BIOCHIMIE7

Le cours 7. LA RÉGULATION DE L`ACTIVITÉ DES ENZYMES

L'activité de l`enzyme est définie par la vitesse de la réaction, catalysée par l`enzyme, aux conditions standard de la mesure (les conditions optima de la température, du milieu рН et la saturation complète de l`enzyme par le substrat). On juge de la vitesse de la réaction par la vitesse de la perte du substrat, ou par la vitesse de la formation du produit de la réaction.

Une unité standarde de l'activité de l`enzyme (Е ou U) - la quantité de l`enzyme, qui catalise la transformation de 1 mcmole de la substance en 1 minute.

L'unité de l`activité de l`enzyme c`est – le katal (kat): 1 kat - l'activité catalytique, capable de réaliser la réaction à la vitesse, égale à 1 mole/s. 1 U (E) de l`enzyme correspond 16,67 nkat.

L'activité spécifique de l`enzyme - le nombre des unités de l'activité enzymatique en 1 mgr de la protéine.

L'activité molaire - le nombre des unités de l'activité de l`enzyme, divisé en quantité de l`enzyme exprimée en micromoles. Elle montre, combien de molécules du substrat se transforment par une molécule de l`enzyme en 1 minute.

Il y a deux moyens principaux du contrôle de la vitesse des réactions enzymatiques.

1. Le contrôle de la quantité de l`enzyme.

Quand le substrat est au superflu, et l`enzyme est entièrement saturé, la vitesse de la réaction est limitée par la concentration de l`enzyme. La quantité de l`enzyme dans la cellule est définie par le rapport des vitesses de sa synthèse et sa désagrégation.

La quantité de l`enzyme dans la cellule dépend de la présence du produit de la réaction, et le produit de la réaction freine la synthèse de l`enzyme à la suite de la répression.

2. Le contrôle de l'activité de l`enzyme.

2.1. L'influence des activateurs et des inhibiteurs aux enzymes.

Les activateurs des enzymes sont les ions de plusieurs métaux.

Les ions Fe activent les cytochromes, la catalase, la peroxydase.

Certains anions activent les enzymes: -amylase salivaire est activée par les ions du chlore.

Les ions des métaux peuvent faire partie du groupe prostétique de l`enzyme, contribuer à l`addition du coenzyme à l`apoenzyme, faciliter la formation du complexe enzyme-substrat. Les métaux jouent souvent le rôle des modulateurs allostériques.

Les activateurs des enzymes peuvent être de diverses substances: les acides biliaires augmentent l'activité de la lipase pancréatique. Les inhibiteurs freinent l'action des enzymes.

Selon le caractère de l'action on subdivisent les inhibiteurs en réversibles et irréversibles. À la base de la division se trouve la solidité de la liaison de l`inhibiteur avec l`enzyme.

Les inhibiteurs réversibles se lient par des liaisons non-covalentes avec l`enzyme et peuvent se séparer de lui.

L`inhibition réversible peut être compétitive. L`inhibiteur compétitif a la structure semblable à la structure du substrat. Il entre en compétition avec le substrat pour la fixation à la partie du liage du substrat du site actif. L`inhibition compétitive peut être affaiblie ou entièrement éliminée, en cas de l`augmentation de la concentration du substrat. L`inhibiteur compétitif augmente К_m, mais ne change pas V_max.

À l`inhibition réversible incompétitive l`inhibiteur n`entre pas en concurrence avec le substrat pour le site actif de l`enzyme. Le substrat et l`inhibiteur se lient avec de différents sites. L'augmentation de la concentration du substrat n'empêche pas la fixation de l`inhibiteur. Ce type de l`inhibition est observé près des enzymes, catalisant les transformations plus d'un seul substrat. Le substrat et l`inhibiteur se lient avec de différents sites, et sont possiblesles deux formations: la formation du complexe l`enzyme - l`inhibiteur, et la formation du complexe l`enzyme - l`inhibiteur - le substrat, qui se désagrège avec la libération du produit, mais avec la vitesse, plus petite, que celle du complexe l`enzyme – le substrat.

L`inhibiteur incompétitif diminue V_max, et К_m ne change pas.

L`inhibition non compétitive – l`inhibiteur se lie avec l`enzyme au site non catalytique, il ne se lie pas avec l`enzyme libre, mais seulement avec le complexe ES en forme du complexe triple.

L`inhibiteur non compétitif diminue V_maxу et augmente К_m.

N'importe quels agents, provoquant la dénaturation de la protéine, amènent à l'inactivation irréversible de l`enzyme. Mais elle n'est pas liée au mécanisme de l'action des enzymes.

Les inhibiteurs irréversibles – les combinaisons, qui peuvent lier spécifiquement les groupes fonctionnellement importants du site actif, en formant des liaisons covalentes solides avec l`enzyme.

