Enzymes : structure, origine, classification
Biocatalyse ou catalyse enzymatique

1.1 Structure – coenzymes

Les enzymes sont des protéines et, à ce titre, leur structure peut être décrite en quatre étapes :

• structure primaire : c'est l'ordre d'enchaînement des acides aminés de série L, liés entre eux par une liaison de type amide, la liaison peptidique. Ce premier niveau de structure est responsable au moins indirectement des niveaux supérieurs d'organisation et ainsi de toutes les propriétés des protéines, en particulier des propriétés catalytiques des enzymes, mais aussi de la formation d'autres liaisons covalentes (modifications post-traductionnelles) ;

• structure secondaire : elle résulte de l'établissement de liaisons hydrogène entre les groupements amide (-NH) et carbonyle (-CO) du squelette peptidique. L'existence de structures secondaires vient du fait que les repliements énergétiquement favorables de la chaîne peptidique sont limités et que seules certaines conformations sont possibles. Il existe trois principales catégories de structures secondaires selon le repliement des liaisons peptidiques : les hélices (de type alpha), les feuillets (de type bêta) et les coudes ;

• structure tertiaire : la chaîne polypeptidique déjà ordonnée en structure secondaire peut se replier sur elle-même pour former une molécule de configuration spatiale bien déterminée (en général, de forme globulaire dans le cas des enzymes). Les liaisons intramoléculaires (pont disulfure, liaisons hydrogènes, liaisons ioniques, liaisons hydrophobes) responsables de la stabilité de la structure tertiaire se forment à partir des chaînes latérales des acides aminés ;

• structure quaternaire : les protéines sont souvent constituées de plusieurs sous-unités qui correspondent chacune à une chaîne polypeptidique de structure tertiaire définie. L'association de ces sous-unités entre elles par le même type de liaisons que celles rencontrées au niveau de la structure tertiaire constitue la structure quaternaire de la protéine. C'est de cette association dont dépend l'activité de la protéine.

La réaction de production d'un produit à partir d'un substrat, catalysée par une enzyme passe par la formation d'un complexe enzyme-substrat. Cette notion de couple enzyme-substrat implique que l'enzyme possède une région complémentaire par sa taille, sa forme et la nature chimique du substrat : c'est le site actif...