Les Enzymes et la Catalyse enzymatique

DeltaX9X · février 22, 2022

Les Enzymes et la Catalyse enzymatique

I/ Historique :

Cf lien N° 1.

II/ Définition

Les enzymes sont des bio-molécules (majoritairement des protéines) qui agissent comme des catalyseur de réactions chimiques. Cela signifie qu’elles augmentent la vitesse d’une réaction chimique. ( http://www.facmedtananarive.org/pdf/infos/paces/UE1-S1-STRUCTURE-FONCTION-BIOMOLECULES-2016.pdf )

Les enzymes ne sont pas consommées lors de la réaction chimique et peuvent être réutilisés pour d’autres réactions en suite....

Un catalyseur est spécifique d'un type de réaction, c'est-à-dire qu'un même catalyseur ne peut pas être efficace pour toutes les réactions chimiques.

Une enzyme agit en abaissant l'énergie d'activation d'une réaction chimique, ce qui accroît la vitesse de réaction. L'enzyme n'est pas modifiée au cours de la réaction.

Les enzymes permettent à des réactions de se produire des millions de fois plus vite qu'en leur absence

Une des enzymes des plus importantes est la cellulase :

ENZYMOLOGIE GENERALE

En enzymologie, on désigne par substrat enzymatique toute molécule subissant une réaction chimique catalysée par une enzyme (ex : l'amidon est hydrolysé par l'amylase en glucose).

( https://fr.wikipedia.org/wiki/Substrat_enzymatique ).

III/ Co-enzymes :

Une co-enzyme est une molécule indispensable au fonctionnement de certaines enzymes. Elle est de petite taille comparée à celle de l’enzyme. Une co-enzyme est une molécule organique (non protéique).
Elle peut rester liée à l’enzyme de façon indissociable (groupement prosthétique) ou être dissociée après la réaction (cosubstrat). Une co-enzyme n’a pas d’effet en absence d’une enzyme.
Elle réduit la putréfaction et prévient ainsi l'apparition de différentes maladies.

IV/ Le catalyseur en chimie

Un catalyseur est spécifique d'un type de réaction, c'est-à-dire qu'un même catalyseur ne peut pas être efficace pour toutes les réactions chimiques. Un catalyseur a pour effet de modifier la nature même des étapes qui permettent de passer des réactifs aux produits. Cependant, il n'est capable de modifier ni le sens de l'évolution du système, son état d’équilibre.

Il influe uniquement sur la cinétique chimique, en accélérant une réaction ou en permettant de privilégier une réaction par rapport à une autre Un catalyseur est spécifique d'un type de réaction, c'est-à-dire qu'un même catalyseur ne peut pas être efficace pour toutes les réactions chimiques.

III/ Les enzymes végétales :

Les plus importantes sont au nombre de cinq :

1/ La cellulase :

https://www.google.com/search?q=La+cellulase&rlz=1C1FHFK_frFR960FR961&oq=La+cellulase&aqs=chrome..69i57j69i60l2&sourceid=chrome&ie=UTF-8

Methode two-step-test ( test en deux étapes successives )

https://www.canna.com.au/videos/cannazym_two_step_test

Expérience I : Eau H2O Vs Cannazym

Expérience II : Eau + compote de pomme Vs Cannazym + compote de pomme

La biomasse lignocellulosique (BLC) est composée de cellulose, d’hémicellulose et de lignine. Ces trois polymères de la paroi cellulaire végétale (végétaux, bois, paille) sont étroitement associés entre eux, formant ainsi une matrice rigide difficile à déstructurer. La cellulose est le constituant le plus important (30 à 60 % de la matière sèche).

La teneur en hémicelluloses varie d’un végétal à l’autre (entre 10 et 40 %), la lignine se situant entre 5 et 30 %.

Une cellulase est une enzyme qui peut décomposer la cellulose.
Elles sont produites typiquement par des bactéries, levures et des protozoaires, qui jouent un rôle majeur dans la transformation de la matière organique végétale en humus dans le sol. Ces cellulases diviseront les chaines de sucres en chaînes plus petites qui seront plus faciles à assimiler par la plante. Pour fabriquer ces enzymes.

Il existe une technique simple afin de comparer deux produits à base d’enzymes.

La cellulose étant le principal constituant du bois et le bois le premier constituant du papier, vous pourrez par exemple mettre plusieurs gobelets avec des solutions à base d’enzymes différentes dans chaque gobelet, puis vous mettrez un morceau de papier identique en taille et en poids dans chaque gobelet. Le gobelet dans lequel se dissoudra le papier sera celui avec le plus grand nombre d’enzymes et avec les enzymes de meilleures qualités.

Les enzymes s’utiliseront aussi bien en terre comme en hydroponie, en fibre de coco et en aéroponie. En hydroponique, les enzymes sont quasiment indispensables ; l’utilisation d’enzyme dans la solution nutritive accroit la vitesse de dégradation de la matière organique morte dans le substrat ce qui réduira d’autant l’installation de micro-organismes pathogènes. Pour des cultures en terre, il sera recommandé de d’abord profiter de l’apport de champignons bénéfiques comme les trichodermas et les champignons mycorhiziens avant d’inoculer les enzymes.

