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CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
deux côtés d'un l'équilibre, et, bien qu'ils ne puissent pas exactement s'annuler
mutuellement, l'effet net est normalement faible, et les effets isotopiques sur les
équilibres sont typiquement proches de 1.
7.7. EFFETS ISOTOPIQUES PRIMAIRES
SUR LES CINÉTIQUES ENZYMATIQUES
La mesure des effets isotopiques a trouvé une utilisation croissante dans les études
d'enzymes comme moyen d'étude des mécanismes. La théorie essentielle est présentée dans un article de NORTHROP (1977), et dans d'autres articles parus dans ce
même ouvrage, et une application très fournie de cette théorie à l'étude de la triosephosphate isomérase a été décrite par ALBERY et KNOWLES (1976.)
Bien que l'analyse détaillée puisse devenir très compliquée, l'idée de base est
suffisamment simple pour être résumée dans un texte élémentaire. Il peut être
présenté en référence au mécanisme de MICHAELIS et MENTEN à trois étapes de
l'équation [3.87], discuté dans le § 3.6, pour lequel les définitions de la constante
catalytique et de la constante de spécificité, déjà introduite dans l'équation [3.99a,b]
sont les suivantes :
k
kk
kk k
0
23
223
=
++
−
[7.19]
k
kk k
kk
kk kk
A =
++
−−
−
123
12
1 3
2 3
[7.20]
avec des expressions similaires pour la réaction inverse, données par les équations
[3.100a,b]. Puisque les expériences réalisées dans des conditions d'état stationnaire
permettent uniquement de déterminer les quatre paramètres de MICHAELIS et
MENTEN, alors que le mécanisme comprend six constantes de vitesse, il pourrait
sembler impossible de déterminer les contributions relatives des différentes constantes de vitesse présentes dans les équations [7.19] et [7.20] à partir de ces
expériences. Toutefois, la possibilité d'effectuer des mesures avec des réactifs
isotopiquement marqués permet de compléter utilement ces résultats. Si nous faisons
l'hypothèse raisonnable qu'une substitution isotopique faite dans une liaison qui est
rompue lors de la réaction va vraisemblablement produire un effet isotopique
primaire dans l'étape chimique, mais avec des effets isotopiques faibles ou nuls sur
les étapes de fixation, nous pouvons prévoir des effets isotopiques substantiels sur k 2
et k –2 , mais des effets négligeables sur les autres constantes de vitesse. Ceci sousentend que les rapports des constantes catalytiques et des constantes de spécificité
pour les réactifs contenant
1 H et
2 H peuvent être écrits comme suit, où l'exposant D
(deutérium) indique
2 H et où l'absence d'exposant fait référence à
1 H :
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
deux côtés d'un l'équilibre, et, bien qu'ils ne puissent pas exactement s'annuler
mutuellement, l'effet net est normalement faible, et les effets isotopiques sur les
équilibres sont typiquement proches de 1.
7.7. EFFETS ISOTOPIQUES PRIMAIRES
SUR LES CINÉTIQUES ENZYMATIQUES
La mesure des effets isotopiques a trouvé une utilisation croissante dans les études
d'enzymes comme moyen d'étude des mécanismes. La théorie essentielle est présentée dans un article de NORTHROP (1977), et dans d'autres articles parus dans ce
même ouvrage, et une application très fournie de cette théorie à l'étude de la triosephosphate isomérase a été décrite par ALBERY et KNOWLES (1976.)
Bien que l'analyse détaillée puisse devenir très compliquée, l'idée de base est
suffisamment simple pour être résumée dans un texte élémentaire. Il peut être
présenté en référence au mécanisme de MICHAELIS et MENTEN à trois étapes de
l'équation [3.87], discuté dans le § 3.6, pour lequel les définitions de la constante
catalytique et de la constante de spécificité, déjà introduite dans l'équation [3.99a,b]
sont les suivantes :
k
kk
kk k
0
23
223
=
++
−
[7.19]
k
kk k
kk
kk kk
A =
++
−−
−
123
12
1 3
2 3
[7.20]
avec des expressions similaires pour la réaction inverse, données par les équations
[3.100a,b]. Puisque les expériences réalisées dans des conditions d'état stationnaire
permettent uniquement de déterminer les quatre paramètres de MICHAELIS et
MENTEN, alors que le mécanisme comprend six constantes de vitesse, il pourrait
sembler impossible de déterminer les contributions relatives des différentes constantes de vitesse présentes dans les équations [7.19] et [7.20] à partir de ces
expériences. Toutefois, la possibilité d'effectuer des mesures avec des réactifs
isotopiquement marqués permet de compléter utilement ces résultats. Si nous faisons
l'hypothèse raisonnable qu'une substitution isotopique faite dans une liaison qui est
rompue lors de la réaction va vraisemblablement produire un effet isotopique
primaire dans l'étape chimique, mais avec des effets isotopiques faibles ou nuls sur
les étapes de fixation, nous pouvons prévoir des effets isotopiques substantiels sur k 2
et k –2 , mais des effets négligeables sur les autres constantes de vitesse. Ceci sousentend que les rapports des constantes catalytiques et des constantes de spécificité
pour les réactifs contenant
1 H et
2 H peuvent être écrits comme suit, où l'exposant D
(deutérium) indique
2 H et où l'absence d'exposant fait référence à
1 H :