Travaux pratiques

RÉALISATION ET SUIVI DE RÉACTIONS ENZYMATIQUES IN VITRO

On connaît l’importance des réactions chimiques dans le fonctionnement des cellules vivantes (métabolisme). La quasi totalité des réactions chimiques qui se produisent au sein des cellules vivantes et qui sont responsables de la vie cellulaire sont catalysées par des enzymes, catalyseurs protéiques spécifiques du vivant. Pour comprendre les propriétés remarquables de ces protéines, il faut pouvoir réaliser les réactions enzymatiques in vitro et disposer d'une méthode permettant de suivre la progression et/ou le résultat des réactions.

Problème : Comment étudier une réaction enzymatique ?

Pour éviter les procédures d’extraction et de purification, on utilisera des enzymes du commerce. Des enzymes de la classe des oxydo-réductases ont été choisies, chaque binôme se voyant attribuer une solution d’une des quatre enzymes, les substrats correspondants et le matériel permettant de suivre l'évolution d'un paramètre chimique au cours du temps à l'aide de l'ordinateur. Les équations bilans des réactions catalysées par ces enzymes sont données ci-dessous.
 

Réduction du peroxyde d’hydrogène par le gaïacol (méthoxyphénol)
H2O2 + RH2 (gaïacol incolore) --- Peroxydase ® 2 H2O + R (gaïaquinone colorée)

Dismutation du peroxyde d’hydrogène
2 H2O2 ---- Catalase ® 2 H2O + O2

Oxydation du pyrocatéchol (dihydroxybenzène) par le dioxygène
½ O2 + RH2 (dihydroxybenzène incolore) --- Tyrosinase® H2O + R (benzoquinone colorée)

Oxydation du glucose par le dioxygène
Glucose + O2 + H2O ----Glucose-oxydase ® Gluconolactone + H2O2

1. Quel(s) paramètre(s) peut-on mesurer, en théorie, pour suivre l’évolution de la réaction chimique au cours du temps ? Justifier.

2. Connaissant l’équation-bilan de la réaction, quelles variations de ce(s) paramètre(s) peut-on attendre lorsque la réaction a lieu ? Lorsqu’elle n’a pas lieu ?

3. Sachant que vous disposez des solutions nécessaires pour réaliser la réaction et du matériel nécessaire pour mesurer l'évolution de la concentration de l'une des molécules apparaissant dans l'équation-bilan, proposer les principes d'un protocole expérimental permettant de mettre en évidence l'action de l’enzyme sur la réaction chimique.

Après acceptation par le professeur du protocole proposé, le mettre en œuvre et sauver les résultats obtenus.

4. Superposer les résultats obtenus sur un même graphique et l'imprimer.

5. Proposer le principe d'une méthode graphique permettant de mesurer la vitesse de la réaction chimique au cours d'un intervalle de temps déterminé.

6. Analyser les résultats obtenus.

7. Les résultats obtenus sont-ils suffisants pour affirmer que les enzymes sont des biocatalyseurs ? Justifier.


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