🧪 Les enzymes et la catalyse des réactions

Catalyseurs protéiques indispensable à des réactions biochimiques

Quelques règles :

1. Un catalyseur ne peut assister une réaction que si la réaction peut se dérouler dans les conditions thermodynamique du corps humain.
2. L'état d'équilibre de la réaction n'est pas modifié. Elle s’arrêtera au même moment qu'une réaction normale, juste plus rapidement. Idem pour la spontanéité de la réaction
3. Le catalyseur est régénéré à la fin de la réaction chimique et il en sort intact. Ce n'est pas un réactif.
4. Il y a une existence d'un état intermédiaire avec intéraction entre catalyseur et produit qui permet la réalisation de la réaction, car permet d'abaisser le niveau d'activation d'énergie nécessaire.

Certaines enzymes nécessitent un cofacteur : une substance non protéique qui se lie à une protéine et qui sont indispensable à son activité biologique. Elles sont appelés substrat si elles sont utilisés en partie ou entièrement dans le produit.

Elle peut aussi nécessiter une Coenzymes : molécules organiques dérivées des vitamines (ex. NAD+/NADH, FAD/FADH2, coenzyme A). Elles peuvent transférer des groupements (électrons, acyles...). Certaines réactions peuvent être dépendantes, comme NADH + H+ et NAD+. Souvent, c'est la disponibilité des coenzymes qui arrête une réaction.

Quelques spécificités :

1. Les enzymes sont toujours spécifiques de leur substrat : leur forme est complémentaire à celle du substrat. Saccharase : saccharose -> Glucose et Fructose par hydrolyse, c'est la seule à pouvoir hydrolyser le saccharose.
2. Chaque enzyme est spécifique d'une transformation chimique. On parle alors de spécificité d'action ou de réaction. Pour la Saccharase, elle ne fait uniquement que de l'hydrolyse.
3. Chaque enzyme possède un optimum de fonctionnement. Il est, très souvent, guidé par la température. C'est le point de rupture entre l’agitation croissante des atomes & molécules, contré par la dénaturation thermique décroissante. Le pH modifie également la structure.

-> Site actif

Enzymes	Réactions Catalysées
Hydrolases	Hydrolyse "générale"
Nucléases	Hydrolyse des acides nucléiques
Protéases	Hydrolyse des protéines
Synthases	Catalyses la synthétisation de molécules par condensation (anabolique)
Kinases	Catalyses l'addition de groupement phosphate
Phosphatases	Retrait par hydrolyse d'un groupement phosphate
Oxydo-réductases	Catalyse une oxydo-réduction
ATPases	Hydrolyse de l'ATP

Presque toute les réactions enzymatiques sont réversibles. Il y a donc une idée d'équilibre. Cependant, il est souvent le cas que les enzymes/substrats soient différents selon le sens de la réaction.

Grâce à l'interaction des substrats, les enzymes peuvent baisser le niveau d'activation des molécules. C'est le principe de clef-serrure, un principe général de correspondance entre différentes molécules. Ce site actif a deux parties : un site de fixation et un site catalityque. Les acides aminés précis du site d'activation ne sont pas les même du site catalytique. Le site de fixation permet de retenir le substrat pour permettre la réalisation de la réaction. Il peut aussi être aidé par un léger changement de conformation.

La réaction enzymatique passe toujours par la transition réversible et temporaire d'un complexe enzyme substrat

On écrit les réactions enzymatiques sous la forme

Avec les constantes de vitesses, l'enzyme, le substrat, le produit et le complexe.

Une fois libéré de son substrat, l'enzyme peut de nouveau interagir avec un autre substrat.

Raisonnance magnétique nucléaire (why not).

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Comment les enzymes participent à la spécialisation [spatiale] cellulaire ? Les lysosomes en sont un exemple phare, mais le noyaux contient des enzymes spécialisés (ARN-polymérase, ADN-polymérase) ATP-synthase pour les mitochondries... Les enzymes spécifiques de l'organite sont incluses dans le cytosol : hydrolase pour les entérocytes,

Toutes les cellules possèdent les enzymes glucokinase pour réaliser des réserves privées de glucose en cas d'effort bref et intense.

Enzyme	Cellules Hépatiques	Cellules Musculaires	Cellules Adipeuses	Cellules Nerveuses
Glycogène synthase	✅	✅	❌	❌
Glycogène phosphorylase	✅	✅	❌	❌
Phosphoglucomutase	✅	✅	❌	❌
Glucokinase	✅	✅	✅	✅
Glucose-6-phosphate	✅	❌	❌	❌