IV Des protéines fondamentales du vivant : les enzymes
YLe métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques se déroulant dans une cellule
Les enzymes sont des protéines fondamentales du vivant, elles sont nos outils, nos ouvriers qui réalisent les réactions chimiques du métabolisme
YCe sont des catalyseurs biologiques, ils favorisent le déroulement des réactions chimiques cellulaires
Ø Doc. 2 page 125, il existe plusieurs types d’enzymes, ils participent à différents types de réaction synthèses ou dégradation
Par exemple, nous avons vu l’ADN polymérase, l’ARN polymérase
Interressons-nous à un autre exemple : une enzyme impliquée dans la digestion : la LACTASE De plus en plus d’individus se disent « intolérants » au lactose, dans la population. Nous cherchons à comprendre l’origine de ce problème digestif.
1. La digestion du lactose (TP)
a) La digestion : des aliments aux nutriments
Le lait un aliment complet : Le principal glucide du lait est le lactose : un « dioside » constitué de 2 glucides simples : galactose et glucose
YLa digestion consiste en la simplification moléculaire des molécules complexes qui constituent nos aliments (glucides, lipides, protides) en molécules simples (nutriments : glucides simples, acides gras, acides aminés) suffisamment petites pour franchir la paroi intestinale et passer dans le sang.
Elle met un jeu un grand nombre d’enzymes spécialisées qui hydrolysent les grosses molécules.
b) La digestion du lactose
Des expériences réalisées montrent que la digestion du lactose est assurée par une enzyme : la lactase : Lactose + lactase à glucose + galactose
YEn présence de lactase le lactose est hydrolysé en 2 sucres simples : galactose et glucose.
L’enzyme n’est pas modifié par la réaction c) La lactase
L’étude de cette molécule montre que c’est une grosse protéine qui présente une région spécifique, complémentaire au lactose où celui-ci peut se fixer : le site actif
• Schématisation
Le lactose se fixe de façon
spécifique sur la lactase au niveau di site actif :
Formation du complexe enzyme- substrat
Le lactose est hydrolysé en produits :
Galactose + glucose L ‘enzyme facilite le déroulement de la réaction et n’est pas modifié par la réaction : c’est un catalyseur biochimique
2. La réaction enzymatique
a) Les enzymes sont des catalyseurs biochimiques
Y Les enzymes sont des protéines (pour la plupart globulaires), produites par les cellules, capables de catalyser* des réactions chimiques dans des conditions compatibles avec la vie.
*Ils augmentent la vitesse des réactions chimiques, à faibles concentrations, sans être modifiés par la réaction (dégradations, synthèses…)
Le substrat est la molécule qui entre dans une réaction pour y être modifiée par l’action d’une enzyme
E + S ó complexe ES à E +Produits b) Caractéristique de la réaction enzymatique
1
2
3
L’étude de l’évolution de la concentration de produit (ou de substrat = symétrique) en fonction du temps permet de calculer la vitesse de réaction.
Vitesse :………
Vitesse initiale :
YPlus le substrat disparaît plus la vitesse de réaction diminue
3) Les conditions de la réaction enzymatique a) La spécificité enzymatique (Page 128)
Y Une enzyme est spécifique de son substrat, elle se fixe de façon spécifique à une substrat Revenons à notre exemple sur la lactase : temps de ½ réaction : (vitesse max/2)
YIl existe donc une double spécificité :
- de reconnaissance et - de réaction
Doc 2 page 129
- Schématisez : la lactase, le lactose, le thiolactose, une enzyme qui ne peut se fixer à la lactase
YPour qu’une enzyme soit fonctionnelle elle doit adopter une forme spécifique (qui
dépend de sa séquence) qui ménage - son site actif, permettant la fixation du substrat et la
formation du complexe enzyme- substrat
- sa zone catalytique qui assure le déroulement de la réaction b) L’influence de la concentration en substrat (doc Page 126)
Dans le document du livre, on observe la vitesse de disparition du substrat, on peut de la même façon étudier l’apparition des produits
Titre: Titre : substrat
YPlus la concentration en substrat augmente plus la vitesse de réaction augmente jusqu’à la vitesse max qui correspond à la saturation des enzymes présents
Doc. 3 page 127 : concentration en enzyme.
c) L’influence d’autres facteurs : T°, pH… (limite programme à exercice pour réfléchir !) Prenons des exemples :
Activité enzymatique en fonction du pH
La température optimale d’activité des enzymes - humaines =
- poissons polaires =
pH optimal Amylase salivaire : Pepsine stomacale : Trypsine pancréatique :
YLes enzymes sont adaptés aux conditions de fonctionnement des cellules des organismes : T°, pH
Aux basses températures elles sont inactivées, alors qu’aux hautes températures elles sont dénaturées de façon d’autant plus irréversible que la T° est élevée (rupture des liaisons entre AA)
Mais que se passe-t-il dans les différents types de cellules ? 4. Enzymes et spécialisation cellulaire (Page 130)
Toutes les cellules de notre organisme proviennent de la cellule œuf par mitoses successives mais aussi différenciation. Toutes nos cellules ne réalisent pas les mêmes fonctions.
YOn appelle équipement enzymatique l’ensemble des enzymes présents à un instant donné dans la vie d’une cellule. Ils vont permettre de réaliser un certain nombre de réactions biochimiques en les catalysant. L’équipement enzymatique peut varier au cours du temps mais il peut aussi surtout varier d’une cellule à une autre par exemple dans le corps humain. Il peut aussi varier d’un
individu à un autre.
Exercice 5 page 140
YAutrement dit, la différenciation cellulaire, qui permet au corps d’avoir différents tissus et différentes cellules différenciées dans différentes fonctions, repose sur une utilisation du patrimoine génétique qui permet entre autres de produire un panel d’enzymes très large et ensuite de jouer des rôles différents dans chacune de ces cellules. La différenciation et la spécialisation cellulaire reposent donc en partie sur l’équipement enzymatique.
DM : L’intolérance au lactose Exercice 6 page 141
