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Classification des enzymes

• Classification par l’Union Internationale de Biochimie (1961)

• Basée sur le type de réaction catalysée et le type de substrat

• 6 classes

• Identification des enzymes par 4 chiffres précédés de EC

EC. a.b.c.d.Enzyme Commission

Classe (parmi les 6)

Sous-classe : type de fonction chimiquedu substrat

participant à la réaction

Type de réaction :nature de l’accepteur

N° d’ordre de l’enzyme

EC 1.1.1.1 NAD+ éthanol acétaldéhydeEC 1.1.1.2 NADP+ NAD(P)+ NAD(P)H,H+

CH3-CH2-OH CH3-CHO

EC 1.1.1.1 alcool déshydrogénase (nom usuel)

oxydo-réductase déshydrogénase éthanol n°d’ordre(classe 1) (type de réaction) nature du dans la

= fonction du substrat sous-substrat transformé classe

précédente

6 classes sous-classes

Classification des enzymes (exemple)

Nomenclature des enzymes

• Nomenclature internationale officielle (EC)

Mais :• Plusieurs dénominations possibles :Fonction de la nature des partenaires de la réaction.

Exemple : la L-lactate : NAD oxydo-réductase qui est l’équivalent de la Lactate-déshydrogénase ou LDH.�Utilisation de la dénomination simplifiée : lactate déshydrogénase.

• Cette dénomination ne s’applique pas pour certaines enzymes commela trypsine, la chymotrypsine…

Les six classes d’enzymes

• EC 1. Les oxydo-réductases

• Définition : Ce sont des enzymes qui catalysent des réactions d’oxydation ou de réduction

• Existence de plusieurs sous-groupes(déshydrogénase, oxydase, peroxydase, hydroxylase et catalase)


• Déshydrogénases- Elles catalysent la transformation d’une simple liaisonen double liaisonen permettant le transfert d’hydrogène d’un substrat sur un coenzyme

- Exemple des déshydrogénases à NAD+ qui catalysent l’oxydation des fonctions alcool en fonction cétone (ex: LDH, malate déshydrogénase)


EC 1. Les oxydo-réductases

• Oxydases

- Ces enzymes catalysent le transfert des électrons sur l’oxygène ou encore l’addition de l’oxygène.

-Exemple : la cytochrome c-oxydasede la chaîne respiratoirequi par oxydation du cytochrome c

va réduire le dioxygène en eau.

EC 1. Les oxydo-réductases


EC 2. Les transférasesDéfinition : enzymes qui catalysent le transfert d’un groupement X (autre que H) d’un substrat A sur un substrat B :

AX + B ↔ A + BXExemples :

- transfert d’un groupement monocarboné : méthyltransférase- transfert d’un groupement phosphate : phosphoryltransférase(NB : lorsqu’il s’agit du transfert d’une liaison riche en énergie de l’ATP à un composé« pauvre » en énergie on parle alors de kinase)- Transamination et désamination : aminotranférase


EC 3. Les hydrolases

Définition : enzymes qui catalysent l’hydrolyse (attaque par une molécule d’H2O et addition de celle-ci) de différentes liaisons chimiques

• Exemples :- les phosphatases- les peptidases (ex: carboxypeptidases, aminopeptidases), les protéinases (ex : pepsine, trypsine..)-…


EC 4. Les lyases (« synthases »)

Définition : Ce sont des enzymes qui catalysent le départ de certains groupements par d’autres mécanismes que l’hydrolyse, ou la formation de nouvelles liaisons chimiques indépendamment de l’hydrolyse de l’ATP


Exemple : les décarboxylases catalysent l’élimination du groupement carboxyle sous forme de CO2, avec le phosphate de pyridoxal (vitamine B6) comme coenzyme.


pyrannose furannose

l ’H du C2est transféré vers le C1

EC 5. Les isomérasesDéfinition : Les isomérases ou mutases catalysent le transfert d’atomes ou de groupements au sein d’une mêmemolécule.Exemples : -phosphotriose isomérase qui catalyse l’interconversion entre le phosphodihydroxyacétone et le glycéraldéhyde-3-phosphate

- la phosphohexose isomérase catalyse l’interconversionentre le glucose-6-phosphate et le fructose-6-phosphate

EC 6. Les ligases (« synthétases »)

Définition : enzymes qui catalysent la liaison entre deux substrats, au détriment de l’hydrolyse d’une molécule d’ATP

→ synthèse d’une liaison :C-O : Ex. aminoacyl-ARNt synthétasesC-S : Ex. acétyl-CoA-synthétaseC-N : amide synthétase (Ex. glutamine synthétase)C-C : carboxylase à biotineex.: pyruvate carboxylase qui catalyse la formation d’oxalo-acétate à partir du pyruvate + CO2 + ATP


• Le site actif peut contenir des composés organiques (vitamines = cofacteurs) et inorganiques (Fe2+, Mn2+, Mg2+…) essentiels àl’activité catalytique

• Définitions : - apoenzyme: partie protéique enzyme

- cofacteurou coenzyme : partie non-protéiquede l’enzyme

- holoenzyme= apoenzyme+cofacteur

Enzymes, co-facteurs, coenzymes

• Définitions coenzymes :

1. Co-substrat : coenzyme libre, ou interaction avec enzyme par liaisons faibles, interviennent dans 2 réactions.

2. Coenzyme : coenzyme lié à l’apoenzyme par liaisons covalentes ou faibles. Ex : groupement prosthétique(molécule organique non protéique, ex : l’héme)

A-X A

B-X B

Co-sub Co-sub-X

Enzyme 1

Enzyme 2

A-X A

B-X B

Co-enz Co-enz-XEnz Enz


Définition : molécules organiques qui sont indispensables à la réaction en permettant soit le transport d’un groupement du substrat, soit en participant à la structure de l’enzyme ou directement à la réaction de catalyse.

