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كتاب CINÉTIQUE ENZYMATIQUE PDF

#1
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE

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TABLE DES MATIÈRES

PRÉFACE
 PRINCIPES DE BASE DE LA CINÉTIQUE CHIMIQUE
 Introduction
Les conventions d'écriture des réactions chimiques
 Les principes de base de la cinétique chimique
 Vitesse de réaction et équation de vitesse
 Mécanisme de réaction et réactions élémentaires
 Ordre et molécularité d'une réaction
 Détermination de l'ordre d'une réaction
 Dimensions des constantes de vitesse
 Les réactions réversibles 
 Détermination des constantes de vitesse du premier ordre
Problèmes
 LA THERMODYNAMIQUE ET LA THÉORIE DES VITESSES
 La thermodynamique et ses limites
 Concepts généraux de la thermodynamique
 États du système 
 Un «processus» est un événement au cours duquel
une propriété du système change 
 Les lois de la thermodynamique 
 Loi de conservation de l’énergie
 La définition de l’entropie et du critère de spontanéité
 La définition statistique de l’entropie 
 L’entropie dans les systèmes vivants et les réactions couplées
 L’énergie de GIBBS
 Le potentiel chimique :
L’énergie de GIBBS d’un soluté dépend de sa concentration
 Relation entre la constante d’équilibre et la variation d’énergie de GIBBS 
 Relations entre la thermodynamique et la cinétique :
les notions d’équilibre et d’état stationnaire 
 Distinction entre vitesse initiale et vitesse nette
 L’état d’équilibre 
 L’état stationnaire
 CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
 L’influence de la température sur les constantes de vitesse
 Le profil réactionnel 
 L’équation d’ARRHENIUS
 Théorie de collision élémentaire
 Théorie de l’état de transition - Théorie de la vitesse absolue
 Les enzymes stabilisent l’état de transition de la réaction
Problèmes
 INTRODUCTION À LA CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
RÉACTIONS À UN SUBSTRAT ET UN PRODUIT
 Historique 
 La découverte des enzymes
 Les premières études de la cinétique enzymatique
et le développement du concept du complexe enzyme-substrat
 Les travaux de Victor HENRI
 Les problèmes rencontrés par HENRI
 La notion de site actif et le mécanisme d’action des enzymes 
 Description cinétique des réactions enzymatiques
dans des conditions d’équilibre 
 La première équation cinétique : l’équation de HENRI 
 Le traitement de MICHAELIS et MENTEN
 Description cinétique des réactions enzymatiques
dans des conditions d’état stationnaire 
 Les premières utilisations de la notion d’état stationnaire
 Le traitement de BRIGGS et HALDANE
 L’équation de MICHAELIS et MENTEN
 Analyse de la courbe définie par l’équation de MICHAELIS et MENTEN 
 Autres formes de l’équation de MICHAELIS et MENTEN 
 L’équilibre comme un cas particulier de l’état stationnaire
 Validité et limites de l’hypothèse de l’état stationnaire
 Unités de l’activité enzymatique
 Méthodes d’analyse des données cinétiques
 Le graphique de v en fonction de [A]
 Différentes méthodes de transformation linéaire 
 Les réactions réversibles
 L’équation de vitesse du mécanisme réversible simple 
 L’équation de vitesse du mécanisme en trois étapes : traitement à l’équilibre 
 La relation de HALDANE
 L’équation de vitesse du mécanisme en trois étapes : cas à l’état stationnaire
 Utilisation du profil d’énergie de GIBBS
 Les enzymes unidirectionnels
 Inhibition par le produit 
 Intégration des équations de vitesse pour les réactions enzymatiques 
 Équation de MICHAELIS et MENTEN sans inhibition par le produit
 Inhibition par le produit

