formation de liaisons avec hydrolyse de l’ATP |
| Caractéristique | Glycolyse | Néoglucogenèse |
|---|---|---|
| Fonction | Dégrade le glucose en pyruvate | Synthétise le glucose à partir de composés non glucidiques |
| Compartiments | Cytosol | Mitochondrie, cytosol et réticulum endoplasmique |
| Réactions irréversibles | Trois étapes | Contournement par des réactions spécifiques |
Teste tes connaissances sur Enzymologie fondamentale avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. La vitesse maximale d’une enzyme saturée peut être caractérisée par les propositions suivantes :
2. Concernant les fonctions générales des enzymes :
Mémorisez les concepts clés de Enzymologie fondamentale avec 9 flashcards interactives.
Qu'est-ce qu'une enzyme produit par une cellule ?
Une protéine qui catalyse une réaction biochimique sans être modifiée ni consommée.
Quelle est la condition pour qu'une réaction soit exergonique selon ΔG ?
ΔG est inférieur à zéro.
Quelle formule exprime la vitesse instantanée en fonction de [S] et k ?
.
Importe ton cours et l'IA génère fiches, QCM et flashcards en 30 secondes.
Générateur de fiches