• Le coenzyme n’est pas consommé lors de la réaction

• Les coenzymes dérivent en général de vitamines et sont donc apportés par l’alimentation

Les coenzymes


Classification en deux groupes

1. Coenzymes d’oxydo-réduction (interviennent dans transfert d’électrons et H+)

2. Coenzymes de transfert de groupements d’atomes

Coenzymes

Coenzymes pyridiniques: nicotinamide adénine dinucléotide (phosphate)

NAD+ et NADP+

Acceptent 2 électrons et 1 H+

NADH,H+ et NADPH,H+

Coenzymes de nombreuses déshydrogénases

Coenzymes d’oxydo-réduction

Précurseur = vitamine PP ou niacine)

Coenzymes

Coenzymes flaviniques(flavine adénine dinucléotide ou flavine mononucléotide) FAD et FMN

Acceptent 2 électrons et 2 H+

FADH2 et FMNH2

Coenzymes de nombreuses déshydrogénases


Précurseur = vitamine B2 ou riboflavine)

Coenzymes

Coenzyme lipoïque :

• Partie active : pont S-S

• Groupement prosthétique : fixation sur l’enzyme par liaison amide

• Accepte 2 H+ pour passer vers la forme acide dihydrolipoïque

• Coenzyme des réactions de décarboxylation des acides-α−cétoniques (pyruvate et α-cétoglutarate déshydrogénase)

Coenzymes d’oxydo-réductionCoenzymes

Coenzymes quinoniques:

• Ubiquinoneou coenzyme Q : accepte 2 H+

(rôle dans la chaîne respiratoire)

• Vitamines KEx. : réaction de carboxylation de résidus d’acide glutamique

en acide gamma-carboxyglutamique (protéines de coagulation)

Vitamine K1

Coenzymes d’oxydo-réductionCoenzymes

Coenzymes héminiques:

• Hème = noyau tétrapyrrolyque avec centreatome de Fer

• Rôle : transport d’un électron (ferrique à ferreux)

• Groupement prosthétique de nombreuses enzymes (cytochromes)


Coenzymes

Coenzymes de transfert de groupes d’atomes

Thiamine ou vitamine B1:

• Hydrosoluble

• Active sous forme thiamine pyrophosphate (TPP)

• Partie active : C2 du noyau thiazole

• Transport de groupement aldéhyde activéà partir d’acide α-cétonique

• Réactions de décarboxylation (pyruvate et α-cétoglutaratedéshydrogénase) et transcétolisation (voie des pentoses)

Coenzymes

Biotine ou vitamine H ou B8:

• Hydrosoluble

• Fixé par liaison amide sur l’enzyme

• Coenzyme de carboxylation par fixation sur fonction NH du noyau imidazole (ex : pyruvate carboxylase) en présence d’ATP

Coenzymes

Coenzymes de transfert de groupes d’atomes

Vitamine B6 :• Phosphate de pyridoxal

• Partie active : carbone aldéhydique

• Groupement prosthétique fixé à l’enzyme par une base de Schiff

• Coenzyme du métabolisme des acides aminés : transamination, décarboxylation, désamination non oxydative

CoenzymesCoenzymes de transfert de groupes d’atomes

Vitamine B3 ou acide pantothénique :

• Coenzyme A (CoA) formé de : acide pantothénique, cystéamine, 3’-phospho AMP.

• Partie active : groupement sulfhydryle (SH) – formation de liaisons riche en énergie (thioester)

• Transport les groupementsacyles (dont acétyle)


Vitamine B9 ou folates:

• Acide tétrahydrofolique (THF) formé de ptéridine, p-aminobenzoateet glutamate

• Partie active : N5-ptéridine et NH-p-aminobenzoate

• Transfert de groupements carbonés (CH3, CH2, CHO…)


Acide folique

Vitamine B12 ou cobalamines:

• Structures complexes avec noyau tétrapyrrole contenant du cobalt, combiné à un pseudo-nucléotide

• Partie active = cobalt

• Impliqué dans des réactions de transméthylationhomocystéine en méthioninepropionate en succinyl~CoArégénération du THF à partir du dihydrofolate


Carences en vitamines et pathologies

POINTS A RETENIR…..

• Notions sur les enzymes : catalyse, site actif, spé cificité, énergie d’activation, facteurs de modulation

• Classification en 6 groupes

• Coenzymes

• Définitions et calculs des vitesses

• Relation de Michaelis-Menten, signification Vmax et Km, leurs calculs

• Inhibition compétitive et non-compétitive

• L’allostérie : grands principes

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