 Mesures précises des vitesses initiales
 Les décours complets dans d’autres cas
Problèmes
 ASPECTS PRATIQUES DES ÉTUDES CINÉTIQUES
 Mesure de l’activité enzymatique 
 Méthodes continues et discontinues de mesure
 Estimation de la vitesse initiale
 Amélioration de la linéarité d’un décours de réaction 
 Les systèmes couplés
 Détection de l’inactivation d’un enzyme
 Choix des conditions expérimentales 
 Choix des concentrations de substrat
 Choix du pH, de la température et des autres conditions
 Réplication des mesures
 Traitement des équilibres ioniques 
Problèmes
 INHIBITION ET ACTIVATION DES ENZYMES
 Inhibition réversible et irréversible 
 Les poisons de la réaction catalytique 
 Analyse de la vitesse d’inactivation
 Types d’inhibition réversible 
 Inhibitions linéaires
 Inhibition compétitive (ou inhibition spécifique)
 Inhibition mixte 
 L’inhibition anti-compétitive (inhibition catalytique) 
 Résumé des types d’inhibition linéaire
 Présentations graphiques des résultats des inhibitions
 Relation entre les constantes d’inhibition
et la concentration de demi-inhibition
 Inhibition par compétition avec un substrat
 Spécificité de l’enzyme 
 Test du déroulement simultané de deux réactions
 Protection par le substrat
 Activation des enzymes
 Diverses utilisations du terme «activation»
 Activation spécifique
 Activation et inhibition hyperboliques 
 Préparation des expériences d’inhibition 
 Effets inhibiteurs des substrats 
 Fixation non-productive 
 Inhibition par le substrat
 CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
 La modification d’un groupe de l’enzyme
comme un moyen d’identifier les groupes essentiels
Problèmes
 RÉACTIONS À PLUSIEURS SUBSTRATS
 Introduction
 Classification des mécanismes 
 Les mécanismes à complexe ternaire
 Mécanismes à enzyme modifié
 Comparaison entre la classification chimique et la classification cinétique 
 Représentation schématique des mécanismes
 Dérivation des équations de vitesse à l'état stationnaire
 Introduction
 La méthode de KING et ALTMAN
 La méthode de WONG et HANES
 Modifications de la méthode de KING et ALTMAN 
 Réactions renfermant des étapes à l'équilibre
 Analyse des mécanismes par inspection
 Dérivation des équations de vitesse par ordinateur
 Les équations de vitesse
 Mécanisme de type ordonné à complexe ternaire 
 Mécanisme de type aléatoire à complexe ternaire
 Mécanisme à enzyme modifié
 Calcul des constantes de vitesse à partir des paramètres cinétiques
 Les mesures de vitesse initiale en absence de produit
 Signification des paramètres
 Paramètres apparents de MICHAELIS et MENTEN
 Les graphiques primaires pour les mécanismes à complexe ternaire
 Les graphiques secondaires
 Graphiques pour les mécanismes à enzyme modifié 
 Inhibition par le substrat 
 Pourquoi y a-t-il une inhibition par le substrat ?
 Mécanisme de type ordonné à complexe ternaire 
 Mécanisme de type aléatoire à complexe ternaire
 Mécanisme à enzyme modifié
 Valeur diagnostique de l'inhibition par le substrat
 Inhibition par le produit 
 Préparation des expériences 
 Un exemple simple d'étude d'un enzyme à deux substrats et deux produits :
la créatine kinase 
 Application pratique de la mesure des paramètres pour la créatine kinase
 Réactions à trois substrats et plus
Problèmes

