A7 - Le mode d'action des enzymes

Les enzymes sont des biocatalyseurs. La fonction catalytique est assurée par la présence d’un site actif spécifique du substrat. La fixation du substrat sur l’enzyme permet une augmentation considérable de la vitesse de réaction.

Objectif : On cherche à construire un modèle du mode d’action des enzymes.

 

 

A – Les péroxydases

Les péroxydases sont des enzymes spécifiques du péroxyde d’hydrogène (eau oxygénée). Dans l’organisme, les péroxydases participent à la protection des cellules contre les péroxydes, très toxiques, produits par les stress oxydatifs. Elles catalysent la réaction d’oxydo-réduction :

2 H2O2 à 2 H2O + 02

 

 

B – L’influence de la concentration en substrat sur l’activité enzymatique

Vous disposez d’une solution d’enzyme (péroxydase) et de solutions de péroxyde d’hydrogène H2O2 à différentes concentrations :

10 volumes 7,5 vol      5 vol        2,5 vol       1 vol         0,5 vol

Protocole expérimental :

1 – Ouvrir le logiciel ExAO Atelier Scientifique.

2 – Glisser le temps en abscisse et l’oxymètre LDO en ordonnée.

3 – Régler le temps à 2 minutes.

4 – Remplir la cuve du bioréacteur avec 10 mL d’H2O2 à 0,5 volume.

5 – Ajouter le turbulent et fermer la cuve.

6 - Introduire doucement la sonde oxymétrique (sans piéger d’air).

7 – Démarrer l’enregistrement (feu vert).

8 – A t = 30 secondes, injecter 0,2 mL de péroxydase (faire le zéro dans la seringue) et repérer cet instant sur l’écran en appuyant sur la touche espace.

La sonde mesure la quantité d’O2 formée au cours du temps.

9 – A la fin de la mesure, vider et bien rincer le matériel (attention au turbulent !) et commencer une nouvelle mesure avec une autre concentration de péroxyde d’hydrogène, en superposant la courbe suivante.

 

1) Calculez (graphiquement ou mathématiquement) la vitesse initiale de chaque réaction 

c’est-à-dire la quantité de produit (O2) formé au début de la réaction en mg/L/sec. Elle correspond à la pente de chaque courbe après l’injection.

METHODE : Livre p 136.

 

Notez les valeurs dans le tableau ci-dessous.

Mesure

1

2

3

4

5

6

Concentration d’H2O2 (vol)

0,5

1

2,5

5

7,5

10

Vitesse initiale de la réaction

 

 

 

 

 

 

2) Tracez la courbe Vi = f ([H2O2]) (vitesse d’action de l’enzyme en fonction de la concentration en substrat). Interprétez cette courbe.
3) Formulez une hypothèse afin d’expliquer la vitesse d’une réaction en fonction de la concentration en substrat.

 

 

C – L’action d’une enzyme au cours d’une réaction

Application : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/edumodeles/

Pour construire ce modèle, il faut

1 - Faire la liste de tous les acteurs (molécules) impliqués dans la réaction enzymatique à Agents

2 – Définir leurs comportements respectifs lorsqu’ils se rencontrent à Règles

Ici, on suppose que le substrat se lie temporairement à l’enzyme au cours de la réaction, ce qui provoque sa transformation en produits qui se détachent de l’enzyme qui, elle, demeure intacte.

4) Modélisez l’action d’une enzyme au cours d’une réaction.

D – Influence de la concentration en enzyme

5) Validez le modèle "enzyme-substrat".