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Première · SVT · Chapitre 6

Les enzymes, des biomolécules aux propriétés catalytiques

Ce que tu sauras faire

  • Définir un catalyseur biologique par trois propriétés vérifiables : il accélère une réaction, il n'apparaît pas dans le bilan, il abaisse l'énergie d'activation.
  • Relier la séquence d'acides aminés d'une enzyme, sa structure tridimensionnelle et la forme de son site actif, et dire ce qu'est un complexe enzyme-substrat.
  • Distinguer la spécificité de substrat de la spécificité d'action, et démontrer l'une ou l'autre à partir d'un résultat expérimental.
  • Mesurer une vitesse initiale sur une courbe de production de produit, l'exprimer avec son unité et convertir entre U (µmol par minute) et katal.
  • Interpréter l'effet de la concentration en substrat (saturation) et celui de la concentration en enzyme (proportionnalité), et ne jamais confondre les deux.
  • Expliquer l'effet de la température et du pH par la structure de la protéine, et distinguer une perte d'activité réversible d'une dénaturation irréversible.
  • Relier un allèle à une enzyme modifiée, puis à un phénotype, en passant explicitement par la structure du site actif.
  • Reconnaître un inhibiteur compétitif à partir de données expérimentales et citer un exemple de médicament agissant sur une enzyme.

Au programme du chapitre

  1. Le problème : la cellule fait vite, et à froid, ce que la chimie fait lentement
  2. Une démarche pour le démontrer : la catalase de la pomme de terre
  3. Ce qui fait l'enzyme : une protéine, une forme, un site actif
  4. La double spécificité, et comment on la démontre
  5. Mesurer l'activité d'une enzyme : vitesse initiale, unités, saturation
  6. Température et pH : une protéine repliée, donc une protéine fragile
  7. Du gène à l'enzyme, et de l'enzyme au phénotype
  8. Quand une molécule prend la place du substrat : les inhibiteurs
  9. Raisonner juste : le finalisme, erreur numéro un en SVT

Exercices corrigés

Exercice 1

Un élève écrit : « la catalase permet la décomposition de l'eau oxygénée ». Que faut-il corriger dans cette phrase, et pourquoi la correction n'est-elle pas un simple détail de vocabulaire ?
Un coup de pouce
Demande-toi ce qui se passe dans une bouteille d'eau oxygénée oubliée pendant deux ans.
Voir la correction pas à pas
Il faut écrire que la catalase accélère la décomposition du peroxyde d'hydrogène. La décomposition est possible sans elle : elle a lieu spontanément, mais très lentement, ce que montre le vieillissement d'une bouteille d'eau oxygénée. Ce n'est pas un détail : dire « permet » laisse croire qu'une enzyme rend possible une réaction impossible, c'est-à-dire qu'elle fournirait de l'énergie à la réaction. Or une enzyme ne modifie ni le bilan ni le niveau d'énergie des réactifs et des produits : elle abaisse seulement l'énergie d'activation, donc le temps nécessaire.

Exercice 2

Une enzyme humaine perd toute activité après un passage à 100 °C, mais en retrouve après un séjour à 4 °C. Comment expliquer que la température agisse dans un cas de façon irréversible et dans l'autre de façon réversible ?
Un coup de pouce
Distingue ce qui ralentit les molécules de ce qui détruit le repliement de la chaîne.
Voir la correction pas à pas
Le froid ralentit l'agitation des molécules : les rencontres entre enzyme et substrat sont plus rares, donc la vitesse est faible, mais le repliement de la protéine est intact. Ramenée à 37 °C, l'enzyme retrouve son activité : l'effet est réversible.
La chaleur excessive, elle, rompt les liaisons faibles qui maintenaient le repliement de la chaîne d'acides aminés. La protéine se déplie, le site actif perd la forme qui le rendait complémentaire du substrat, et le refroidissement ne rétablit pas ce repliement : l'effet est irréversible. Un seul et même facteur agit donc de deux façons distinctes, l'une sur la fréquence des rencontres, l'autre sur la structure de la protéine.

Les pièges à éviter

  • Écrire que l'enzyme « permet » la réaction.
  • Expliquer le palier de la courbe de saturation par l'épuisement du substrat.
  • Confondre la courbe « vitesse en fonction du substrat » et la courbe « vitesse en fonction de l'enzyme ».
  • Écrire que l'enzyme « meurt » ou qu'elle est « tuée » par la chaleur.

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