Enzymes

Quelle est la structure des enzymes ?

Les enzymes, comme mentionné ci-dessus, sont des catalyseurs biologiques. Alors qu’ils hâtent ou accélèrent un processus, ils fournissent en fait une voie alternative pour le processus. Mais, dans le processus, la structure ou la composition des enzymes restent inchangées.

Les enzymes sont en fait constituées de 1000s d’acides aminés qui sont liés de manière spécifique pour former différentes enzymes. Les chaînes d’enzymes se replient pour former des formes uniques et ce sont ces formes qui confèrent à l’enzyme son potentiel chimique caractéristique. La plupart des enzymes contiennent également un composant non protéique appelé cofacteur.

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Types d’enzymes :

Les réactions biochimiques qui se produisent dans le corps sont essentiellement de 6 types et les enzymes qui provoquent ces réactions sont nommées en conséquence :

• Oxydoréductases : Ces enzymes provoquent des réactions d’oxydation et de réduction et sont donc appelées oxydoréductases. Dans ces réactions, des électrons sous forme d’ions hydrure ou d’atomes d’hydrogène sont transférés. Lorsqu’un substrat est oxydé, ces enzymes jouent le rôle de donneur d’hydrogène. Ces enzymes sont appelées déshydrogénases ou réductases. Lorsque l’atome d’oxygène est l’accepteur, ces enzymes sont appelées oxydases.
• Transférases : Ces enzymes sont responsables du transfert des groupes fonctionnels d’une molécule à une autre. Exemple : l’alanine aminotransférase qui déplace le groupe alpha-amino entre l’alanine et l’aspartate, etc. Certaines transférases transfèrent également des groupes phosphates entre l’ATP et d’autres composés, des résidus de sucre pour former des disaccharides comme l’hexokinase dans la glycolyse.
• Hydrolases : Ces enzymes catalysent les réactions qui impliquent le processus d’hydrolyse.Elles brisent les liaisons simples en ajoutant de l’eau. Certaines hydrolases fonctionnent comme des enzymes digestives car elles brisent les liaisons peptidiques des protéines. Les hydrolases peuvent également être un type de transférases car elles transfèrent la molécule d’eau d’un composé à un autre. Exemple : La glucose-6-phosphatase qui enlève le groupe phosphate du glucose-6-phosphate, laissant du glucose et du H3PO4.
• Lyses : Ces enzymes catalysent des réactions où des groupes fonctionnels sont ajoutés pour rompre les doubles liaisons dans les molécules ou où des doubles liaisons sont formées par l’élimination de groupes fonctionnels. Exemple : La pyruvate décarboxylase est une lyase qui élimine le CO2 du pyruvate. D’autres exemples incluent les désaminases et les déshydratases.
• Isomérases : Ces enzymes catalysent les réactions où un groupe fonctionnel est déplacé vers une autre position au sein de la même molécule de telle sorte que la molécule résultante est en fait un isomère de la molécule antérieure. Exemple : triosephosphate isomérase et phosphoglucose isomérase pour convertir le glucose 6-phosphate en fructose 6-phosphate.
• Ligases : Ces enzymes remplissent une fonction opposée à celle des hydrolases. Là où les hydrolases brisent les liaisons en ajoutant de l’eau, les ligases forment des liaisons en retirant le composant eau. Il existe différentes sous-classes de ligases qui impliquent la synthèse d’ATP.

Comment fonctionnent les enzymes ?

Pour que toute réaction se produise dans l’univers, il y a un besoin d’énergie. Dans les cas où il n’y a pas d’énergie d’activation fournie, un catalyseur joue un rôle important pour réduire l’énergie d’activation et a porté en avant la réaction. Cela fonctionne aussi bien chez les animaux que chez les plantes. Les enzymes aident à réduire l’énergie d’activation des molécules complexes dans la réaction. Les étapes suivantes simplifient le fonctionnement d’une enzyme pour accélérer une réaction :

Étape 1 : Chaque enzyme possède un  » site actif  » qui est l’endroit où l’une des molécules de substrat peut se fixer. Ainsi, un complexe enzyme-substrat est formé.

Étape 2 : Cette molécule enzyme-substrat réagit maintenant avec le second substrat pour former le produit et l’enzyme est libérée comme second produit.

Il existe de nombreuses théories qui expliquent le fonctionnement des enzymes. Mais, il y a deux théories importantes que nous allons discuter ici.

Théorie 1 : Hypothèse de la serrure et de la clé

C’est la plus acceptée des théories de l’action des enzymes.

Cette théorie stipule que le substrat s’adapte exactement au site actif de l’enzyme pour former un complexe enzyme-substrat. Ce modèle décrit également pourquoi les enzymes sont si spécifiques dans leur action car elles sont spécifiques aux molécules de substrat.

Théorie 2 : Hypothèse de l’ajustement induit

Cette théorie est similaire à l’hypothèse de la serrure et de la clé. Elle dit que la forme de la molécule d’enzyme change lorsqu’elle se rapproche de la molécule de substrat de telle sorte que la molécule de substrat s’adapte exactement au site actif de l’enzyme.

Quels facteurs affectent l’activité enzymatique dans la cellule ?

• Concentration des enzymes et des substrats : La vitesse de réaction augmente avec la concentration du substrat jusqu’à un point, au-delà duquel toute nouvelle augmentation de la concentration du substrat ne produit aucun changement significatif de la vitesse de réaction. Cela se produit parce qu’après une certaine concentration du substrat, tous les sites actifs de l’enzyme sont pleins et aucune autre réaction ne peut se produire.
• Température : Avec l’augmentation de la température, l’activité enzymatique augmente en raison de l’augmentation de l’énergie cinétique des molécules. Il existe un niveau optimal où les enzymes fonctionnent au mieux et au maximum. Cette température correspond souvent à la température corporelle normale du corps. Lorsque la température augmente au-delà d’une certaine limite, les enzymes, qui sont en fait constituées de protéines, commencent à se désintégrer et la vitesse de réaction ralentit.
• pH : Les enzymes sont très sensibles aux variations du pH et fonctionnent dans une fenêtre très réduite de niveaux de pH admissibles. En dessous ou au-dessus du niveau de pH optimal, il y a un risque de désintégration des enzymes et donc de ralentissement de la réaction.
• Inhibiteurs : Présence de certaines substances qui inhibent l’action d’une enzyme particulière. Cela se produit lorsque la substance inhibitrice se fixe au site actif de l’enzyme empêchant ainsi la fixation du substrat et ralentit le processus.

Exemple résolu pour vous

Q : Une enzyme agit en…

a. Augmentant l’énergie d’activation

b. Diminuant l’énergie d’activation

c. Diminuer le pH

d. Augmenter le pH

Sol : a. Augmenter l’énergie d’activation

Les réactifs ne subissent pas automatiquement un changement chimique. Ils le font dans l’état de transition. L’état de transition a plus d’énergie libre que les réactifs ou les produits. L’incapacité des réactifs à subir un changement en raison de la nécessité d’une énergie supplémentaire pour les convertir en état de transition est appelée « barrière énergétique ». L’énergie nécessaire pour surmonter la barrière énergétique est appelée ‘énergie d’activation’.

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