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Chapitre 3 : les enzymes, des protéines essentielles au fonctionnement cellulaire

Parmi toutes les protéines produites dans les cellules, les enzymes ont une importance majeure pour le bon fonctionnement des cellules et donc de l’organisme.

I. Les enzymes sont des catalyseurs biologiques

A. Les différentes actions des enzymes

Dans l’organisme, les enzymes permettent d’accélérer les nombreuses réactions chimiques qui se réalisent dans nos cellules. Les enzymes sont donc des catalyseurs (=accélérateurs) des réactions chimiques. Ainsi, en présence des enzymes digestives (comme l’amylase ou la décarboxylase), la digestion est plus rapide même si elle pourrait se réaliser en absence d’enzymes mais trop lentement pour le bon fonctionnement des cellules et de l’organisme.

Il existe une grande diversité d’enzymes qui catalysent différentes réactions :

– des réactions de synthèse : synthèse de l’ADN (ADN polymérase), synthèse de l’ARN (ARN polymérase), synthèse des protéines.

– des réactions d’hydrolyse : digestion des aliments (amylase, lipase, peptidase …).

B. Les étapes des réactions enzymatiques

Une réaction enzymatique fait intervenir une enzyme (E) et un ou plusieurs substrats (S) qui sont les molécules avec lesquelles l’enzyme agit. Lorsqu’un enzyme est au contact de son (ou ses) substrat(s), il se forme une association ou complexe « Enzyme-Substrats » (complexe ES). La réaction enzyme conduit alors à la formation d’un ou plusieurs produits (P) et l’enzyme est alors libérée (elle peut alors agir sur d’autres molécules du même substrat). Les produits sont donc les substances formées à l’issue de l’activité enzymatique. Par exemple, lors de la digestion de l’amidon par l’amylase, le substrat est l’amidon et le produit est le maltose.

L’activité de nos enzymes est optimale dans des conditions proches de celles de notre organisme (en particulier pour la température) et de nos organes (exemples des enzymes digestives). Pour cette raison, ces enzymes sont qualifiées de « biologiques ».

II. La spécificité des enzymes est contrôlée par leur structure

Les enzymes possèdent une double spécificité : une spécificité d’action car elles catalysent une réaction spécifique (hydrolyse ou synthèse) et une spécificité de substrat car elles agissent sur des substrats spécifiques (une molécule précise ou éventuellement une famille de substrats très voisins). La spécificité des enzymes s’explique par leur structure tridimensionnelle et en particulier celle de leur site actif : c’est la zone de l’enzyme dans laquelle se fixe le substrat et qui va déterminer la nature de l’action enzymatique.

La structure des enzymes – donc celle du site actif – est déterminée par la séquence d’acides aminés qui constitue l’enzyme, donc par la séquence de nucléotides qui code cette enzyme. D’autres paramètres interviennent également dans la structure des enzymes, comme le pH, la température …

III. Les enzymes, un lien entre génotype et phénotype

Ainsi, par l’intermédiaire des enzymes, nous comprenons facilement la relation qui existe entre le génotype (donc les allèles présents chez un individu) et le phénotype de cet individu (phénotype moléculaire, cellulaire et macroscopique).