évaluation de la théorie de la collision moléculaire sous l'éffet de temperature sur un effecteur biologique :l'invertase

1. IIème série de Manipulations : Effet de température croissante sur la
cinétique invertasique :
I. Introduction :
La cinétique de réaction est l'étude de la vitesse des réactionschimiques,et les vitesses de réaction
peuvent varier considérablement sur une large gamme d'échelles de temps, Certaines réactions peuvent
se déroulerà des vitesses explosives comme la détonation de feux d'artifice et certaines peuvent se
déroulent , Pour comprendre la cinétique des réactions chimiqueset les facteurs qui marquent la
cinétique,nous devonsd'abord examiner ce qui se passe lors d'une réaction au niveau moléculaire. Selon
la théorie des collisions de la réactivité, les réactionsse produisent lorsque les molécules réactives«
entrent effectivement en collision ». Pour qu'une « collision efficace » se produise, les molécules de
réaction doivent être correctement orientées dans l'espace pouraccélérerla rupture et la formation de
liaisons et le réarrangement des atomesqui entraînent la formation de moléculesde produit, Lors d'une
collision moléculaire, les moléculesdoivent également posséder une quantité minimale d'énergie
cinétique pour qu'une collision efficace se produise. Cette
énergie varie pour chaque réaction et est connue sous le nom
d'énergie d'activation (Ea). La vitesse de réaction dépend
donc de l'énergie d'activation ; une énergie d'activation plus
élevée signifie que moins de molécules auront suffisamment
d'énergie pour subir une collision efficace, l’une des facteurs
qui vont influencer cette collision moléculaire, Une
augmentation de la température augmente généralement la
vitesse de réaction, Une augmentation de la température
augmentera l'énergie cinétique moyenne desmolécules de réactif. Par conséquent, une plus grande
proportion de molécules aura l'énergie minimale nécessaire pour une collision efficace.
On outre, au coursde cette manipulation, on ait utilisé un catalyst enzymatique qui est
l’invertase, on a suivi la réaction catalysée au fur et à mesure l’augmentation de température de
milieu réactionnelle,en principe, selon le modèle de collision moléculaire, la température va
influencer la cinétique sans aucun plot décroissante au cours de temp, ce qui va formuler l’objectif
de cette manipulation qui est l’effet de température sur la réaction catalysée par l’invertase.

2. II. Principe/Résultats :
Approche protocolaire :
 Préparation de série de 8 tubes à vice contenant chacun 1 ml de saccharose 0,1 M et I ml
de tampon acétate 50 mM pH 4,70.
 Effectuation de la mise en température de ces tubesà : 0 (glace +sel) : 10 (eau froide +
glace); 20(tº ambiante) et aux BM:30-40 50-60-70°C.
 Apres la mise de la solution purifiéesdepuisl’autolysat d’invertase, on céder la DNS au
chaud, le développement de coloration, la lecture de Do comme un « output » de mesure de
l’activité enzymatique correspondantes à chaque température.
 La lecture des résultatsa révélé la cinétique au temp 5min comme suite, les valeurs
colorées indiquent une dilution ponctuelle pour chaque absorbance par1/2 :
 La représentation graphique montre et recapitulent cesvaleurs en f (T c) =v(Mm SH).
 Pour examiner et rapporter la dépendance à la température par rapport la cinétique, il
faut calculer le coefficient de température « Q10 » selon la mesure de la vitesse a des
différentes températures, Q10 sans unité. C'est le facteur par lequel le taux augmente
lorsque la température est augmentée de dix degrés.Si la vitesse de la réaction est
T 0 10 20 30 50 60 70
DO 0,461 0,756 0,942 0,71 0,894 1,11 0,39
[C]MM (SH) 1,6069202 2,52649626 3,10629676 2,38310474 2,95667082 3,62998753 1,3855985
[C]MM(FD*) 1,6069202 2,52649626 3,10629676 4,76620948 5,91334165 7,25997506 2,77119701
V MM/MIN 0,32138404 0,50529925 0,62125935 0,9532419 1,18266833 1,45199501 0,5542394
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Enzyme under denaturation
Optimum temperature
Kinetic energy gain