L`inhibition incompétitive irréversible est provoquée par des métaux lourds (le mercure, l'arsenic, le plomb), des sels de l'acide prussique, l`oxide du carbone (II) etc.

A l`inhibition incompétitive irréversible l`inhibiteur, possédant la ressemblance structurale avec le substrat, se lie avec l`enzyme, en substituant le substrat par lui-même.

Sont découverts des inactivateurs irréversible des enzymes, qui apparaissent des combinaisons inertes après leur coopération avec le site catalytique de l`enzyme. Ces inhibiteurs irréversibles bloquent entièrement le site actif de l`enzyme.On les appellent les inhibiteurs du type «suicides».

Les inhibiteurs de la nature protéique – les antienzymes - bloquent l'action de l`enzyme pour le compte des coopérations protéine-protéique, à la suite de quoi le site actif de l`enzyme se ferme.

2.2. La modification chimique de l`enzyme

Certaines protéines à la formation de la structure tertiaire se soumettent à la modification chimique posttranslationnelle.

La régulation de l'activité des enzymes par voie de phosphorylation- déphosphorylation. Passe à la participation des protéines-kinases par des groupes OH de la serine et de la thréonine, dans nombre de cas – de la tyrosine. L`enzyme actif – la forme phosphorylée ou déphosphorylée.

La régulation de l'activité par voie de l'association-dissociation des sous-unités à l`enzyme oligomérique. La protéine-kinase en forme inactive est construite comme le tétramère. La protéine-kinase active représente la sous-unité C, pour la liberation de laquelle la dissociation du complexe est nécessaire.

L'activation des enzymes par voie du protéolyse partiel. Certains enzymes sont synthétisés primordialement inactifs, et seulement après la sécrétion de la cellule passent à la forme active. Le prédécesseur inactif – le zymogène. L'activation du zymogène insère la modification de la structure primaire avec le changement simultané de la conformation.

2.3. La régulation allostérique

Dans les réactions le type principal de la régulation de la vitesse du procès enzymatique c`est l`inhibition selon le principe de la liaison inverse. Le produit final réprime l'activité de l`enzyme, catalysant le premier stade de la synthèse, qui est le stade-clé pour la réaction. Le produit final se distingue structurellement du substrat, il se lie avec le site allostérique de la molécule de l`enzyme, en provoquant l`inhibition de toute la chaîne de la réaction. C`est une inhibition selon le principe de la liaison inverse.

Les types pareils de l`inhibition par le produit final et de l'activation par le premier produit sont propres aux enzymes allostériques.

D'autres types de la régulation de l'activité des enzymes:

• La compétition des enzymes pour le substrat total;

• La disjonction de l'activité d'un des isoenzymes;

• L'influence des concentrations des cofacteurs;

• La compartmentalysation - les enzymes sont spatialement séparés par les biomembranes avec les substrats.

LES ENZYMES DANS LA MÉDECINE

Les préparations médicales:

- En leur absence ou le manque (héréditaire ou acquis);

- Pour la destruction spécifique de certains déchets métaboliques.

Enzyme	Utilisation
La pepsine	Les troubles de la digestion des protéines dans l`estomac

Sont utilisés comme des réactifs analytiques – les enzymes immobilisés, qui sont artificiellement liés à l`agent porteur, insoluble dans l'eau.

Enzyme	Utilisation
Glucose-oxydase	La détermination de la concentration du glucose dans le sang
Cholestérol-oxydase	La détermination du cholestérol dans le sang

L'analyse de la cinétique de l'apparition et la disparition des enzymes dans le sérum du sang est utilisée dans le diagnostic.

Presque tous les enzymes de l'organisme fonctionnent intracellulairement. À l'endommagement des tissus ils apparaissent dans le sérum du sang. Ce sont des enzymes – traceurs (indicateurs).

Par l'apparition dans le plasma ou le sérum du sang des enzymes de tissu en quantités augmentées on juge de la lésion des divers organes.

Maladie	Enzyme
Infarctus du myocarde	Créatine-kinase, АсАТ, LDG-1
L`hépatite virulente	АLAT, АсАТ, glutamate-déshydrogénase
Pancréatite aiguë	a-amylase
Maladies du foie	АLАТ, g-glutamyl-transférase

Les enzymopathies - le nom total des maladies, qui se développent en conséquence de l'absence ou de la réduction de l'activité de n'importe quels enzymes.

1. Les enzymopathies héréditaires - l'insuffisance, le déficit génétique des enzymes.

2. Les enzymopathies acquises.

Les enzymopathies toxiques - la conséquence de l'influence toxique des xénobiotiques et des mutagènes du milieu ambiant.

Les enzymopathies alimentaires sont conditionnées par le déficit de longue durée de la protéine dans l'alimentation, l'insuffisance de vitamines.