Biochimie
Action de la Température et du pH sur la Cinétique Enzymatique
1. Action de la température
Rappel: Loi d'Arrhénius
Action de la Température et du pH sur la Cinétique Enzymatique
1. Action de la température
Rappel: Loi d'Arrhénius
ou
k = k0 . e(-Ea / RT)
vm = k3 . [E]t
Or si k augmente alors la vitesse de réaction augmente.
C'est à dire que tous les 10°C, la vitesse a doublé.
On a donc:
pour 10°C --> Δt de +100%
pour 1°C --> Δt de +10%
donc le contrôle de la température est extrêmement important: principale source d'erreur.
Rappel: dénaturation des Protéines
« T°C optimale » = valeur indicatrice. Elle dépend du pH du milieu, de la force ionique du milieu, du temps de mesure de la réaction.
--> mesure de Vm à 60°C, méthode des deux points(30sec d'écart).
On note que pour de petites enzymes de 10 à 20KDa, on a des températures optimales élevées (80 à 100°C). Par contre pour les enzymes à structure complexe de 100 à 500KDa, on a des températures optimales faibles (40 à 50°C).
Certains micro-organisme thermophiles ont des enzymes au températures optimales comprises entre 70 et 90°C. Ceci est d'intérêt industriel notamment pour les industries du génie protéique où l'on recherche des enzymes thermorésistantes.
2. Influence du pH sur l'activité
pH extrêmes
--> très acides: dénaturation et précipitation
--> très alcalin : dénaturation sans précipitation
Autres pH
Le pH agit sur les groupement ionisables des protéines. Notamment des groupements des chaînes latérales -COOH où le pKA ~ 4 pour les
Acides aspartique / glutamique.
Également sur les groupements amines des chaînes latérales des acides aminés où le pKA ~ 6 pour l'immidazol, l'histidine.
Pour la plus part des enzymes, le pH optimal se situe entre 6 et 8, il s'agit du pH optimal qd 2 groupes sont ionisés.
Enzyme optimum à pH 2-3 acide: la pepsine; enzyme optimum à pH 10 alcalin: la phosphatase alcaline.
Application:
Il faut mesurer Vm à pH optimum.
Ex: Lactate + NAD+ <=> Pyruvate + NADH + H+
pH optimum = 7
R1 --> pH 8 R1 pH 8 diminue [H+] donc favorise le sens 1
R2 --> pH 6 R2 pH 6 augmente [H+] donc favorise le sens 2
Si on inactive l'enzyme vie un réactif d'arrêt alors on s'éloigne du pH otpimum.
Les effets du pH peuvent se voir au niveau de l'enzyme: modification de l'ionisation d'un groupement fonctionnel de l'enzyme; modification de la
structure de la protéine; modification du site de fixation du substrat; modification de la catalyse.
Dès qu'il y a une modification de la fixation du substrat sur l'enzyme alors il y a modification du Km car il reflète l'affinité de l'enzyme pour
son substrat.
L'effet du pH peut également se voir au niveau du substrat: on obtient un substrat ionisable avec un des formes se fixatn sur l'enzyme.
Modèle simple de l'effet du pH:
• ionisation de l'enzyme:
[EH]T = [EH] + [EHS] + [E-] + [EH2+]
• ionisation du substrat:
ex: Substrat non protoné se fixant à l'enzyme
SH <=> S- + H+
SH+ <=> S + H+
