Chacun des billions de cellules de votre corps dépend de milliers de réactions chimiques. Les réactions chimiques qui se produisent à l'intérieur de votre corps pourraient avoir lieu dans un tube à essai, mais elles se produiraient beaucoup plus lentement – trop lentement pour soutenir les activités d'un organisme vivant.
Enzymes sont des protéines dans les organismes vivants qui aident les réactions chimiques. Leur capacité à fonctionner et la vitesse à laquelle ils travaillent sont influencés par plusieurs facteurs. Certains de ces facteurs sont d'autres produits chimiques.
Comment fonctionnent les enzymes
Les réactions chimiques impliquent la rupture et la formation de liaisons entre les atomes. Briser les liaisons des produits chimiques initiaux - les réactifs - prend de l'énergie. C'est ce qu'on appelle l'énergie d'activation. Les enzymes sont des protéines qui s'accrochent aux réactifs et les orientent de telle sorte que l'énergie d'activation soit plus faible. Les réactifs sont aussi appelés substrats.
Une enzyme agit pour lier des substrats à des emplacements spécifiques appelés sites actifs. Les sites actifs sont façonnés de manière à leur permettre de s'accrocher à des substrats spécifiques. Le complexe enzyme-substrat lié permet aux réactifs de rompre plus facilement leurs liaisons et d'en former de nouvelles dans le produit.
Ensuite, le produit est libéré de l'enzyme.
Produits chimiques qui aident les réactions chimiques: cofacteurs
La forme du site actif est ce qui permet aux enzymes de fonctionner. Si le site actif est déformé, le substrat ne se liera pas et la réaction ne sera pas facilitée. Certaines enzymes nécessitent des types de produits chimiques appelés cofacteurs pour prendre la forme appropriée.
Les cofacteurs peuvent être sous la forme d'atomes inorganiques ou de molécules organiques. Des exemples de cofacteurs incluent un atome de zinc ionisé – un atome qui a perdu quelques électrons – qui est nécessaire dans l'enzyme alcool déshydrogénase, utilisée pour métaboliser l'alcool.
La molécule nicotinamide adénine dinucléotide est un cofacteur moléculaire organique commun, et est également appelée un coenzyme. Il participe souvent à des réactions qui nécessitent le transfert d'atomes d'hydrogène ou d'ions. Les coenzymes et les cofacteurs inorganiques peuvent être nécessaires pour qu'une enzyme fonctionne, et s'il n'y en a pas assez, la vitesse de réaction globale sera lente.
Produits chimiques qui favorisent les réactions chimiques: substrats
Chaque enzyme a une fonction spécifique. Une enzyme qui divise une molécule de fructose en deux parties ne peut pas être utilisée pour libérer de l'oxygène de des globules rouges. Pour qu'une réaction se produise, l'enzyme et le substrat doivent être présents. La vitesse de réaction peut être limitée par un manque d'enzyme ou de substrat.
En d'autres termes, s'il y a beaucoup de substrat dans une cellule et pas beaucoup d'enzymes, l'ajout d'enzymes augmentera la vitesse de réaction. Inversement, s'il y a beaucoup d'enzymes et peu de substrat, l'ajout de substrat augmentera la vitesse de réaction. Cependant, ajouter plus de substrat lorsqu'il y a beaucoup de substrat et peu d'enzymes (ou ajouter plus d'enzymes dans le cas contraire) n'augmentera pas la vitesse de réaction.
Taux de réaction plus rapides
La vitesse réelle d'une réaction catalysée par une enzyme ne change pas. C'est-à-dire que le temps entre la liaison du substrat et la libération du produit est le même pour chaque type particulier d'enzyme. Quand on parle d'accélérer l'action d'une enzyme, on entend augmenter le nombre d'enzymes participant activement aux réactions chimiques afin que le nombre total de réactions augmente.
Par exemple, s'il n'y a pas assez zinc pour correspondre à tout un type spécifique d'enzyme de traitement de l'ADN dans une cellule, l'ajout de plus de zinc augmentera la vitesse de réaction en permettant à plus d'enzymes d'être actives.
La même chose avec l'ajout de plus de substrat ou plus d'enzymes: l'action est accélérée en permettant à plus d'enzymes de catalyser des réactions chimiques, et non en accélérant une enzyme en particulier.