7.11: Cinétique enzymatique

Les enzymes accélèrent les réactions en abaissant l’énergie d’activation des réactifs. La vitesse à laquelle l’enzyme transforme les réactifs en produits est appelée la vitesse de réaction. Plusieurs facteurs influent sur la vitesse de réaction, y compris le nombre de réactifs disponibles. La cinétique enzymatique est l’étude de la façon dont une enzyme modifie la vitesse d’une réaction.

Les scientifiques étudient généralement la cinétique enzymatique avec une quantité fixe d’enzymes dans l’environnement contrôlé d’un tube à essai. Lorsque plus de réactif, ou de substrat, est ajouté à une quantité fixe d’enzyme, la vitesse de la réaction augmente car l’enzyme peut fabriquer davantage de produit. Par conséquent, lorsque la vitesse de réaction est représentée graphiquement en fonction de la concentration du substrat, l’augmentation du substrat augmente la vitesse de réaction. Cependant, une fois que tous les sites actifs de l’enzyme sont occupés, la vitesse de réaction plafonne. La concentration du substrat à laquelle la vitesse de réaction maximale est atteinte est appelée V_max. Le nombre de molécules d’enzyme présentes limite V_max. Si on augmente la quantité d’enzyme, V_max augmente, mais l’ajout de plus de substrat n’a aucun effet.

Le graphique de la vitesse de réaction par rapport à la concentration du substrat peut révéler d’autres caractéristiques importantes de la cinétique d’une enzyme. La concentration de substrat à laquelle la vitesse de réaction est à mi-chemin de V_max (c.-à-d. ½ V_max) est appelée la constante de Michaelis (K_m). Km _{est une représentation de l’affinité entre une enzyme et un substrat. Les enzymes avec un Km inférieur nécessitent moins de substrat pour atteindre Vmax et ont donc une affinité plus élevée pour leur substrat. Fait intéressant, pour de nombreuses enzymes, la valeur de Km est très proche de la concentration cellulaire du substrat. Près de Km, de légères variations dans la concentration du substrat peuvent avoir un impact significatif sur la vitesse de réaction, de sorte que de petites variations dans la disponibilité du substrat cellulaire peuvent avoir un impact sur la fonction d’une voie biologique entière.}

Toutes les enzymes ne produisent pas le graphe de vitesse-substrat en forme d’hyperbole connu sous le nom de cinétique de Michaelis Menten. La cinétique de Michaelis Menten suppose que l’enzyme catalyse un seul substrat. Les enzymes qui sont régulées allostériquement ont plusieurs sites actifs et ont tendance à produire un graphique de forme sigmoïde lorsque la vitesse de réaction est tracée par rapport à la concentration du substrat.