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49 Catalyseenzymatique
Mots clés
Catalyse, enzymes, coenzymes, énergie d’activation, machine outil, complexe enzyme substrat
1. CONSTITUTION DES ENZYMES
Les réactions qui se déroulent dans une cellule sont toutes catalysées par des enzymes.
Certaines réactions, et non des moindres, sont catalysées par des ARN, les ribozymes
(voir le dernier paragraphe de cette fiche), mais l’immense majorité des enzymes sont
constituées de protéines.
• Masse moléculaire des enzymes
Ces protéines ont des masses moléculaires comprises entre 10 000 Da (ribonucléase A,
une seule chaîne polypeptidique : 13 700 Da) et plusieurs millions de Da ; il s’agit alors
de complexes multienzymatiques comme par exemple le complexe de la pyruvate déshydrogénase (PDC) qui est constitué de 260 chaînes polypeptidiques pour une masse
moléculaire totale de 9 500 kDa.
• Cofacteurs / Coenzymes /Groupements prosthétiques
Très souvent les enzymes sont constituées d’une protéine associée à une espèce chimique
de petite taille et de nature différente, un cofacteur. La différence essentielle entre la
protéine et le cofacteur réside dans leur stabilité thermique : le cofacteur est thermostable, alors que la protéine est thermolabile. Les cofacteurs sont très variés. Il peut s’agir
d’ions métalliques, ou de coenzymes, molécules organiques le plus souvent dérivées de
vitamines (Fiches 29, 30, 50 et 51).
Lorsque le cofacteur est fortement lié à la protéine (par exemple par covalence) on le qualifie de groupement prosthétique. C’est par exemple le cas des noyaux fer-tétrapyrroles,
parties intégrantes des cytochromes. A l’opposé, les coenzymes nicotiniques, NAD + et
NADP + (Fiche 29) passent alternativement de l’état oxydé à l’état réduit en faisant la
navette d’une enzyme à l’autre. Pour cette raison, on les qualifie de coenzymes mobiles.
2. CARACTÈRES COMMUNS AVEC LA CATALYSE CHIMIQUE
• Les catalyseurs ne sont pas modifiés par les réactions qu’ils catalysent.
Les catalyseurs entrent en contact avec les réactifs (en biochimie, les substrats) ; ils
participent activement aux réactions qu’ils catalysent, mais on les retrouve intacts une
fois la réaction terminée, tels qu’ils étaient au début.
• Les catalyseurs augmentent les vitesses car ils diminuent l’enthalpie libre d’activation (D ‡ G′).
Toutefois, ils ne modifient en rien les équilibres thermodynamiques entre les réactifs
(substrats) et les produits ; l’enthalpie libre de réaction D r G’ reste inchangée en présence de catalyseur.
9782100724185-Livre.indb 114
20/05/15 19:11
49 Catalyseenzymatique
Mots clés
Catalyse, enzymes, coenzymes, énergie d’activation, machine outil, complexe enzyme substrat
1. CONSTITUTION DES ENZYMES
Les réactions qui se déroulent dans une cellule sont toutes catalysées par des enzymes.
Certaines réactions, et non des moindres, sont catalysées par des ARN, les ribozymes
(voir le dernier paragraphe de cette fiche), mais l’immense majorité des enzymes sont
constituées de protéines.
• Masse moléculaire des enzymes
Ces protéines ont des masses moléculaires comprises entre 10 000 Da (ribonucléase A,
une seule chaîne polypeptidique : 13 700 Da) et plusieurs millions de Da ; il s’agit alors
de complexes multienzymatiques comme par exemple le complexe de la pyruvate déshydrogénase (PDC) qui est constitué de 260 chaînes polypeptidiques pour une masse
moléculaire totale de 9 500 kDa.
• Cofacteurs / Coenzymes /Groupements prosthétiques
Très souvent les enzymes sont constituées d’une protéine associée à une espèce chimique
de petite taille et de nature différente, un cofacteur. La différence essentielle entre la
protéine et le cofacteur réside dans leur stabilité thermique : le cofacteur est thermostable, alors que la protéine est thermolabile. Les cofacteurs sont très variés. Il peut s’agir
d’ions métalliques, ou de coenzymes, molécules organiques le plus souvent dérivées de
vitamines (Fiches 29, 30, 50 et 51).
Lorsque le cofacteur est fortement lié à la protéine (par exemple par covalence) on le qualifie de groupement prosthétique. C’est par exemple le cas des noyaux fer-tétrapyrroles,
parties intégrantes des cytochromes. A l’opposé, les coenzymes nicotiniques, NAD + et
NADP + (Fiche 29) passent alternativement de l’état oxydé à l’état réduit en faisant la
navette d’une enzyme à l’autre. Pour cette raison, on les qualifie de coenzymes mobiles.
2. CARACTÈRES COMMUNS AVEC LA CATALYSE CHIMIQUE
• Les catalyseurs ne sont pas modifiés par les réactions qu’ils catalysent.
Les catalyseurs entrent en contact avec les réactifs (en biochimie, les substrats) ; ils
participent activement aux réactions qu’ils catalysent, mais on les retrouve intacts une
fois la réaction terminée, tels qu’ils étaient au début.
• Les catalyseurs augmentent les vitesses car ils diminuent l’enthalpie libre d’activation (D ‡ G′).
Toutefois, ils ne modifient en rien les équilibres thermodynamiques entre les réactifs
(substrats) et les produits ; l’enthalpie libre de réaction D r G’ reste inchangée en présence de catalyseur.
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