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LES ENZYMES

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Les enzymes : des biocatalyseurs

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Expérimentalement, on va chercher à remettre en évidence la nature et le rôle des enzymes, molécules produites par les êtres vivants.

 

Exemple de l’hydrolyse progressive de l’amidon

L’amidon est une molécule qui se trouve notamment dans l’alimentation (pâtes, pommes de terre, riz, pain). C’est une molécule que l’on est amené à digérer, c’est-à-dire à découper en petites molécules.

On part d’un tube à essai dans lequel on a mis de l’empois d’amidon (poudre pure d’amidon avec de l’eau).

 

amidon

On dit que la molécule d’amidon (ci-dessus) est une macromolécule car il s’agit d’un assemblage de très nombreuses molécules de glucose (beaucoup plus petites). Il y a des chaînes ramifiées de glucose, qui, mises bout à bout, composent l’amidon.

On fait agir différents réactifs sur le tube contenant l’empois d’amidon.

 

I. Réaction avec l’acide chlorhydrique

 

enzyme1

 

Dans un premier temps, on fait réagir de l’acide chlorhydrique HCl (pH = 2) avec la solution d’empois d’amidon. On va ensuite réaliser un test au lugol (ou eau iodée). Il permet de mettre en évidence, selon sa coloration, la présence ou l’absence d’amidon. Lorsque le lugol, jaune-orangé, prend une coloration bleu nuit : il y a présence d’amidon. A t = 0, si on ajoute du lugol à l’empois d’amidon, on obtient une coloration bleu nuit qui montre que la solution est riche en amidon.

Si on laisse agir l’HCl, au bout de 45 min environ selon la concentration en acide, on obtient une coloration qui va virer au jaune-orangé. Le lugol ne réagit plus avec l’amidon car il n’y a plus d’amidon dans la solution. On retrouve la coloration initiale du lugol. Il y a eu disparition, digestion, de l’amidon qui a été transformé en plusieurs dizaines de minutes en présence d’acide chlorhydrique.

 

Qu’est devenu cet amidon transformé ?

On peut réaliser un autre test avec un autre marqueur : la liqueur de Fehling. Elle permet de mettre en évidence des sucres réducteurs (des petites molécules glucidiques comme le glucose). Lorsque elle est en présence de sucres réducteurs, elle passe d’une couleur bleue à une couleur rouge. Si on fait un test à la liqueur de Fehling à t = 0, au début de la digestion par HCl, il n’y a pas de sucres réducteurs. Au bout des 45min, on observe un précipité rouge brique. On en conclut que l’amidon a été hydrolysé en présence d’acide (hydrolyse acide) sous forme de glucose. Il y a effectivement présence de sucres réducteurs et, par des tests plus poussés, on peut dire qu’il s’agit du glucose.

 

II. Réaction avec l’amylase salivaire

 

enzyme2

 

Dans un deuxième temps, on va réaliser une hydrolyse de l’amidon par une enzyme (protéine produite par les êtres vivants). On reprend la solution d’empois d’amidon de départ et on la met en présence d’amylase salivaire (molécule présente dans notre salive). On observe la même disparition de l’amidon par rapport à la première expérience sauf que :

- On se trouve à pH neutre.

- L’amylase peut agir à température corporelle : 37°C.

- La réaction dure 2 min.

On a donc une disparition de l’amidon très rapide, à pH et température compatibles avec la vie.

Si on réalise le test à la liqueur de Fehling, au bout de 2 min, on est en présence de sucres réducteurs. Il y a bien eu une séparation des molécules constituants l’amidon, une hydrolyse et transformation en sucres réducteurs. Dans un autre test, on peut voir qu’il ne s’agit pas de glucose mais de maltose.

Le maltose est l’assemblage de deux molécules de glucose. Dans la digestion, l’amidon sera d’abord réduit en maltose puis le maltose en glucose, grâce à d’autres enzymes.

Au bilan, on a montré que les enzymes étaient des biocatalyseurs : des catalyseurs de réactions chimiques dans des conditions compatibles avec la vie.

 

III. Test du Biuret

 

enzyme3

 

Si on prend le tube de départ et qu’on y ajoute l’amylase salivaire et qu’on réalise le test du Biuret, on obtient une coloration violette stable qui signifie que l’on est en présence d’une molécule de nature protéique. Cette coloration persiste.

Cela permet de dire que les biocatalyseurs sont des protéines produites par l’organisme et qui vont permettre de faciliter certaines réactions chimiques.

Si on test l’effet de l’amylase salivaire sur un autre substrat (on remplace l’empois d’amidon par de la cellulose), les résultats seront négatifs : il n’y a pas d’hydrolyse de la cellulose par l’amylase. Cela permet de mettre en évidence la spécificité du substrat d’une enzyme. Une enzyme va pouvoir agir sur un substrat, une cible, et par un autre.