2/ Hemicellulase :

On les appelle aussi bien Hémicellulases que pentosanases
En général, le terme hémicellulose correspond à la partie insoluble dans l’eau, pentosane à la fraction soluble.
Ce sont des enzymes natifs de la farine.

3/ Les Amidases

Cette enzyme appartient à la famille des hydrolases, ceux agissant sur les liaisons carbone-azote autres que les liaisons ( peptidiques Wikipedia - Encyclopédie site:fr.wikiqube.net ).

Les amidases contiennent un conservé tronçon d'environ 130 acides aminés connu sous le nom de AS séquence. Ils sont répandus, se trouvant dans les deux procaryotes et eucaryotes. COMME enzymes catalyser le hydrolyse de amide obligations (CO-NH2), bien que la famille ait largement divergé en ce qui concerne substrat spécificité et fonction. Néanmoins, ces enzymes conservent une structure alpha / bêta / alpha centrale, où les topologies des moitiés N- et C-terminales sont similaires. Les enzymes AS ont de manière caractéristique un hautement conservé Région C-terminale riche en sérine et résidus de glycine, mais dépourvus de l'acide aspartique et histidine résidus, ils diffèrent donc de la sérine classique hydrolases. ( enzymesWikipedia - Encyclopédie site:fr.wikiqube.net ).

4/ La Xylanase

Ces enzymes interviennent donc dans la dégradation de l'hémicellulose, l'un des constituants principaux des parois cellulaires chez les plantes.

Le xylane est un polysaccharide appartenant à la famille des hémicelluloses, ces derniers composants la paroi cellulaire des végétaux. Le xylane est présent dans les fibres alimentaires et correspond à un polymère glucidique de xylose.

Il est dégradé par des enzymes appelées xylanases.

Ces enzymes appartiennent à la famille des glycosides hydrolases.

Elles ont besoin de molécules d’eau pour fonctionner.

La xylanase dégrade le xylane et entraîne la libération de xylose : un ose (monosaccharide) à cinq carbones.

5/ Les Beta-glucosides

Une β-glucosidase est une glycoside hydrolase qui agit sur les liaisons osidiques dans lesquelles le glucose est engagé dans une liaison bêta, ce qui la différencie de l'α-glucosidase.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Bêta-glucosidase.

IV/ Le site actif des enzymes :

Le site actif est constitué d’acides aminés plus ou moins éloignés dans la structure primaire de la protéine. La molécule de substrat se fixe sur le site actif de l’enzyme et c’est là que se déroule la réaction. Il est constitué :

- un site de reconnaissance, constitué de quelques acides aminés, qui intervient dans la formation du complexe enzyme-substrat ;

- un site catalytique, constitué de 2-3 acides aminés, qui intervient dans la réaction biochimique Pour agir les enzymes se lient de manière transitoire au substrat au niveau du site actif (= région de l’enzyme où s’effectue la catalyse). La formation du complexe enzyme-substrat est indispensable au démarrage de la réaction chimique, c’est au sein de ce complexe que se produit la formation d’un produit de réaction P. Le complexe ES est temporaire et se dissocie dès que la réaction est terminée, l’enzyme est alors libérée et pourra se fixer sur une autre molécule de substrat.

Certaines propriétés des enzymes sont liées à leur nature biologique :

Comme toute protéine, elles possèdent une forme tridimensionnelle caractéristique.

L’enzyme possède une zone en creux, appelée site actif et capable de fixer le substrat et de catalyser la réaction. Tout facteur modifiant la structure de la protéine enzymatique modifie + ou - complètement son activité.... - elles sont dénaturées par une forte élévation de température et moins inactives à basse température.

Du fait de leur nature protéique, elles possèdent une double spécificité ( substrat, réaction) et sont sensibles aux conditions de milieu (pH, température). Pour poursuivre et mettre en relation avec la partie génotype/phénotype, il faudrait envisager l’équipement enzymatique d’une cellule et son relation avec l’expression du génotype.

Voila La raison pour laquelle j'insiste lourdement sur le fait qu'il est préférable de contrôler son ph terre ou pas terre.

V/Sources :

A/http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/4EnzymologieLicence/1COURS1/111Cours.html

B/ http://maitres.snv.jussieu.fr/agreginterne/89/1enzymes.pdf

C /http://univ.ency-education.com/uploads/1/3/1/0/13102001/pharm2an16_bioch-enzymologie.pdf

D/ http://www.facmedtananarive.org/pdf/infos/paces/UE1-S1-STRUCTURE-FONCTION-BIOMOLECULES-2016.pdf

E/ https://cbzinsou.pagesperso-orange.fr/PDFDocuments/Chapitre 2.pdf

F/ https://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_d'enzymes

G/ https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)48828-3/pdf

H/ http://mcours.net/cours/pdf/scien1/Biochimie_structurale_ENZYMES_COENZYMES_dxcfs.pdf

I/ https://blogpeda.ac-bordeaux.fr/svtpapeclement/files/2020/11/TP8_Les-enzymes_des-catalyseurs-biologiques_correction.pdf

Fin du tutoriel.