 UTILISATION D'ISOTOPES POUR L'ÉTUDE DES MÉCANISMES ENZYMATIQUES 
 Echange isotopique et effets isotopiques 
 Principes de l'échange d'isotope 
 Echange d'isotopes à l'équilibre
 Echange d'isotopes dans des mécanismes à enzyme modifié 
 Echange d'isotopes hors équilibre
 Rapports de flux chimiques
 Cinétiques d'isomérisation 
 Perturbation par un traceur
 La théorie des effets isotopiques cinétiques 
 Effets isotopiques primaires
 Effets isotopiques secondaires
 Effets isotopiques sur les équilibres
 Effets isotopiques primaires sur les cinétiques enzymatiques
Problèmes
 EFFETS DE L’ENVIRONNEMENT SUR LES ENZYMES 
 Effet du pH sur les cinétiques enzymatiques 
 Les propriétés acide-base 
 Les équilibres d’ionisation 
 Les tampons
 Les propriétés acide-base des protéines
 Analyse sur la base des constantes de dissociation des groupes
 Analyse sur la base des constantes de dissociation moléculaires
 Les fonctions pH de MICHAELIS 
 Les courbes en cloche
 L’effet du pH sur les constantes cinétiques enzymatiques
 Hypothèses sous-jacentes
 La dépendance au pH des paramètres V et V/Km 
 Les paramètres indépendants du pH et leur relation avec les paramètres
«apparents»
 La dépendance au pH de Km
 Préparation des expériences
 Ionisation du substrat 
 Effets complexes du pH
 Effets de la température sur les réactions catalysées par des enzymes 
 Dénaturation thermique
 L’«optimum» de température
 Application de l’équation d’EYRING aux enzymes 
 Effets de la pression sur les réactions catalysées par des enzymes 
 Effets de la pression sur les équilibres et les vitesses de réaction 
 Effet de la pression sur les interactions non-covalentes
 Effets de la pression sur les réactions enzymatiques
 CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
 Effets isotopiques du solvant 
Problèmes
CONTRÔLE DE L’ACTIVITÉ ENZYMATIQUE
 Fonction des interactions coopératives et allostériques
 Cycles futiles 
 Mécanismes de régulations de l’activité enzymatique
 Inadéquation de l’équation de MICHAELIS et MENTEN
pour décrire les mécanismes de régulation
 La coopérativité 
 Interactions allostériques
 Le développement de modèle expliquant la coopérativité 
 L’équation de HILL
 Un autre index de coopérativité 
 Hypothèse d’un équilibre de fixation dans les cinétiques coopératives
 L’équation d’ADAIR 
 Définitions mécaniques et opérationnelles de la coopérativité
 Ajustement induit 
 Modèles modernes de coopérativité 
 Le modèle symétrique de MONOD, WYMAN et CHANGEUX 
 Le modèle séquentiel de KOSHLAND, NÉMETHY et FILMER
 Modèles association-dissociation
 Coopérativité cinétique
Problèmes
 CINÉTIQUES DES SYSTÈMES MULTI-ENZYMATIQUES
 Les enzymes dans leur contexte biologique
 Analyse du contrôle métabolique 
 Elasticités
 Définition de l'élasticité
 Propriétés communes des élasticités
 Les cinétiques enzymatiques vues à travers l'analyse du contrôle 
 Considération des vitesses et des concentrations
comme des effets et non comme des causes
 Les coefficients de contrôle
 Relations d'addition
 Relations entre les élasticités et les coefficients de contrôle de flux 
 Propriétés de connectivité 
 Les coefficients de contrôle dans une voie à trois étapes
 Expression des relations d'addition et de connectivité
sous une forme matricielle 
 Relation de connectivité pour un métabolite non-impliqué
dans une boucle de contrôle rétroactif

 Le coefficient de contrôle de flux d'un enzyme
pour le flux au travers de sa propre réaction 
 Les coefficients de réponse : la réponse partagée 
 Contrôle et régulation
 Mécanismes de régulation 
 Canalisation de métabolites
 Cascades d'enzymes convertibles 
 Le rôle métabolique de l'adénylate kinase
Problèmes
 LES RÉACTIONS RAPIDES 
 Les limitations des mesures à l'état stationnaire
 Phases transitoires 
 Etapes «lentes» et «rapides» dans les mécanismes enzymatiques
 Ambiguïtés dans l'analyse à l'état stationnaire de systèmes
impliquant des isomérisations d'intermédiaires
 Mauvais conditionnement 
 Libération du produit avant la fin de cycle catalytique 
 Les cinétiques avec burst 
 Titrage du site actif
 Les techniques expérimentales
 Les classes de méthodes
 Les méthodes de flux continu 
 Les méthodes de stopped-flow
 Le quenched flow 
 Les méthodes de relaxation
 La cinétique des phases transitoires 
 Les systèmes hors d'équilibre
 Simplification de mécanismes complexes
 Les systèmes proches de l'équilibre
Problèmes
ESTIMATION DES CONSTANTES CINÉTIQUES 
 L'effet des erreurs expérimentales dans l'analyse des données cinétiques 
 Ajustement sur une équation de MICHAELIS et MENTEN
par la méthode des moindres carrés 
 Introduction d'erreurs dans l'équation de MICHAELIS et MENTEN 
 Estimations de V et de Km
 Résultats correspondants pour une déviation standard uniforme des vitesses
 Aspects statistiques du graphique linéaire direct 
 Comparaison entre les statistiques classiques
et les statistiques à distribution libre
 Application au graphique linéaire direct
 Absence de la nécessité d'utiliser des pondérations
 CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
 Insensibilité vis-à-vis d'observations exceptionnelles
 Traitement des estimations négatives des paramètres
 Précision des estimations des paramètres cinétiques 
 Graphiques des résidus et leurs utilisations 
Problèmes
SOLUTIONS DES PROBLÈMES ET COMMENTAIRES 
RÉFÉRENCES
INDEX

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