Fig 25.1

(1)

IV Les biomolécules

161

 ---- 

Les enzymes sont des protéines qui agissent comme catalyseurs dans les cellules des vivants en abaissant l’énergie et des particules de substrat se rassemblent de façon appropriée avec des enzymes, ce qui accroît la vitesse de réaction, par exemple, la digestion des protéines dans l’intestin grêle jusqu’à l’obtention des acides aminés utilise 2 à 3 heures à température de 37°C et un pH à peu près neutre. Mais si on prépare au laboratoire en faisant bouillir des protéines avec de l’acide concentré à une température de 100°C, il faut plus de 24 heures. En outre, certaines enzymes sont des meilleurs catalyseurs que des catalyseurs inorganiques, par exemple, la décomposition de 1 mol du peroxyde d’hydrogène en eau et dioxygène sans catalyseur utilise 72,4 kJ, s’il y a du fer comme catalyseur, l’énergie utilisé n’est que 53,34 kJ ; mais si l’enzyme catalyse du foie comme catalyseur, l’énergie utilisé est de 20,9 kJ.

Le fonctionnement des enzymes commence par les molécules initiales appelées en biochimie les « substrats » liés aux enzymes en formant des modifications jusqu’à la fin de la réaction, on obtient des produits et le retour des enzymes. Du fait que l’enzyme est un bon catalyseur puisqu’il possède la zone accélérée qui est la zone spécifique pour que les substrats puissent se lier avec des enzymes et ne modifie pas la structure même avant et après la liaison du substrat et ajustement compatible comme le modèle de la serrure et de la clef (figure 25.1).

Fig 25.1 Présentation de liaison au substrat à l’enzyme du modèle de la serrure et de la clef.

(2)

162

Plus tard, les scientifiques ont découvert que la zone accélérée des enzymes peut être induit de façon appropriée avec des substrats entrant en liaison ou peut changer de forme (figure 25.2).

Fig 25.2 Présentation de liaison au substrat à l’enzyme avec une induction enzymatique appropriée.

On a constaté qu’en général, chaque enzyme a une réaction spécifique telle que l’amylase qui est une enzyme, catalysant principalement l’hydrolyse de l’amidon, ainsi on peut constater qu’il y a de nombreuses enzymes dans les cellules des organismes vivants ; cependant certaines enzymes peuvent avoir plus d’une zone accélérée.

Étant donné que l’enzyme a une fonction de se lier avec des substrats appropriés, donc la nomenclature des enzymes se composent souvent d’un radical proche du substrat ou du produit de la catalyse suivit du suffixe

« ase », par exemple, les enzymes sucrase, amylase, lipase, uréase ; mais certaines enzymes ont des noms courants tels que la pepsine et la trypsine qui sont des enzymes catalysant des protéines. Plus tard, lorsque le nombre des enzymes augmente, il nécessite de donner le nom systématique ; chaque enzyme a sa propre fonction.

Le fonctionnement des enzymes dépend de quels facteurs, on va étudier l’expérience suivante :

Expérience : Propriétés des enzymes et des facteurs qui influent sur le fonctionnement des enzymes.

Étape 1 :

1. Dissoudre 0,5 g de sucre dans 1 cm³ d’eau et diviser en deux moitiés strictement égales et les verser dans deux tubes à essai.

2. Mettre de la levure n°2, une cuillère à café dans le 1^er tube contenant la solution d’eau sucrée, agiter et laisser les 2 tubes sur le porte-tube pendant 10 minutes.

(3)

163

3. Ajouter 1 cm³ de la solution de Benedict dans chacun des 2 tubes, ensuite chauffer les tubes de test et leurs contenus dans un bain d’eau bouillante pendant 2 minutes en observant le changement.

Étape 2 : L’effet de la température sur le fonctionnement des enzymes.

1. Ajouter 1 cm³ du jus d’ananas dans chacun des 4 tubes avec des températures suivantes :

- le 1^er tube, à température de la salle.

- le 2^ème tube, à une température de 60°C pendant 5 minutes et laisser refroidir.

2. Ajouter dan les 4 tubes contenant du jus d’ananas, 1 cm³ de la solution de gélatine, agiter, et mettre dans le 5^ème tube, 1 cm³ de la solution de gélatine pour comparer.

3. Tremper les 5 tubes dans un bécher contenant du glaçon à peu près 8 – 10 minutes, observer le changement et noter.

- quelle est la différence de l’expérience pour la solution d’eau sucrée que l’on ajoute et n’ajoute pas de levure ?

- dans quel tube, la solution de gélatine durcit ? Pourquoi ?

De la première expérience, en ajoutant de la solution de Bénédict dans le tube contenant la solution d’eau sucrée et de la levure, elle se forme du précipité rouge brique ; tandis que le tube qui n’ajoute pas de la levure, il n’y a pas de changement. En raison que la levure possède une enzyme qui catalyse la réaction d’hydrolyse du sucre en glucose et fructose qui sont des molécules plus petites. Ces deux substances réagissent avec la solution de Bénédict et se forment un précipité rouge brique d’oxyde de cuivre (II).

Pour la gélatine qui est une protéine d’origine animale, elle est liquide à haute température et solide à basse température ; tandis que le jus d’ananas contient une enzyme broméline qui est capable de dégrader les protéines.

Dans la 2^ème expérience, l’enzyme broméline est capable de dégrader la gélatine, ce qui fait que la gélatine ne durcit pas en immergeant dans la glace, mais si l’enzyme se présente dans l’environnement inapproprié, telle que la température plus élevée, l’enzyme est dénaturé et ne pouvait pas

(4)

164

dégrader la gélatine ; les propriétés de la gélatine ne changent pas, elle durcit lorsqu’elle est trempée dans la glace.

De l’expérience 2, montre que la température est un facteur qui influe sur le fonctionnement des enzymes et l’enzyme fonctionne bien à une température appropriée. L’augmentation de la température à la réaction catalysée par des enzymes ne peut pas être toujours bonne, telle que l’augmentation de la température accroît la vitesse de réaction, pendant ce temps, la structure des enzymes peut être dénaturée, ce qui réduit l’efficacité du fonctionnement des enzymes ou incapable d’agir.

Cependant, la vitesse de certaines réactions n’augmente pas toujours avec la température, mais il y a une seule gamme de température spécifique et adapté au bon fonctionnement de chaque type d’enzymes, tel que les enzymes des mammifères catalysent mieux à une température de 37°C et ne catalysent pas à une température supérieur de 60°C. L’uréase, présent dans les plantes, est une enzyme qui catalyse à une température optimale de 60°C. Les réactions enzymatiques qui se produisent dans l’organisme fonctionnent bien à une température de 37°C et l’efficacité du fonctionnement diminue lorsqu’il y a des changements de températures.

Le pH est un autre facteur qui affecte sur l’efficacité du fonctionnement des enzymes, lorsque le pH n’est pas approprié, l’efficacité du fonctionnement des enzymes réduit ou ne fonctionne pas.

Les pH optimums pour le fonctionnement des enzymes sont indiqués dans le tableau suivant :

Enzymes pH optimums

Lipase (rate) 8

Lipase (estomac) 4 – 5

Lipase (essence de papaye) 4,7

Pepsine 1,5 – 1,6

Trypsine 7,8 – 8,7

Uréase 7

Maltase 6,1 – 6,8

Amylase (pancréas) 6,7 – 7

Amylase (malt) 4,6 – 5,2

Catalase 7

Sucrase (ou saccharase) 6,2

 ---- 