3. complètement indépendante de la température,le Q10 résultant sera de 1,0.Si la vitesse
de réaction augmente avec l'augmentation de la température,Q10 sera supérieur à 1.
Ainsi, plus un processus est dépendant de la température, plus sa valeur Q10 sera élevée.
 Pour les réactions chimiques typiques, les valeurs Q10 sont ~2. Pour de nombreux
processus biologiques, en particulier ceux qui impliquent deschangements de
conformation desprotéines/enzymatique à grande échelle, les valeurs Q10 sont
supérieures à deux.
 Pour le calcul, il faut mesurer avec des différentesvitesses avec un écart de 10 dégrées de
températuresparcette équation. K1 (Vitesse au moment) K2( Vitesse au moment t2)
 Les valeurs Q10 prennent une sorte de niveau variétale entre la température 60-70
dégrées avec un plot de stabilisation a la valeur 1.22 pour toutesles températures qui
ne dépassent pas60 degrés celcuis.
 Une interprétation possible donc sera tirée comme suivant :
T© 10 20
V
MM/MIN
0,50529925 0,62125935
T© 50 60
V MM/MIN 1,18266833 1,45199501
T© 60 70
V MM/MIN 1,45199501 0,5542394
Q10 = (0.621/0.505) × (10/20-10)
= 1.229
Q10 = (1.452/1.182) × (10/60-50)
= 1.227
Q10 = (0.554/1.452) × (10/70-60)
= 0.38

4.  Pour mieux comprendre cette variation en activité jusqu'à la détention totale,Ea est
considéré comme une meilleure approche selon Arrhenius.
 La détermination de l'énergie d'activation aide à comprendre les besoins
énergétiques de l'enzyme-substrat pour obtenir de l'énergie et initierune agitation qui
améliore les chances de collisions moléculaires.
 La loi d’Arrhenius peut s’écrire comme suit :
k=Aexp(–E a/RT) lnk=lnA – (Ea/RT)
 Pour la représentation graphique,il faut adopter cette équation comme suite :
Ln(V) = -(Ea/R) × 1/T + ln (A), ln(A) c’est un facteur de proportionnalités.
Q10 > 1, significant dependence
between velocity and temperature
Q10 < 1, significant
independence between velocity
and temperature, might be as a
result of enzymedenaturation
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004
Ln(V)
1/T(K)
Zone des températures pas trop
élevées où la dénaturation est
négligeable pendant les mesures
Zone des "hautes" températures où
la dénaturation est non négligeable
y = -1278,4x + 3,8431
-1278,4 = -Ea/R,Coeff directeur

5.  La résolution de cette équation « -1278,4 = -Ea/R » va nous permettre de déduire l’’énergie
d’activation, donc :
 Ea=1278.4×8.314=10.6 KJ.mol-1
- Des études on étés faites(1) / (2), suggèrent qu’au-delà de 10 C, l'enzyme a besoin
l'énergie maximale pours'activer
- Selon une approche mathématique à partir de la loi d’arrenheus :
- La problématique observée c’est qu’a un moment donné (60 dégrées Celsius),
l’augmentation de la température n’obéit pas l’approche mathématique qui déclare on
aura normalement la diminution de la Ea avec augmentation de T, c’est totalement le
contraire.
- On révèle donc premièrement que l’enzyme a besoin d’énergie plus important proche de
l’Ea maximale aux basses températures
- Deuxièmement, la mise en évidence de la sensibilité enzymatique,en quelque sorte cette
n’est pas thermostable.
III. Conclusion :
- Comme réponse a la problématique initiale, nous devons conclure que l’activités
invertasique,comme tous les enzymes qui ne sont pas thermostables(3), se présentent un
seuille ou un plot décroissante perturbées lorsqu’on atteindre une certains dégréesde
température,donc dans les systèmes biologiques, on ne peut pas parler du modèle de
collision moléculaire avec un sens strict, mais plutôt avec cette exception trouvée au
cours de cette études.
IV. Références :
Signification des flèches :
Au température basse, l’énergie d’activation va d’être
importante, si on veut de diminuer cette énergie, tous
simplement il faut augmenter la température pour que
ce rapport tend vers la diminution de Ea.

6. (1)A. E. Stearn. (1949) Kinetics of Biological Reactions, p. 25-41. In Advances in Enzymology and
Related areas of Molecular Biology, Vol. 9. Edited by F. F.Nord.,Fordham Uni. N.Y. Interscience
Publishers.
(2) Benzinger, T. H. (1971), Thermodynamics, Chemical reactions and molecular biology. Nature
(London). 229; 100-102
(3) Daniel, R. M., Danson, M. J., Eisenthal, R., Lee, C. K., & Peterson, M. E. (2008). The effect of temperature
on enzyme activity: new insights and their implications. Extremophiles, 12(1), 51-59.
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