Comportement michaélien et réactions à plusieurs substrats et produits

Les réactions enzymatiques qui ne mettent en jeu qu'un seul substrat et un seul produit sont rares puisqu'elles ne concernent que les isomérisations. La plupart des réactions enzymatiques impliquent 2 voire 3 substrats et libèrent 2 voire 3 produits. La pertinence du modèle michaélien à un substrat et un produit va résider dans le fait qu'on va obtenir un comportement Michaélien à un seul substrat et un seul produit en se plaçant comme un observateur qui ne regarde qu'un substrat comme variable (le ou les autres substrats sont en concentration paramétrique constante dans le milieu réactionnel) et un seul produit de réaction.

Un exemple sera éclairant.
Soit la réaction A + B ->P + Q catalysée par une enzyme E (on parle de réaction bi bi (2 substrats, 2 produits)).

On réalise des cinétiques pour lesquelles [B] est toujours à une même valeur [B]i dans le milieu réactionnel alors qu'on se permet de varier les concentrations en A et on observe un produit P. On dit alors qu'on travaille à A variable et B paramétrique. Evidemment, on se permet de tester différentes valeurs pour [B]i.

Et symétriquement, on réalise des cinétiques pour lesquelles [A] est toujours à une même valeur [A]i dans le milieu réactionnel alors qu'on se permet de varier les concentrations en B et on observe un produit P. On dit alors qu'on travaille à B variable et A paramétrique. Evidemment, on se permet de tester différentes valeurs pour [A]i.

Si on obtient à chaque manipulation des hyperboles michaéliennes vi=f([A]) ou vi=f([B]), on va dire que l'enzyme est Michaélien.

Ce qui s'illustre avec les 2 shémas :

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La suite du chapitre devient alors assez évidente : quels modèles cinétiques pertinents (car en accord avec la réalité) sont mis en évidence par ce comportement bi-bi michaélien ? Et on va s'intéresser aux 3 mécanismes cinétiques classiques rencontrés avec les catalyses michaéliennes bi-bi, le mécanisme ordonné à complexe ternaire, le mécanisme à fixation aléatoire des substrats et complexe ternaire et enfin le mécanisme ordonné ping-pong.

Ce qu'on verra sera évidemment transposable à des réactions à 3 substrats... On en parlera quelques lignes. (Difficile de trouver plus de 3 substrats en enzymologie !).

Dernière remarque de cette introduction. Les réactions d'hydrolyse catalysées par les hydrolases sont des réactions bi bi très particulières puisqu'un des substrats n'est autre que le solvant : l'eau. On peut donc les considérer en enzymologie classique comme des réactions uni bi. Mais si on travaille dans des conditions particulières où l'activité de l'eau est variable, voire même en changeant de solvant, on peut obtenir des effets très intéressants... Donc ne pas oublier l'eau des hydrolases !