Enzyme - Définition

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Introduction

Figure 1: Diagramme d'une réaction catalytique qui montre l'énergie (E) requise à différentes étapes suivant l'axe du temps (t). Les substrats (A et B) en conditions normales requièrent une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) considérable (E1) pour atteindre l'état de transition A...B, à la suite duquel le produit de réaction (AB) peut se former. L'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant...) (E) crée un microenvironnement dans lequel A et B peuvent atteindre l'état de transition (A...E...B) plus facilement, réduisant ainsi la quantité d'énergie requise (E2). Comme il est plus aisé d'atteindre un niveau énergétique inférieur, la réaction peut avoir lieu plus fréquemment, ce qui se traduit par une vitesse (On distingue :) de réaction accrue.
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Une enzyme est une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation (Activation peut faire référence à :) d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les réactions chimiques du métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques...) se déroulant dans le milieu cellulaire ou extracellulaire sans modifier l'équilibre formé. Les enzymes agissent à faible concentration et elles se retrouvent intactes en fin de réaction : ce sont des catalyseurs (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) biologiques (ou biocatalyseurs). La première enzyme fut découverte par Anselme Payen et Jean-François Persoz en 1833. Après avoir traité un extrait aqueux de malt à l'éthanol, ils ont précipité (En chimie et en métallurgie, un précipité est la formation d'une phase...) une substance sensible à la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...). Cette substance était capable d'hydrolyser l'amidon : ils l'ont nommée diastase (étym. : diastasis = séparation) car elle séparait le sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce...) soluble de l'amidon (L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de...). On l'appelle aussi α -amylase (alpha-amylase).

La nomenclature des enzymes n'est pas standardisée mais, par convention, elle se compose le plus souvent d'un radical proche du substrat ou du produit de la catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) suivi du suffixe « ase ». Par exemple :

  • Le glucose oxydase est une enzyme qui catalyse l'oxydation du glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est...).
  • L'amidon synthétase catalyse la synthèse de l'amidon.

Une enzyme, comme toute protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...), est synthétisée par les cellules vivantes à partir des informations codées dans l'ADN ou dans l'ARN dans le cas de certains virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...). Il existe plus de 3 500 enzymes différentes répertoriées.

Les premières enzymes isolées furent d'abord nommées ferments solubles, diastases ou zymases.

Il existe deux grandes catégories d'enzymes :

  • les enzymes purement protéiques (qui ne sont constituées que d'acides aminés), les « holoenzymes »
  • les enzymes en deux parties, une partie protéique (« l'apoenzyme ») et une partie non protéique (« le cofacteur »), appelées « hétéroenzymes ».

Sans la coenzyme (A l'exception des hydrolases, la plupart des enzymes sont constituées de deux...), la catalyse de la réaction ne peut avoir lieu.

Exemple : L'AminoAcyl transférase (enzyme fixant l'acide aminé (Un acide aminé est une molécule organique possédant un squelette carboné et...) sur l'ARN transfert) a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'ATP (coenzyme) pour fixer l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...) aminé sur l'ARNt.

Le site actif

L'action d'un enzyme

La fonction des enzymes est liée à la présence dans leur structure (secondaire et tertiaire) d'un site particulier appelé le site actif. Schématiquement, il a la forme d'une cavité ou d'un sillon dans lequel vont se fixer les substrats grâce à plusieurs liaisons chimiques faibles. Une fois fixés, les substrats vont réagir et se transformer en produit.

Le site actif est subdivisé en deux parties : le site de liaison/fixation/reconnaissance (qui reconnaît la complémentarité de forme avec un substrat spécifique à l'enzyme) et le site catalytique (qui permet la réaction transformant le substrat en produit).

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