Chapitre 3 - Les enzymes

C'est parti !

Chapitre 3 : Les enzymes

Introduction

INDEX

Rappels

Activités

Bilans

Schémas

Vidéos

Ce qu'il faut savoir...

... à propos des réactifs des glucides

Activité 11

La catalyse enzymatique

La plupart des aliments que nous consommons doivent subir, avant leur absorption par l'organisme, des réactions de transformation au cours de la digestion ; certaines sont dues à l'action des enzymes. Les enzymes sont des molécules dont les propriétés font d'elles des catalyseurs biologiques (= qui accélère les réactions) essentiels au fonctionnement des êtres-vivants.

La plupart des aliments que nous consommons doivent subir, avant leur absorption par l'organisme, des réactions de transformation au cours de la digestion ; certaines sont dues à l'action des enzymes. Les enzymes sont des molécules dont les propriétés font d'elles des catalyseurs biologiques (= qui accélère les réactions) essentiels au fonctionnement des êtres-vivants.

PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL

Une fonction liée à la structure

Activité 12

Nous venons de voir que l'amylase, enzyme présente dans la salive et dans le suc pancréatique, est nécessaire pour réaliser l'hydrolyse de l'amidon. On cherche maintenant à démontrer que sa spécificité d'action (l'hydrolyse) vis à vis de son substrat (l'amidon) est liée à sa structure tridimensionnelle.

Nous venons de voir que l'amylase, enzyme présente dans la salive et dans le suc pancréatique, est nécessaire pour réaliser l'hydrolyse de l'amidon. On cherche maintenant à démontrer que sa spécificité d'action (l'hydrolyse) vis à vis de son substrat (l'amidon) est liée à sa structure tridimensionnelle.

PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL

PROTOCOLE TYPE ECE

Sur le fichier "Amylase-Amidon", utiliser les fonctionnalités du logiciel pour faire apparaître la molécule d'amidon fixée au site actif de l'amylase. Sur le fichier "Amylase salivaire fonctionnelle (ASF)", utiliser les fonctionnalités du logiciel faire figurer les acides aminés impliqués dans l'activité du site actif (fixation et hydrolyse). Sur le fichier "Amylase salivaire du patient (ASP)", utiliser les fonctionnalités du logiciel faire figurer les acides aminés impliqués dans l'activité du site actif (fixation et hydrolyse). Utiliser le logiciel Anagène afin de comparer la séquence d'acides aminés de l'enzyme amylase fonctionnelle avec celle du patient.

Modélisation de la cinétique enzymatique

Activité 13

Modélisation 1 : Logiciel "Diastase"

Objectif : on cherche à caractériser la cinétique d'une catalyse enzymatique. Consigne : Fais varier les différents paramètres et observe les conséquences sur la vitesse de la catalyse enzymatique.

I- La catalyse enzymatique (Activité 9)

1- Les enzymes, des catalyseurs biologiques Une enzyme accélère le déroulement d'une réaction chimique, au cours de laquelle un substrat est transformé en produit : c'est un catalyseur de réaction chimique. Elle est retrouvée intacte en fin de réaction. Une enzyme est une protéine synthétisée par une cellule vivante : elle est qualifiée de catalyseur biologique. 2- La spécificité des enzymes En général, une enzyme ne catalyse qu'un seul type de réaction chimique : on dit qu'elle présente une spécificité de réaction catalytique. Et elle catalyse la transformation d'un type de substrat donné : on parle de spécificité de substrat. La double spécificité des enzymes oriente le métabolisme cellulaire : elle est en effet responsable du fait qu'une molécule donnée participe à une réaction chimique bien précise. Le bon fonctionnement d'une enzyme est fondamental pour le déroulement correct des diverses réactions métaboliques d'une cellule. Les enzymes sont donc essentielles à la vie cellulaire.

II- Les enzymes : une fonction liée à leur structure

1- Le mode d’action des enzymes (Activité 10) Les enzymes sont des protéines, c'est à dire qu'elles sont constituées d'une succession d'acides aminés, issue de la transcription et de la traduction d'un gène. L'étude des modèles moléculaires permet d'expliquer la formation du complexe enzyme-substrat. Les enzymes, de forme généralement globulaire, ménagent un espace, appelé site actif, dont la forme est complémentaire de celle du substrat. La modification de la structure de l'amylase salivaire, en particulier de son site actif par le changement d'un seul acide aminé (suite à une mutation génétique par exemple), suffit à diminuer considérablement l'activité catalytique de l'enzyme. D'autres facteurs peuvent modifier la structure tridimensionnelle d'une enzyme : dénaturation suite à une élévation de la température ou encore une modification du pH. La modification de la structure tridimensionnelle de l'enzyme par ces facteurs modifie donc la configuration spatiale de l'enzyme et de son site actif (qui détermine sa double spécificité), expliquant ainsi la réduction de l'activité catalytique.

II- Les enzymes : une fonction liée à leur structure

2- Des caractéristiques cinétiques particulières (Activité 11)

La vitesse d’une réaction enzymatique est maximale au début de celle-ci : on parle de vitesse initiale de la réaction (Vi). Pour une concentration d’enzyme donnée, la vitesse initiale de la réaction varie en fonction de la concentration en substrat : la vitesse initiale augmente quand la concentration de substrat augmente et ce, jusqu’à un certain seuil (Vmax) : la vitesse initiale de la réaction n’augmente plus même si la quantité de substrat augmente. La courbe Vi = f(S) permet de visualiser ce phénomène par un plateau qui traduit une saturation de l’enzyme pour des concentrations en substrat élevées. Au cours de la réaction, l’enzyme s’associe transitoirement à un ou des substrats, ce qui forme une complexe enzyme -substrat. Cette association est indispensable à la transformation du substrat en produit qui, une fois formé, se détache de l’enzyme. L’enzyme seule, et toujours intacte, peut alors catalyser la transformation d’autres molécules de substrats disponibles.

III- Enzymes et spécialisation cellulaire

Les protéines enzymatiques présentes dans une cellule sont issues de l'expression de l'information génétique de cette dernière. Des cellules spécialisées appartenant à des tissus aux fonctionnalités différentes ne présentent pas les mêmes contenus enzymatiques : les enzymes constituent donc un marqueur de la spécialisation cellulaire.

La double spécificité de enzymes : 1- Spécificité de substrat : Une enzyme ne peut se fixer qu'à un seul type de substrat. 2- Spécificité d'action : une enzyme ne peut réaliser qu'une seume action (couper une molécule en deux, lier deux molécules ensemble, ajouter un atome , ou un groupement d'atomes, etc...)