Définition du Complexe de Substrat enzymatique

Le complexe de substrat enzymatique est une molécule temporaire formée lorsqu’une enzyme entre en contact parfait avec son substrat. Sans son substrat, une enzyme a une forme légèrement différente. Le substrat provoque un changement de conformation, ou un changement de forme, lorsque le substrat pénètre dans le site actif. Le site actif est la zone de l’enzyme capable de former des liaisons faibles avec le substrat. Ce changement de forme peut forcer deux molécules de substrat ou plus ensemble, ou diviser des molécules individuelles en parties plus petites. La plupart des réactions que les cellules utilisent pour rester en vie nécessitent que les actions des enzymes se produisent assez rapidement pour être utiles. Ces enzymes sont directement codées dans l’ADN de l’organisme.

Le complexe de substrat enzymatique est extrêmement important pour un certain nombre de raisons. Premièrement, le complexe de substrat enzymatique n’est que temporaire. Cela signifie qu’une fois que le substrat a changé, il ne peut plus se lier à l’enzyme. Les produits sont libérés et l’enzyme est prête pour une autre molécule de substrat. Une seule enzyme peut fonctionner à plusieurs reprises des millions de fois, ce qui signifie qu’une petite quantité d’enzyme est nécessaire dans chaque cellule.

Les enzymes sont des molécules complexes, comme les petites molécules machines destinées à un seul but. Construite à partir d’une chaîne d’acides aminés, cette longue chaîne subit des interactions entre les différents acides aminés et se tord et se transforme en structures complexes. Ces structures peuvent fonctionner comme des charnières, des cales et toutes sortes d’autres formes destinées à accélérer certaines réactions. Différentes mutations donnent lieu à des formes d’enzymes légèrement différentes. Dans les mutations bénéfiques pour l’organisme, le complexe de substrat enzymatique est modifié de manière à affecter la sortie du produit ou la fonction de l’enzyme dans son ensemble. Ce changement dans l’organisme n’est bénéfique que s’il aide en quelque sorte l’organisme à se reproduire davantage.

Les enzymes sont généralement nommées d’après le substrat sur lequel elles travaillent et ont le suffixe -ase pour désigner ce sont des enzymes. Chaque enzyme a une certaine spécificité pour le substrat sur lequel elle travaille, qui détermine les molécules auxquelles elle peut se lier. Certaines molécules de structure similaire au substrat peuvent se coincer dans le site actif, car elles ne peuvent pas subir la réaction voulue par l’enzyme. Dans ce complexe de substrat enzymatique déformé, l’inhibiteur compétitif se lie à l’enzyme et inhibe son action ultérieure. D’autres inhibiteurs ne copient pas le substrat, mais modifient l’enzyme d’autres manières afin que le complexe de substrat enzymatique ne puisse pas se former.

Exemples de Complexe de Substrat enzymatique

Amylase et Amylose

L’amylose est un sucre complexe produit par les plantes. Dans notre salive se trouve une enzyme, l’amylase, utilisée pour séparer l’amylose. L’amylase utilise une molécule de substrat d’amylose et un cofacteur d’une molécule d’eau pour produire un complexe de substrat enzymatique. Le complexe réduit considérablement la quantité d’énergie nécessaire pour démarrer la réaction, ce qui augmente le temps pendant lequel elle se produit. Une molécule de sucre typique mettrait des millions d’années à se séparer, sans les actions d’enzymes telles que l’amylase.

En fait, les enzymes sont si importantes dans la digestion des aliments que nous mangeons que notre corps produit une enzyme pour presque tous les types d’aliments que le corps est prêt à consommer de manière évolutive. Les nouveaux aliments sont mal transformés, car les enzymes n’ont pas eu le temps d’ajuster leur efficacité. Par exemple, le régime alimentaire moderne des aliments transformés conduit à une épidémie d’obésité car les aliments transformés sont riches en nutriments facilement accessibles, mais uniquement aux voies utilisées pour stocker les graisses. En conséquence, une grande partie de la population souffre de maladies liées au poids. De nombreux nutritionnistes poussent pour des régimes plus naturels, à base d’aliments entiers et à base de plantes qui ont tendance à soutenir les enzymes que notre corps a naturellement développées.

Régulation allostérique des enzymes

Bien que la formation rapide du complexe du substrat enzymatique soit importante pour la plupart des réactions, dans certains cas, il est important de « désactiver” l’enzyme pour économiser de l’énergie ou des ressources. De nombreuses enzymes sont régulées de cette manière pour fournir la bonne quantité d’énergie et de produits. L’un des endroits les plus importants où cela se produit est la production d’adénosine triphosphate (ATP), ou la molécule qui fournit de l’énergie aux processus cellulaires. De nombreuses enzymes de la voie qui crée l’ATP sont inactivées par l’ATP. De cette façon, lorsque trop d’ATP est produit, l’enzyme s’arrête. C’est ce qu’on appelle l’inhibition de la rétroaction, ou la capacité de s’autoréguler. De la même manière, les enzymes peuvent être réactivées par la présence d’adénosine diphosphate ADP, un ATP qui a utilisé un groupe phosphate pour fournir de l’énergie à un processus ou à une réaction.

De nombreux processus corporels sont contrôlés de cette manière, et le complexe de substrat enzymatique dans ces cas ne peut être formé qu’avec les molécules appropriées présentes. La plupart des cofacteurs qui activent les enzymes sont des vitamines, des minéraux et d’autres molécules inorganiques présentes dans l’alimentation.

• Catalyseurs enzyme–protéine qui abaissent l’énergie d’activation et accélèrent les réactions biologiques.
• Substrat – La molécule ou l’atome sur lequel une enzyme agit.
• Énergie d’activation – L’énergie nécessaire pour qu’une réaction commence à se produire.
• Catalyseur – Toute molécule ou substance qui abaisse l’énergie d’activation d’une réaction particulière.

Quiz

1. Le monoxyde de carbone est une molécule dangereuse à inhaler. Dans votre circulation sanguine, le monoxyde de carbone peut pénétrer dans vos cellules et se lier étroitement au fer, un cofacteur d’une enzyme importante dans la production d’ATP. Sans cette fonction enzymatique, l’ATP ne peut pas être formé. Pourquoi l’enzyme ne peut-elle pas fonctionner?
A. Le complexe de substrat enzymatique ne peut pas être formé.
B. Le monoxyde de carbone empêche l’oxygène de pénétrer dans les poumons.
C. Il peut encore, une fois qu’il provoque une réaction du monoxyde de carbone.

2. Certaines enzymes produisent un seul produit à partir de deux molécules de substrat. Dans ces enzymes, les substrats sont chargés dans le site actif, le complexe de substrat enzymatique est formé et un seul produit est libéré. Ce processus peut-il se produire à l’envers, comme dans, le produit peut-il se charger dans l’enzyme et être divisé en deux produits?
A. Oui
B. Non
C. Dépend de l’enzyme

3. Lequel des éléments suivants est une enzyme?
A. Lactose
B. Lactase
C. Lactol