3.14: Constante catalytique et efficacité

Turnover Number and Catalytic Efficiency
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Turnover Number and Catalytic Efficiency

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01:19 min
April 30, 2023

Overview

The turnover number of an enzyme is the maximum number of substrate molecules it can transform per unit time. Turnover numbers for most enzymes range from 1 to 1000 molecules per second. Catalase has the known highest turnover number, capable of converting up to 2.8×106 molecules of hydrogen peroxide into water and oxygen per second. Lysozyme has the lowest known turnover number of half a molecule per second.

Chymotrypsin is a pancreatic enzyme that breaks down proteins during digestion. The turnover number of chymotrypsin is 100 molecules per second. If this reaction were to occur uncatalyzed, peptide bonds would take hundreds of years to break in water at neutral pH. Thus, the high turnover number of chymotrypsin helps quick digestion of proteins in the intestine.

The enzyme ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase or RuBisCO has a very low turnover number of fixing 3 molecules of CO2 per second and is one of the slowest enzymes. However, the abundance of RuBisCO in nature makes up for the low turnover number. RuBisCO constitutes around 50% of the total protein found in leaves.

An enzyme with a high turnover number may not necessarily be highly efficient. The catalytic efficiency of an enzyme is given by the ratio of turnover number, kcat, to the affinity, KM. In other words, an enzyme should also have a low KM for the substrate in order to be efficient. The average catalytic efficiency of most enzymes is approximately 105 M-1s-1, meaning they are moderately efficient. Few enzymes with catalytic efficiency between 108-109 M-1s-1 are superefficient or catalytically perfect.

Transcript

Le chiffre de renouvellement ou kcat indique la rapidité avec laquelle une enzyme peut convertir les molécules de substrat en produits.

KCAT est égal au nombre maximum de molécules de substrat pouvant être transformées en un temps donné par site enzymatique actif.

Le nombre de renouvellement des différentes enzymes varie de moins d’une molécule de substrat à des millions de molécules par seconde.

Pour calculer kcat, la vitesse maximale ou Vmax d’une réaction catalysée par une enzyme est divisée par la concentration totale de l’enzyme.

K cat, le taux catalytique, et KM, l’affinité pour un substrat, affectent l’efficacité catalytique d’une enzyme, c’est-à-dire l’efficacité avec laquelle une enzyme accélère une réaction biochimique donnée.

Une façon de mesurer l’efficacité catalytique pour un substrat spécifique est le rapport entre kcat et KM.

Les enzymes avec un kélevé catalysent rapidement la transformation d’un substrat, et celles avec un faible KM lient fortement leurs substrats. Par conséquent, les enzymes avec un rapport plus élevé sont plus efficaces.

Une enzyme qui lie plusieurs substrats est la plus efficace catalytiquement pour le substrat avec le rapport kcat / KM le plus élevé.

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