1 – PRINCIPES DE BASE DE LA CINÉTIQUE CHIMIQUE
1.1. INTRODUCTION
Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui jouent un rôle central dans le
monde vivant. Les réactions essentielles pour le fonctionnement d'un être vivant
sont trop lentes et sans la présence de ces catalyseurs, la vie telle que nous la
connaissons aujourd'hui ne serait pas possible. Qu'il s'agisse de réactions simples
comme la formation de bicarbonate à partir d'eau et de dioxyde de carbone ou de
réactions complexes comme la réplication de l'ADN, chaque réaction chimique se
déroulant au sein d'un être vivant est catalysée par un ou plusieurs enzymes
spécifiques. Les enzymes sont des macromolécules, des protéines ou des ARN (les
ARN catalytiques sont plus correctement dénommés ribozymes), qui reconnaissent
spécifiquement certaines molécules et accélèrent les réactions de transformation de
ces molécules suffisamment pour que leur vitesse devienne compatible avec le
fonctionnement de l'organisme. Un second rôle essentiel joué par les enzymes est
d'assurer le couplage physique entre réactions endergoniques et réactions exergoniques et de permettre ainsi de maintenir les systèmes biologiques dans des états
hors d'équilibre, également indispensables pour le maintien de la vie.
La compréhension du mécanisme moléculaire des processus biologiques reste un
des objectifs majeurs de la biologie moderne. En particulier, l'étude des réactions
enzymatiques vise à comprendre les mécanismes réactionnels mais aussi à établir
de manière quantitative comment un enzyme est capable d'accélérer spécifiquement une réaction chimique. Puisque les enzymes agissent en modifiant la vitesse
des réactions, il est nécessaire d'étudier la cinétique des réactions pour comprendre
leur mode d'action. Dans ce premier chapitre, nous allons commencer par rappeler
les conventions et les concepts de base de la cinétique chimique, qui seront utiles
pour la compréhension de la cinétique enzymatique : la vitesse de réaction, les
notions de réaction élémentaire, d'ordre et de molécularité d'une réaction.
Les conventions d'écriture des réactions chimiques
Une réaction chimique est un processus au cours duquel une ou plusieurs substances
chimiques (molécules) se transforment en une ou plusieurs autres substances
chimiques, par un réarrangement des électrons et des liaisons entre les atomes
1.1. INTRODUCTION
Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui jouent un rôle central dans le
monde vivant. Les réactions essentielles pour le fonctionnement d'un être vivant
sont trop lentes et sans la présence de ces catalyseurs, la vie telle que nous la
connaissons aujourd'hui ne serait pas possible. Qu'il s'agisse de réactions simples
comme la formation de bicarbonate à partir d'eau et de dioxyde de carbone ou de
réactions complexes comme la réplication de l'ADN, chaque réaction chimique se
déroulant au sein d'un être vivant est catalysée par un ou plusieurs enzymes
spécifiques. Les enzymes sont des macromolécules, des protéines ou des ARN (les
ARN catalytiques sont plus correctement dénommés ribozymes), qui reconnaissent
spécifiquement certaines molécules et accélèrent les réactions de transformation de
ces molécules suffisamment pour que leur vitesse devienne compatible avec le
fonctionnement de l'organisme. Un second rôle essentiel joué par les enzymes est
d'assurer le couplage physique entre réactions endergoniques et réactions exergoniques et de permettre ainsi de maintenir les systèmes biologiques dans des états
hors d'équilibre, également indispensables pour le maintien de la vie.
La compréhension du mécanisme moléculaire des processus biologiques reste un
des objectifs majeurs de la biologie moderne. En particulier, l'étude des réactions
enzymatiques vise à comprendre les mécanismes réactionnels mais aussi à établir
de manière quantitative comment un enzyme est capable d'accélérer spécifiquement une réaction chimique. Puisque les enzymes agissent en modifiant la vitesse
des réactions, il est nécessaire d'étudier la cinétique des réactions pour comprendre
leur mode d'action. Dans ce premier chapitre, nous allons commencer par rappeler
les conventions et les concepts de base de la cinétique chimique, qui seront utiles
pour la compréhension de la cinétique enzymatique : la vitesse de réaction, les
notions de réaction élémentaire, d'ordre et de molécularité d'une réaction.
Les conventions d'écriture des réactions chimiques
Une réaction chimique est un processus au cours duquel une ou plusieurs substances
chimiques (molécules) se transforment en une ou plusieurs autres substances
chimiques, par un réarrangement des électrons et des liaisons entre les atomes