Les Enzymes : Rôle, Spécificité et Cinétique Enzymatique

Le phénotype est étroitement lié aux protéines que l'organisme est capable de synthétiser. Certaines jouent un rôle majeur dans les réactions chimiques se déroulant dans l'organisme, ce sont les enzymes (par exemple, l'ADN polymérase, l'ARN polymérase, la tyrosinase...).

Le rôle des enzymes (TP 1)

Les enzymes sont des catalyseurs, c'est-à-dire des substances qui agissent à faible concentration et qui accélèrent une réaction chimique sans être modifiées, permettant la transformation d'un substrat en un produit. L'enzyme se retrouve intacte à la fin de la réaction catalysée.

Plus précisément, on parle de biocatalyseurs car elles sont synthétisées par un organisme vivant et agissent sous des conditions physico-chimiques (pH et température) compatibles avec la vie.

Elles sont de nature protéique et sont synthétisées à partir de l'information génétique propre à chaque cellule. Chaque cellule renferme son propre équipement enzymatique qui détermine les réactions enzymatiques au sein de la cellule.

Les enzymes sont donc indispensables à tout être vivant pour lui permettre de réaliser l'ensemble des réactions nécessaires à ses fonctions vitales.

La double spécificité des enzymes (TP 2)

Comme toutes les protéines, les enzymes ont une structure spécifique déterminée par l'enchaînement des acides aminés qui la composent. La configuration 3D est donc la conséquence directe de l'expression des gènes les codant.

Lors d'une réaction chimique, le substrat se fixe à une zone particulière de l'enzyme : le site actif. La liaison n'est possible que s'il existe une complémentarité structurale entre le substrat et l'enzyme.

Une mutation génétique peut entraîner une modification des acides aminés du site actif, affectant alors l'efficacité de l'enzyme.

L'action d'une enzyme est caractérisée par une double spécificité :

• Spécificité de substrat : Une enzyme ne peut agir que sur un seul type de substrat.
• Spécificité d'action : Une enzyme ne peut catalyser qu'un seul type de réaction chimique sur son substrat.

Remarque : Le nom de l'enzyme indique la nature du substrat sur lequel elle agit (exemples : saccharase, amylase).

Les propriétés d'une enzyme (TP 3)

On appelle cinétique enzymatique l'étude de la vitesse des réactions enzymatiques. L’activité d’une enzyme est déterminée par la vitesse à laquelle elle catalyse une réaction. Cette vitesse peut être appréciée en quantité de substrat transformé ou de produit formé en fonction du temps.

La vitesse est maximale au début de la réaction : c'est en effet à cet instant que le rapport entre la quantité de substrat disponible et celle d'enzyme présente est optimale. La vitesse initiale peut se déterminer graphiquement par le tracé de la tangente à l'origine de la courbe.

Pendant une réaction enzymatique, il y a la formation d'un complexe enzyme-substrat.