11 – LES RÉACTIONS RAPIDES
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a fourni un traitement rigoureux des cinétiques des phases transitoires des réactions
à complexe ternaire, et l'a appliqué pour résoudre certaines ambiguïtés dans les
réactions catalysées par l'alcool déshydrogénase du foie de cheval (KVASSMAN et
PETTERSSON, 1976). Des expériences de cycle unique (single turnover) peuvent
être réalisées avec des enzymes suivants un mécanisme à complexe ternaire, en
maintenant un des substrats à une concentration plus faible que celle de l'enzyme.
Une des caractéristiques attractives des cinétiques des réactions rapides est que
celles-ci peuvent souvent fournir une information simple au sujet du mécanisme
tout en évitant la complexité algébrique qui peut être difficilement évitée dans les
études à l'état stationnaire. Un exemple évident est celui de l'expérience originale
de burst de HARTLEY et KILBY (1954), dans laquelle l'ordre de libération des
produits a été établi avec un haut degré de certitude par l'observation qu'un des
produits (le premier) est libéré au cours du burst (§ 11.2.1). Strictement, il est
nécessaire de montrer que le second produit n'est pas également libéré dans un
burst, parce qu'en principe les deux produits pourraient être libérés dans un burst si
la dernière étape de la réaction était une isomérisation de l'enzyme libre limitant la
vitesse et permettant la régénération de sa forme originale.
De manière similaire, nous pouvons déduire l'ordre d'addition des substrats dans le
mécanisme à complexe ternaire en variant les combinaisons de réactifs dans les
seringues dans une expérience de stopped-flow. S'il existe un ordre obligatoire de
fixation, la trace observée lorsque l'enzyme est pré-mélangé avec le substrat qui se
fixe en premier est probablement plus simple que celle observée lorsque l'enzyme
est pré-mélangé avec le substrat qui se fixe en second : dans le premier cas, le
premier complexe est déjà formé quand les seringues sont actionnées, mais dans le
second cas le pré-mélange avec le second substrat ne provoque rien, puisque
aucune réaction ne peut se dérouler tant que l'enzyme n'est pas mis en contact avec
le premier substrat.
11.4.3. Les systèmes proches de l'équilibre
Dans un instrument de saut de température, la perturbation de la constante d'équilibre n'est généralement pas suffisamment importante pour générer un état dans
lequel le système est éloigné de l'équilibre. En conséquence, l'analyse des cinétiques de relaxation est simple et il n'y a aucune nécessité à transformer des étapes
d'ordre élevé en étape de pseudo-premier ordre. La raison de cette situation est que
ce sont les termes impliquant un produit de concentrations qui empêche la résolution du système d'équations différentielles mais ces termes peuvent être négligés
dans les systèmes proches de l'équilibre. Une simple réaction de fixation permet
d'illustrer cette situation :
k 1
E+A
EA
[11.35]
k –1
[]
[]
EE ∞ + D
[]
[]
AA ∞ + D
[]
[]
XX ∞ + D
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a fourni un traitement rigoureux des cinétiques des phases transitoires des réactions
à complexe ternaire, et l'a appliqué pour résoudre certaines ambiguïtés dans les
réactions catalysées par l'alcool déshydrogénase du foie de cheval (KVASSMAN et
PETTERSSON, 1976). Des expériences de cycle unique (single turnover) peuvent
être réalisées avec des enzymes suivants un mécanisme à complexe ternaire, en
maintenant un des substrats à une concentration plus faible que celle de l'enzyme.
Une des caractéristiques attractives des cinétiques des réactions rapides est que
celles-ci peuvent souvent fournir une information simple au sujet du mécanisme
tout en évitant la complexité algébrique qui peut être difficilement évitée dans les
études à l'état stationnaire. Un exemple évident est celui de l'expérience originale
de burst de HARTLEY et KILBY (1954), dans laquelle l'ordre de libération des
produits a été établi avec un haut degré de certitude par l'observation qu'un des
produits (le premier) est libéré au cours du burst (§ 11.2.1). Strictement, il est
nécessaire de montrer que le second produit n'est pas également libéré dans un
burst, parce qu'en principe les deux produits pourraient être libérés dans un burst si
la dernière étape de la réaction était une isomérisation de l'enzyme libre limitant la
vitesse et permettant la régénération de sa forme originale.
De manière similaire, nous pouvons déduire l'ordre d'addition des substrats dans le
mécanisme à complexe ternaire en variant les combinaisons de réactifs dans les
seringues dans une expérience de stopped-flow. S'il existe un ordre obligatoire de
fixation, la trace observée lorsque l'enzyme est pré-mélangé avec le substrat qui se
fixe en premier est probablement plus simple que celle observée lorsque l'enzyme
est pré-mélangé avec le substrat qui se fixe en second : dans le premier cas, le
premier complexe est déjà formé quand les seringues sont actionnées, mais dans le
second cas le pré-mélange avec le second substrat ne provoque rien, puisque
aucune réaction ne peut se dérouler tant que l'enzyme n'est pas mis en contact avec
le premier substrat.
11.4.3. Les systèmes proches de l'équilibre
Dans un instrument de saut de température, la perturbation de la constante d'équilibre n'est généralement pas suffisamment importante pour générer un état dans
lequel le système est éloigné de l'équilibre. En conséquence, l'analyse des cinétiques de relaxation est simple et il n'y a aucune nécessité à transformer des étapes
d'ordre élevé en étape de pseudo-premier ordre. La raison de cette situation est que
ce sont les termes impliquant un produit de concentrations qui empêche la résolution du système d'équations différentielles mais ces termes peuvent être négligés
dans les systèmes proches de l'équilibre. Une simple réaction de fixation permet
d'illustrer cette situation :
k 1
E+A
EA
[11.35]
k –1
[]
[]
EE ∞ + D
[]
[]
AA ∞ + D
[]
[]
XX ∞ + D