Structure et fonction d'une enzyme

Une enzyme est une protéine qui facilite un processus métabolique cellulaire en abaissant les niveaux d'énergie d'activation (Ea) afin de catalyser les réactions chimiques entre les biomolécules. Certaines enzymes réduisent l'énergie d'activation à des niveaux si bas qu'elles inversent en fait les réactions cellulaires. Mais dans tous les cas, les enzymes facilitent les réactions sans être altérées, comme la façon dont le carburant brûle lorsqu'il est utilisé.

Pour que des réactions chimiques se produisent, les molécules doivent entrer en collision dans des conditions appropriées que les enzymes peuvent aider à créer. Par exemple, sans la présence d'une enzyme appropriée, les molécules de glucose et les molécules de phosphate dans le glucose-6-phosphate resteront liées. Mais lorsque vous présentez le enzyme hydrolase, les molécules de glucose et de phosphate se séparent.

Le poids moléculaire typique d'une enzyme (le poids atomique total des atomes d'une molécule) varie d'environ 10 000 à plus d'un million. Un petit nombre d'enzymes ne sont pas en fait des protéines, mais se composent plutôt de petites molécules d'ARN catalytiques. D'autres enzymes sont des complexes multiprotéiques qui comprennent plusieurs sous-unités protéiques individuelles.

Alors que beaucoup les enzymes catalysent les réactions en eux-mêmes, certains nécessitent des composants non protéiques supplémentaires appelés «cofacteurs», qui peuvent être des ions inorganiques tels que Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ou Zn²⁺, ou ils peuvent être constitués de molécules organiques ou métallo-organiques appelées "coenzymes".

La majorité des enzymes sont classées dans les trois catégories principales suivantes, en fonction des réactions qu'elles catalysent:

• Oxydoréductases catalyser les réactions d'oxydation dans lesquelles les électrons se déplacent d'une molécule à l'autre. Un exemple: l'alcool déshydrogénase, qui convertit les alcools en aldéhydes ou cétones. Cette enzyme rend l'alcool moins toxique car il le décompose et joue également un rôle clé dans le processus de fermentation.
• Transferases catalyser le transport d'un groupe fonctionnel d'une molécule à l'autre. Les principaux exemples incluent les aminotransférases, qui catalysent la dégradation des acides aminés en éliminant les groupes amino.
• Hydrolase les enzymes catalysent l'hydrolyse, où les liaisons simples sont brisées lors de l'exposition à l'eau. Par exemple, la glucose-6-phosphatase est une hydrolase qui élimine le groupe phosphate du glucose-6-phosphate, laissant le glucose et H3PO4 (acide phosphorique).

Trois enzymes moins courantes sont les suivantes:

• Lyases catalyser la rupture de diverses liaisons chimiques par des moyens autres que l'hydrolyse et l'oxydation, formant souvent de nouvelles doubles liaisons ou structures cycliques. La pyruvate décarboxylase est un exemple de lyase qui élimine le CO2 (dioxyde de carbone) du pyruvate.
• Isomérases catalyser les changements structurels dans les molécules, provoquant des changements de forme. Un exemple: la ribulose phosphate épimérase, qui catalyse l'interconversion du ribulose-5-phosphate et du xylulose-5-phosphate.
• Ligases catalyser la ligature - la combinaison de paires de substrats. Par exemple, les hexokinases sont une ligase qui catalyse l'interconversion du glucose et de l'ATP avec le glucose-6-phosphate et l'ADP.

Les enzymes ont un impact sur la vie quotidienne. Par exemple, les enzymes présentes dans les détergents à lessive aident à dégrader les protéines responsables des taches, tandis que les lipases aident à dissoudre les taches de graisse. Les enzymes thermotolérantes et cryotolérantes fonctionnent à des températures extrêmes et sont par conséquent utiles pour l'industrie processus où des températures élevées sont nécessaires ou pour la biorestauration, qui se produisent dans des conditions difficiles, comme L'arctic.

Dans l'industrie alimentaire, les enzymes convertissent l'amidon en sucre, afin de fabriquer des édulcorants à partir de sources autres que la canne à sucre. Dans l'industrie du vêtement, les enzymes réduisent les impuretés du coton et réduisent le besoin de produits chimiques potentiellement nocifs utilisés dans le processus de tannage du cuir.

Enfin, l'industrie des plastiques cherche continuellement des moyens d'utiliser des enzymes pour développer des produits biodégradables.