Posez-vous des questions :
- Pourquoi l’herbe ne pousse-t-elle pas en hiver ?
- Pourquoi n’y a-t-il pas d’insectes en hiver ?
- Que sont ces détergents aux multi-enzymes qui dévorent les tâches ?
- Pourquoi après doit-on prendre des enzymes après une ablation du Pancréas ?
Introduction:
Depuis 1812, on sait que certaines substances sont capables d’accélérer des réactions chimiques. Ce type de substance chimique est appelée catalyseur.Les catalyseurs connus à l’époque étaient des métaux comme le platine.
On n’en connaissait pas chez les êtres vivants.
En 1830, deux chimistes français, Payen et Persoz démontrèrent qu’une substance extraite de l’orge germé était capable de provoquer la dégradation de l’amidon dans des conditions compatibles avec la vie.
Et cette réaction se faisait à une vitesse bien supérieure à celle obtenue par les moyens de la chimie. Trois ans plus tard, ils isolèrent la substance. Ils montrèrent qu’une substance similaire est présente dans la salive !
Il existe donc des catalyseurs chez les êtres vivants !
C’était la première enzyme qu’on appela alors « diastase ». L’existence des enzymes était ainsi mise en évidence même si le nom fut créé seulement en 1878 par W. Kühne.
Notre but est de comprendre pourquoi les enzymes sont si efficaces et si rapides pour réaliser une réaction chimique.
1-Les enzymes, des catalyseurs biologiques
Voir le TP digestion des frites, purée ou pâtes.
À retenir :
Les enzymes sont des catalyseurs de réactions chimiques. Et comme les enzymes sont uniquement fabriquées par des cellules, on dit que ce sont des BIOCATALYSEURS.
Ce qui veut dire que la vitesse à laquelle se réalise ces réactions chimiques est beaucoup plus grande avec l’enzyme que sans l’enzyme.
Qu’est-ce qui explique cette efficacité des enzymes ?
2-La spécificité des enzymes
2.1- Mise en évidence de la spécificité enzyme-substrat
L’amidon synthétase lie glucose à un autre glucose pour former de l’amidon dans le tubercule de pomme de Terre. Mais cette réaction n’a lieu qu’avec un glucose 1-P et non avec du glucose sans phosphate. Ceci montre le degré de spécificité d’une enzyme à un seul type de substrat. C’est spécificité qui explique l’efficacité des enzymes.
2.2-Une relation clé-serrure
À retenir :
La structure tridimensionnelle de la molécule d’enzyme lui permet d’interagir avec un seul substrat. Il existe une relation de type clé-serrure entre l’enzyme et son substrat.
Cette structure tridimensionnelle explique les spécificités de substrat mais aussi d’action. Une enzyme ne catalyse qu’une seule action: on parle de double spécificité: de substrat et d’action. Exemple : la photolyase ne catalyse que la réparation des dimères de thymine.
A la fin de la réaction, l’enzyme est de nouveau prête à catalyser une autre réaction.
Quels sont les facteurs qui agissent sur le fonctionnement d’une enzyme ?
3-Le mode d’action des enzymes
https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/diastase2
À retenir :
La courbe « concentration en produit = f(temps) permet de calculer la vitesse initiale de la réaction enzymatique. Puis, le tracé de la courbe « vitesse initiale = f(concentration en substrat) » permet de constater l’existence d’un plateau. Ce plateau témoigne de la saturation de l’enzyme en substrat. Il met donc en évidence la formation d’un complexe enzyme substrat nécessaire à la réaction chimique.
Toute enzyme possède des optimums de fonctionnement :
- pH,
- température
- et concentration en substrat.
4-La spécialisation cellulaire, une expression génétique d’enzymes
Les cellules du foie sont appelées hépatocytes. Après un repas riche en glucose, le foie va stocker du glucose. Ainsi, le foie évite que vous ne fassiez une hyperglycémie. On dit que le foie une organe régulateur de la glycémie. Et entre 2 repas, c’est l’inverse. Le foie déstocke du glucose.
Question : à l’aide des deux documents, montrez que l’équipement enzymatique des cellules du foie est un marqueur de leur spécialisation.
À retenir :
Dans des cellules des pomme de terre, il n’y pratiquement que de l’amidon synthase qui est fabriquée. Cette fabrication est le fruit de l’expression du gène de l’amidon synthase. Le foie est un organe de stockage et de déstockage du glucose sous forme de glycogène. Les cellules du foie fabrique donc les enzymes nécessaires à ce phénomène.
Par conséquent, ce qui explique la spécialisation d’une cellule et du tissu auquel elle appartient c’est l’expression génétique des enzymes nécessaires à la fonction de ce tissu.
Conclusion:
Les enzymes sont donc les outils de la cellule. Les enzymes, qui sont des protéines, résultent de l’expression du patrimoine génétique; une mutation peut entrainer le non-fonctionnement de l’enzyme et par conséquent une maladie dite génétique ( comme le xeroderma pigmentosum)
Schémas à connaitre:
Un logiciel pour découvrir les conditions d’action:
https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/diastase2
Testez-vous :
Travaux pratiques :
Documents de cours (extraits de « Biologie » de Neil Campbell):
Notion d’optimum de fonctionnement:
Les enzymes, des protéines comme les autres :
Le xéroderma pigmentosum est une maladie qui se traduit pas une hypersensibilité de la peau aux U.V. Les enzymes de réparation des dimères de thymine formés par les U.V ne fonctionnent pas: on cherche à savoir pourquoi. Chez un individu sain, l’enzyme s’appelle XPfnorm ; chez des individus malades, les enzyme s’appellent XPf1, 2, 3…
Traduire les séquences des protéines XPfnorm, XPf1 et XP2 à l’aide du logiciel Anagène :
- Banque de séquence; Première S; Genotype; Complexité des relations génotype-phénotype; Xeroderma; Plusieurs génotypes pour un même phénotype;
Sachant que XPfnorm est une enzyme qui corrigent les effets des rayons U.V et que ces deux variantes XPf1 et XPf2 ne corrigent pas ces effets, proposez une hypothèse expliquant le non-fonctionnement des enzymes XPf1 et XPf2.
Étude sur l’amylase:
D’après Magnard.
1ere_Spe_cialite__SVT_enzymo_et_evolution_Se_lection_naturelle_chez_la_droso
