Fiche de révision Le rôle des enzymes dans les réactions métaboliques

La catalyse enzymatique

• Les enzymes sont des protéines qui agissent en faible concentration.
• Ce sont des catalyseurs car elles facilitent et accélèrent une réaction métabolique, après laquelle elles restent intactes.
• Schématiquement, elles agissent sur un substrat pour donner un/des produit/s.
• Les enzymes possèdent deux spécificités :
• la spécificité de substrat ;
• et la spécificité d’action.
• Le substrat peut être reconnu par plusieurs enzymes. En fonction de l’enzyme à laquelle il sera lié, il donnera des produits différents.
• La vitesse de réaction caractérise l’efficacité enzymatique et est définie par l’équation suivante : $$\text{vitesse\, réaction}=\dfrac{\text{quantité\, de\, produit}}{\text{temps}}$$
• Pour une quantité d’enzyme fixée, si l’on augmente la concentration du substrat $\text{S}$, la vitesse de réaction augmente rapidement et se stabilise quand l’enzyme est saturée : on parle de $\text{V}_{\text{max}}$ (vitesse maximale).
• Le complexe enzyme-substrat est la fixation temporaire de l’enzyme ($\text{E}$) sur son substrat ($\text{S}$) avant de former le produit ($\text{P}$), de telle façon que $\text{S + E} \rightarrow\text{E-S}\rightarrow\text{E + P}$

Structure et activité des enzymes

• Les enzymes sont des protéines et ont donc une configuration 3D dans l’espace :
• la structure primaire d’une protéine est la séquence des acides aminés qui la constituent ;
• les structures secondaire et tertiaire sont la configuration tridimensionnelle des protéines dans l’espace.
• Cette configuration 3D est possible grâce à des liaisons faibles qui vont entraîner un repliement spécifique de la protéine sur elle-même.
• L’activité enzymatique dépend des conditions extérieures, dont :
• La température, qui accélère la vitesse de réaction.
• Si la température est trop basse, l’agitation moléculaire est beaucoup trop faible et le substrat se fixe difficilement sur le site actif.
• La température agit aussi sur la configuration 3D des protéines : dès $40\,\degree\text{C}$, la protéine se dénature.
• Le pH, car les configurations tridimensionnelles des protéines reposent sur des liaisons faibles et des liaisons qui y sont sensibles.
• Les enzymes ont un pH optimum qui dépend des milieux.
• En fonction des changements de pH, les changements de configuration peuvent entraîner une dénaturation des protéines, et donc empêcher la reconnaissance du substrat par l’enzyme.