Leçons de niveau 12

Enzyme, phénotype et génotype/Spécificité de l'enzyme et conformation spatiale

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Spécificité de l'enzyme et conformation spatiale
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Chapitre no 4
Leçon : Enzyme, phénotype et génotype
Chap. préc. :Synthèse et hydrolyse enzymatiques
Chap. suiv. :La spécificité enzymatique
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Enzyme, phénotype et génotype/Spécificité de l'enzyme et conformation spatiale
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Activation du ou des substrats[modifier | modifier le wikicode]

Les enzymes fixent leur(s) substrat(s) car elles présentent à leur surface, une zone d'affinité spécifique avec chacun d'eux : chacune de ces zones est appelée site actif (ou poche catalytique) du substrat pouvant être fixé par elle.

La position des sites d'activation doit être superficielle pour recevoir le substrat même si une partie du site s'enfonce plus profondément dans l'enzyme.

Lorsqu'un substrat est lié à l'enzyme, le substrat est activé et l'opération de fixation est l'activation du substrat.

Il faut comprendre qu'un substrat libre dans la cellule ne peut intervenir dans la réaction biochimique. Dès qu’il est associé à l'enzyme, il peut intervenir et même ne manquera pas d'intervenir dans cette réaction biochimique : de sa position libre qui l'exclut de la réaction biochimique à celle liée à l'enzyme qui va le conduire à subir la réaction constitue bien une activation avec passage d'un état libre à un état activé.

Un site d'activation doit être en mesure de fixer un substrat mais dans une position précise : cette position précise devant lui permettre de subir la réaction biochimique. Ce placement du substrat lors de l'activation sera mieux détaillé dans le paragraphe suivant. S'il y a une position à respecter, cela implique que :

  • la liaison entre l'enzyme et le substrat se fasse par une même partie du substrat, le pôle d'activation du substrat, qui correspond à une disposition spatiale particulière d'atomes donnés dans une partie de la molécule,
  • l'enzyme ait une partie de sa molécule, le site d'activation pour le substrat, capable, d'une part, de recevoir le pôle d'activation du substrat et, d’autre part, d’établir avec lui une ou des liaisons - transitoire(s) - puisque les produits dès qu’ils auront été formés devront être libérés,
  • le site d'activation de l'enzyme ait une position telle que, après activation du substrat, celui-ci se retrouve dans une position donnée par rapport aux autres substrats et, par là, aux autres sites d'activation de l'enzyme pour que les substrats activés soient dans la position les uns par rapport aux autres permettant la réaction biochimique catalysée par l'enzyme.

Chaque site d'activation a donc une configuration précise correspondant au pôle d'activation du substrat. Les enzymes étant des protides, ce site d'activation devra présenter une structure primaire donnée qui donnera une structure secondaire qui devra permettre l'installation d'une structure tertiaire constituant le site d'activation.

Quelle que soit la taille de l'enzyme en question, il est important de noter que c’est uniquement cette petite zone de haute affinité représentée par une petit nombre d'acides aminés qui est responsable de chaque site d'activation.

Mais comme la position du site d'activation par rapport à l’ensemble de l'enzyme et des autres sites d'activation dépend de la structure tertiaire voire de la structure quaternaire de l'enzyme, c’est bien les structures de l'enzyme qui contrôlent et déterminent son activité.

Les acides aminés dont la position dans la structure primaire doit être impérativement respectée, comprenant ceux des sites d'activation et ceux qui les maintiennent dans leur position relative particulière, sont souvent en nombre important. Ce point sera repris dans la liaison phénotype / génotype (de la leçon "Enzyme, phénotype et génotype") puisque c’est l'information génétique correspondant à l'enzyme qui est à l'origine de sa structure primaire, elle-même à l'origine des structures supérieures qui sont responsables de l'agencement spatial de chacun des sites d'activation et de leur position.

À ce niveau sera retenu que :
L'information génétique correspondant à l'enzyme détermine la structure de l'enzyme et, par elle, son action dans le cadre de l'activité cellulaire.

Activation de l'enzyme[modifier | modifier le wikicode]

Quand une enzyme aura activé tous ses substrats et qu'elle aura capté de l'ATP (ou de l'ADP), alors elle pourra agir en provoquant la réaction biochimique qu'elle catalyse. Étant prête à agir l'enzyme qui a fixé ses substrats et qui dispose d'énergie contenue dans l'ATP (ou l'ADP) est dans un état activé. L'activation d'une enzyme se fait en plusieurs étapes qui peuvent se dérouler dans des ordres différents mais l'activation de l'enzyme ne sera réelle que quand elles se seront toutes déroulées.

L'activation d'un substrat ne présente qu'une étape, alors que celle de l'enzyme en présente plusieurs. Ceci permet d’insister sur le fait que l'activation d'un substrat pour une enzyme n'active pas pour autant l'enzyme sauf si l'activation du substrat est la dernière étape de l'activation de l'enzyme. Si une activation de substrat ne peut se faire (par un site d'activation altéré ou par l'absence du substrat) l'enzyme ne pourra jamais être activée et ainsi la réaction ne pourra se dérouler. Nous retrouverons ces notions dans le chapitre décrivant le passage du phénotype au génotype de la leçon "Enzyme, phénotype et génotype" en ce qui concerne le site d'activation altéré, et dans un chapitre suivant de cette leçon avec les facteurs limitants pour l'absence d'un substrat.