TP n°2: Les enzymes structure et propriétés.

Les enzymes présentent une double spécificité: spécificité d'action, et de substrat.
Les propriétés des enzymes dépendent de leur structure spatiale.
La structure tridimentionnelle des protéines (donc des enzymes) peut être affectée par des changements de la séquence des acides aminés (mutations) mais aussi par des facteurs de l'environnement comme le pH, la température, la présence d'ions.
Quelle est l'influence de ces paramètres sur l'activité des enzymes?
  1. Température du milieu et catalyse enzymatique.

    2. On étudie l'action de la température sur une enzyme salivaire: l'amylase qui hydrolyse l'amidon.
    Quels sont les produits que l'on obtient lorsque l'amidon est hydrolysé? Ecrire la ou les réactions.
    On inscrit dans un tableau, le temps mis par l'enzyme pour hydrolyser l'amidon. (1g d'amidon = Q)
    température en °C -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
    Temps en minutes ? 100 56 42 29 20 16 13 10 9.6 12 19 91 ?
    Avec le tableur, tracez la courbe de la vitesse de la réaction en fonction de la t°. (rappel V = Q : tps).
    Commentez la courbe obtenue.
    Vous préciserez quelle est la différence entre inactivation et dénaturation.

  2. pH du milieu et catalyse enzymatique.

    3. Tracez les courbes des activités des enzymes en fonction du PH. L'activité est mesurée en unités arbitraires. Vous utiliserez une couleur par courbe.
    pH 1 1,2 1,4 1,6 2 3 4 5 6 7 8 8,5 9 10
    Trypsine 0 0 0 0 0,5 2 9 11,7 12 11 5 3 1 0
    Maltase 0 0 0 0 0 0 0,2 1 2,2 4,5 8 11 7 1,1
    Pepsine + S1 0 9 7 2,5 1,5 0,9 0,7 0,3 0,2 0 0 0 0 0
    Pepsine + S2 0 0,2 1,1 2,5 4 6,6 9,2 8,2 3,5 1 0 0 0 0
    Pepsine + S3 0 3,7 6,2 9 7 1,6 0 0 0 0 0 0 0 0
    Commentez les courbes obtenues.
    Chercher dans quelle partie de l'appareil digestif de l'homme se trouvent ces enzymes et quel est le pH de ces différentes parties.

  3. Structure de la Carboxypeptidase par imagerie moléculaire.

    4. La carboxypeptidase (CPA) est une enzyme pancréatique impliquée dans la digestion des chaînes peptidiques. Son substrat est le dipeptide (Gly-Tyr) dont elle catalyse l’hydrolyse pour donner deux acides aminés libres.
    On souhaite donner une explication moléculaire de cette activité.
    Ouvrir les deux molécules avec Rastop
    Quelle est la forme de cette enzyme ?
    Combien de groupements (AA) possède t-elle ?
    1. La structure primaire (séquence) de la protéine.
    Utiliser l'affichage squelette carboné avec coloration par AA.
    Quelle est la disposition des acides aminés ? Quel est le nom du premier acide aminé ? (clic gauche)
    Quel est le nom du dernier acide aminé ?
    Quelle est la séquence des 5 premiers acides aminés ?
    Utiliser une représentation en bâtonnets ou en sphères (les atomes d'hydrogène ne sont pas représentés).
    Quels sont les atomes qu'on retrouve dans tous les acides aminés ?
    Quels sont les atomes qui ne sont présents que sur certains acides aminés ?
    2. La structure tertiaire (3D) de la protéine.
    Afficher Boules et bâtonnets et colorer par type d'atomes pour visualiser les acides aminés soufrés (MET et CYS).
    Zoom : MAJ + bouton gauche glissé - Recentrage : bouton droit glissé.
    Combien y a-t-il d'atomes de soufre?
    Participent-ils tous à des ponts disulfures?
    Pont disulfure = liaison covalente entre les atomes de soufre de deux AA : ®-S-H + ®-S-H + 1/2 O2 ®-S-S-® + H2O;
    Quels autres facteurs de réalisation d'une structure tertiaire connaissez-vous?
    Ecrire la formule chimique développée du substrat (compléter avec les hydrogènes non représentés). Quelle est la nature de ce substrat ?
    La spécificité de fonction de la carboxypeptidase est l'hydrolyse. Quel substrat de cette enzyme n'est pas représenté ?
    Réfléchir au nom de cette enzyme ; que signifie-t-il ?
    3. Le complexe enzyme-substrat.
    Le substrat s'installe sur une région particulière de l'enzyme appelée site actif Parmi les acides aminés de l'enzyme à proximité du substrat, les spécialistes considèrent que : Trois appartiennent au site catalytique proprement dit : HIS69, GLU72 et HIS196 Trois appartiennent au site de fixation : ARG145, TYR248 et GLU270
    Colorier ces acides aminés et imprimer vos molécules.
    Si vous avez le temps, sélectionnez TYR 248 sur l'enzyme seul et sur l'enzyme + substrat : la chaîne latérale se déplace d'environ 1,2 nm au dessus du substrat et ferme le site actif !
    dans un petit bilan, expliquez les différences entre site actif, site catalitique et site de liaison. certaines personnes ont une CPA inactive ne parvenant pas à fixer ou à catalyser la transformation du substrat.
    Proposer une hypothèse pour expliquer cette anomalie?

    Les fichier à télécharger:

    Compétences TICE évaluées:

    Afin d'évaluer vos compétences dans l'utilisation d'un tableur les critères suivants seronts vérifiés:
    Votre compte rendu sera fait en binôme, vos tableaux et vos graphiques seront imprimés, vous veillerez à soigner la mise en page. Le compte rendu sera à rendre la semaine prochaine.
© Florimont Jacques