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Enzymes
et catalyse biologique
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enzymes, catalyseurs biologiques, sont essentielles pour la vie. Connaître
comment une enzyme assure la catalyse renvoie à l'élucidation
de son mécanisme qui implique le contact du substrat avec l'enzyme
à travers les acides aminés du 'site actif'. Le suivi
de la catalyse homogène permet d'élucider en détail
le comportement de l'enzyme et déterminer les paramètres
cinétiques correspondants. Les applications des enzymes sont
tributaires de la mise au point de thechniques de purification adéquates.
Enzymes. Définitions Les enzymes sont des protéines (materiaux-protéines) qui assurent la catalyse biologique. Elles accélèrent les réactions métaboliques d'un organisme vivant. Il y'a au moins une enzyme différente par réaction catalysée, ce qui représente des milliers d'enzymes par organisme. Les enzymes sont réparties sur des organites cellulaires différents et peuvent, ainsi, être qualifiées de "enzymes marqueurs". On distingue: * Enzymes extracellulaires (ou exoenzymes) : elles sont synthétisées à l'intérieur de la cellule, puis sécrétées dans l'espace extracellulaire. * Enzymes intracellulaires : elles sont synthétisées et utilisées entièrement à l'intérieur de la cellule où elles sont généralement liées à des particules subcellulaires ou membranes intracellulaires rendant leur extraction plus difficile. L'extraction et la purification des enzymes restent liées aux techniques de séparation utilisées. Ainsi, dans une dizaine d'années environ et grâce à la chromatographie d'affinité, le nombre d'enzymes isolées est passé de 1300 en 1968 à plus de 3000 enzymes en 1992 et continu d'augmenter (voir Tableau évolutif). Enzymes. Impacts des techniques de séparation sur la purification et la caractérisation 1833
(Payen
& Persoz): Précipitation par l'alcool. Première
préparation enzymatique (extrait acqueux d'orge germé). 1926
(Sumner) Cristallisation de l'uréase et établissement de
la nature protéique des enzymes. |
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1935
(Adams & Holms) Introduction des résines
échangeuses d'ions dans les procédés de purification.
1947
Début des techniques de filtration
sur gel de Sephadexet électrophorèse.
Plus de 200 enzymes isolées. 1992 : 3196 enzymes purifiées (Weeb, 1992 : EC enzyme nomenclature : recommandations of the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology, San Diego, Ca, Academic Press. |
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Enzymes. Applications Les enzymes interviennent dans les bioconversions qui font partie des biotechnologies blanches (white biotechnology) visant les productions industrielles. Parmi les applications commeriales des enzymes, on peut citer les productions de lessives (lipases et protéases) et de sirop de fructose à partir d'amidon provenant du maïs (amylase et glucose isomérase). Parmi les avantages des enzymes, les taux réactionnels élevés, une fois comparés à ceux des réactions non catalysées (les enzymes sont 10 puisance 10 fois plus rapides). Parmi les inconvéniens des enzymes, on note la coût élevé, solubilité limitée dans les solvants, dépendance aux cofacteurs et coenzymes, spécificité trop élevée et instabilité. |
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L'utilisation des enzymes immobilisées tend à éliminer certains désavantages d'application.
Enzymes. Catalyseurs biologiques Une enzyme est une protéine qui transforme des substrats en des produits (acte de catalyse) dans un temps déterminé. Avant d'aborder la fonction d'une enzyme (catalyse biologique), il est recommandé de faire une idée sur les structures qui sont derière cette fonction. Il s'agit en premier lieu du site actif (site catalytique). Le comportement cinétique (transformation des substrats en fonction du temps) peut différer d'une enzyme à l'autre. En plus, les modulateurs de l'activité enzymatiques sont à considérer. Ils peuvent agir comme inhibiteurs ou activateurs. La compréhension des des interactions enzyme-modulateurs permet de bien assimiler les mécanismes des réactions enzymatiques à deux substrats. Certaines enzymes présentent des particularités structurale et fonctionnelles. En effet, en plus d'un site actifs, ces enzymes possèdent un site régulateur. Ces enzymes intervenant dans la régulation des chaînes métaboliques sont qualifiées d'enzymes allostériques. Ces aspects sont résumés dans le SOMMAIRE. |
QCM, Exercices et examens .
QCM-Enzymes. Structure et fonction (bases) |
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Les secrets du mentalisme ---- Lecture Eclair ---
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| Enzymes et catalyse biologique | ||
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