Définir une enzyme Exercice de connaissances

Pour faire de nombreuses activités métaboliques, notre corps et nos cellules ont besoin de protéines qui vont jouer le rôle d'accélérateur des réactions chimiques. C'est le cas pour le métabolisme énergétique comme la respiration, ainsi que pour toutes les réactions chimiques produites par notre corps comme la digestion. Ces acteurs de nos réactions métaboliques sont appelés enzymes, et c'est elles que nous allons étudier ici en précisant leurs différentes caractéristiques.

Les enzymes sont donc des protéines qui catalysent, c'est-à-dire permettent une accélération des réactions biochimiques faites par notre organisme. On prendra l'exemple de la digestion des glucides. Nous ingérons dans notre alimentation des sucres complexes comme l'amidon qui sont des polysaccharides, mais notre intestin ne peut assimiler que les monosaccharides. Donc pour transformer les sucres, de nombreuses réactions chimiques se produisent dans notre tube digestif. Dès la bouche, notre organisme produit des enzymes qui vont faciliter les réactions chimiques comme l'amylase qui est produite dans la bouche et sécrétée dans la salive. Cette amylase catalyse l'hydrolyse de l'amidon qui se trouve dans nos aliments, mais elle ne peut jouer son rôle que dans des conditions physico-chimiques spécifiques que l'on qualifie de conditions optimales. Pour l'amylase, ces conditions optimales sont une température de 37°C et un pH neutre de 7. Ainsi, lorsque ces conditions sont modifiées, l'enzyme fonctionne peu voire plus du tout. En effet, ces conditions vont influencer la conformation du site actif de l'enzyme, car l'enzyme ne peut fonctionner qu'en se fixant à son substrat, dans le cas de l'amylase, le substrat est l'amidon. Ainsi, la forme de ce site actif est primordial pour la formation d'un complexe enzyme-substrat qui permet le fonctionnement de l'enzyme et le bon déroulement de la réaction chimique qui est catalysée.

Il n'y a pas une enzyme qui agit sur la digestion, mais une grande diversité d'enzymes qui agissent chacune sur une réaction chimique précise, on parle de spécificité enzyme/substrat. C'est le cas de deux enzymes impliquées dans la digestion des sucres : la lactase et la saccharase. Ces deux enzymes vont catalyser une hydrolyse, mais de deux substrats différents : la lactase pour le lactose et la saccharase pour le saccharose. Ainsi, c'est parce que le site d'action de ces deux enzymes n'a pas la même conformation que vont s'y fixer des substrats différents qui vont tous deux subir une hydrolyse. Cette hydrolyse va former des produits, avec dans le cas de la lactase la formation de deux monosaccharides : galactose et glucose, et dans le cas de la saccharase la formation de deux autres monosaccharides : fructose et glucose. Avec cet exemple, on observe la spécificité de substrat des enzymes. De plus, un substrat peut se fixer à différentes enzymes qui vont catalyser chacune une réaction chimique différente, on parle de spécificité d'action de l'enzyme.

Il a été démontré en faisant des expériences de mutagénèse sur des gènes codant pour des enzymes que l'on pouvait, en modifiant génétiquement une enzyme, provoquer son inactivation. Il a ainsi été mis en évidence que l'affinité d'une enzyme pour son substrat et l'action de catalyse de la réaction chimique dépendent de la séquence d'acides aminés de la protéine, c'est-à-dire de la nature et de l'ordre des acides aminés. C'est la séquence de l'acide aminé et la conformation de la protéine dans l'espace qui confèrent à l'enzyme sa double spécificité : d'une part sa spécificité d'action (type de réaction qu'elle catalyse) et d'autre part sa spécificité de substrat (le type de substrat qui peut se fixer sur son site actif).