Théorie de Michaelis et Menten et de l'état stationnaire [M3.C2. Activité 1. Théorie de Michaelis et Menten et des paramètres cinétiques d'une enzyme]

Titre de la collection d'activités : M3.C2. Activité 1. Théorie de Michaelis et Menten et des paramètres cinétiques d'une enzyme

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Titre de l'activité : Théorie de Michaelis et Menten et de l'état stationnaire

Résumé

Pour décrire de façon détaillée l'activité enzymatique, les enzymologistes appliquent des outils mathématiques pour :

quantifier le pouvoir catalytique d'une enzyme,
son affinité pour un substrat ainsi que sa réponses aux inhibiteurs.

Les enzymes michaeliennes sont des enzymes monomériques, avec un seul site actif et un seul substrat et sont donc simples à étudier au laboratoire bien qu'elles ne représentent pas le modèle le plus rencontré in vivo.

Cette activité a pour objectif principal de présenter l'équation de Michaelis et Menten et les paramètres cinétiques d'une enzyme de type michaelienne.

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Théorie de Michaelis et Menten et de l'état stationnaire⚓

Démarche expérimentale

Théorie de l'état stationnaire

Les paramètres cinétiques

Qu'est-ce que les paramètres cinétiques ? Comment les déterminons-nous au laboratoire ?

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Question 1

Replacer dans l'ordre chronologique les grandes étapes permettant l'étude de l'influence de la concentration en substrat. Cette étude est nécessaire pour la détermination des paramètres cinétiques d'une enzyme.

Converser de la variation d'absorbance par rapport au temps (dA/dt) en vitesse initiale sous forme vi_(c ;P)

Détermination de la variation d'absorbance par rapport au temps en période initiale

Plus d'éléments à catégoriser

Réalisation d'une gamme de concentration croissante de substrat chromogène pour une même concentration en enzyme

Déposez ici

Tracé de cinétiques représentants l'évolution de l'absorbance du produit coloré en fonction du temps.

Déposez ici

Projection des vitesses initiales notée v_i(ou v₀) mesurées pour chacune des concentrations initiales en substrat testée

Déposez ici

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Question 2

Une enzyme michaelienne catalysant une réaction enzymatique présente pour son substrat un K_M de 1 mmol.L^-1 et une v_imax de 5 nmol.L^-1.s^-1.

Quelle sera la vitesse initiale vi mesurée si la concentration en substrat de 0,25 mmol.L^.-1 en nmol.L^-1.s^-1?

Il est nécessaire de résoudre l'équation de michaelis et menten afin de répondre à la question 2.

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Question 3

Concernant la détermination des deux paramètres cinétiques sur la courbe

K_M
v_imax

Choix attendu

Ils sont toujours les mêmes quelle que soit l'enzyme
Ils sont dépendants des conditions opératoires dans laquelle l'enzyme est étudiée
v_imaxest déterminé pour la phase plateau sur la courbe absorbance en fonction du temps
K_M est lue sur l'axe des abscisses pour 50% de v_imax sur la courbe de michaelis et menten
K_M et vi_max sont inversement proportionnels
V_imax est lue pour 100% de K_M sur la courbe de michaelis et menten
V_imax est lue pour la phase plateau de la courbe de Michaelis et Menten

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Cette partie s'intéresse à une théorie importante qui permet de poser l'équation de Michaelis-Menten. Les concepts abordés ne sont pas à retenir dans la suite du chapitre.

Cela permet de donner des éléments de réponse à la question « mais d'où viennent et pourquoi ces deux paramètres cinétiques ?

Cette partie reste hors programme et n'est pas du tout à retenir.

Commencer

Question 4

Quelles sont les informations justes concernant le modèle de fonctionnement exposé par Michaelis et Menten

Choix attendu

L'enzyme et le substrat se rencontrent pour former un complexe ES
Oui c'est évident !
La formation du complexe EP est réversible
On considère que non, cette étape est négligeable.
La disparition du complexe ES est irréversible et limitante
La première étape est réversible et rapide alors que la seule étape limitante est celle due à la transformation de ES en E+P grâce au travail de l'enzyme.
La réaction enzymatique est décomposable en deux étapes :
- formation réversible du complexe ES ;
- et transformation de ES en E + P
La première étape est réversible et rapide alors que la seule étape limitante est celle due à la transformation de ES en E+P grâce au travail de l'enzyme.
La vitesse mesurée de la réaction est proportionnelle à la concentration en [ES] soit V = k_cat x [ES]
Oui pour une même concentration en enzyme toutefois.
Si la concentration en substrat [S] augmente alors on diminue la concentration en [ES]
Au-contraire, elle augmente.
La transformation du complexe [ES] en E + P est limitée par la concentration en enzyme dans le milieu
Oui car la vitesse mesurée est directement proportionnelle à la concentration en enzyme. Nous l'avons montré dans l'AT 1 d'enzymologie.
Lorsque que la concentration [ES] = [E_T] alors on atteint la vitesse maximale
Oui car cela veut dire que tous les sites atifs sont occupés et que toute l'enzyme est mise au travail.
La fixation du produit formé par le complexe ES est possible
Non car pas de retour en arrière (généralement cette réaction est négligeable)
Si la concentration en substrat [S] augmente alors on augmente la concentration en [ES]
Oui mais cela dépend de la concentration de l'enzyme dans le milieu

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Question 5

Michaelis et Menten ont démontré leur équation selon le principe de l'état stationnaire :

Quelles sont les informations justes concernant la théorie de l'état stationnaire ?

Aidez-vous bien des courbes qui sont présentées pour répondre à quelques questions

Choix attendu

La vitesse mesurée est nulle pendant une partie de la réaction enzymatique
La catalyse enzymatique peut être décomposée en deux étapes :
- formation du complexe ES
- et transformation de S en P
La catalyse enzymatique est due à la disparition du produit
La catalyse enzymatique est un phénomène saturable et dépendante uniquement de la concentration en substrat
A tout moment l'enzyme est présente sous deux formes : [E] et complexée [ES]
La catalyse enzymatique est un phénomène saturable et dépendante uniquement de la concentration en enzyme et en substrat
Pour [E] = [ES] alors la vitesse est dite maximale
Pendant une longue période, la vitesse de disparition du complexe ES est nulle la réaction est en équilibre

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Cette partie s'intéresse aux deux paramètres cinétiques à connaître : Vimax et KM

Question 6

Replacer les informations concernant les deux paramètres cinétiques

Est atteinte pour des concentrations saturantes en substrat

Est atteinte si : [E_T] = [ES]

Traduit l'affinité de l'enzyme pour son substrat

Est d'autant plus faible que l'affinité est forte

Est déterminée quand toute l'enzyme est saturée une molécule de substrat

peut-être calculée selon l'EAG : k_cat x [E_T]

Permet de déterminer la concentration en activité catalytique

Nommée V_imax

Nommée K_M

Dépend de la concentration en enzyme

C'est un rapport mathématique de constantes de vitesse

Dépend l'enzyme

Plus d'éléments à catégoriser

Vitesse initiale maximale

Déposez ici

Constante michaelienne

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