Les enzymes, des catalyseurs

Il existe différents types d’enzymes. Le nom même de l’enzyme qui se termine toujours par -ase permet de déduire son substrat et son mode d’action sur le substrat.

Au moment de la synthèse de la chaîne protéique (structure primaire), cette dernière se replie en feuillets et hélice (structure secondaire). Puis, la molécule se compacte adoptant une organisation structurale fonctionnelle (structure tertiaire). Ces agencements successifs dépendent de la séquence en acides aminés de la protéine.

Ils permettent la mise en place du site actif de l’enzyme qui s’apparente à une niche dans laquelle le substrat va venir se fixer pour être modifié. Le site actif est constitué de plusieurs acides aminés essentiels : trois constituent le site de fixation du substrat et trois le site catalytique. La mutation de l’un de ces acides aminés peut abolir l’action de l’enzyme.

Exemple(s)
La carboxypeptidase est une enzyme digestive d’origine pancréatique. Elle participe à la digestion des protéines. Son repliement permet la formation de son site actif constitué d’un site de fixation (en rouge) et d’un site catalytique (en jaune). Le substrat (en vert) vient s’insérer dans cette niche au contact des différents acides aminés du site.

Structure de la carboxypeptidase

L’amidon est un glucide complexe formé de polymères de glucose. Si on place un tube à essai contenant de l’amidon à température ambiante, on constate qu’il faut environ une semaine pour que l’amidon s’hydrolyse en glucose. Or, lorsque l’on place un bout de mie de pain sur la langue contenant de l’amidon en grande quantité, on perçoit en quelques secondes le goût sucré des disaccharides issus de la digestion de l’amidon (saccharose). La salive contient en fait des enzymes dont l’amylase, qui va permettre d’accélérer l’hydrolyse de l’amidon. On parle d’effet catalyseur.

Exemple.
De l’amidon est placé à 37 °C en présence ou non d’amylase. Des prélèvements sont réalisés à différents temps et la présence d’amidon est révélée par de l’eau iodée qui se colore alors en violet.

Résultats expérimentaux

L’activité catalytique d’une enzyme va dépendre de deux paramètres qui peuvent avoir un impact sur l’organisation spatiale de la molécule : la température et le pH. On définit pour chaque enzyme sa température optimale (le plus souvent 37-40 °C correspondant à la température corporelle) et un pH optimal. Dans le cas des enzymes agissant le long du tube digestif ce pH optimal peut être très acide.