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Les enzymes sont des catalyseurs biologiques, ce qui signifie qu'elles sont des molécules capables d'accélérer les réactions chimiques. Ce sont de grands composés à base de protéines qui se lient aux réactifs dans une réaction chimique et, grâce à un ou plusieurs mécanismes, aident à la réaction sans être eux-mêmes modifiés. Parce que les réactions chimiques sont si diverses, les mécanismes par lesquels les enzymes accélèrent les réactions chimiques sont également variés.
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Stabilisation de l'état de transition
Dans chaque réaction chimique, les réactifs doivent passer par une conformation temporaire et très instable appelée «état de transition». "Alors que l'état de transition est techniquement le point dans la réaction au cours de laquelle les liens sont rompus alors que de nouvelles obligations se forment, il est plus facile d'imaginer cela en termes d'analogie physique. Si une personne qui se tient sur une rive souhaite sauter à l'autre rive, l'état de transition serait le moment où la personne est dans l'air, au-dessus de la rivière. Comme avec cette analogie, les états de transition chimique existent pour de minuscules fractions de temps et sont très instables. Les enzymes peuvent aider à stabiliser l'état de transition d'une réaction, ce qui permet aux produits chimiques d'atteindre cet état - et de là, de continuer à former des produits. Cela accélère le taux de la réaction. En ce qui concerne l'analogie du saut de rivière, une enzyme agit comme un tremplin, ce qui permet à la personne qui saute le fleuve de monter dans l'air, et de l'autre côté de la rivière.
Catalyse acide-base
Certains composants moléculaires des enzymes agissent comme des acides et des bases. Ceci est très important, car les réactifs dans une réaction chimique doivent se rencontrer physiquement dans l'espace pour réagir. Une bonne façon d'imaginer cela est d'imaginer des boules bleues et rouges qui rebondissent au hasard autour d'une pièce, où les boules bleues représentent un réactif et les boules rouges représentent une seconde. Si une balle bleue frappe une balle rouge, elle réagira. Puisque le rebond se produit au hasard, les probabilités sont que finalement, les bonnes balles se touchent. Si la réaction nécessite également un acide ou une base, la situation devient plus complexe. Dans un tel cas, une troisième couleur de balle-vert, par exemple, représentant l'acide ou la base-doit frapper la boule rouge et bleue exactement au même moment où ils se touchent pour que la réaction se produise. Les chances de cela sont très faibles. Les enzymes ont la capacité de rassembler les bons produits chimiques - les billes rouges et bleues de l'exemple, par exemple - et contiennent également l'acide ou la base nécessaire pour compléter la réaction, éliminant le besoin de billes vertes et accélérant la réaction.
Proximité et Orientation
S'il est pratique d'imaginer une réaction chimique comme la collision de deux balles rebondissantes, elle est en réalité plus complexe.Non seulement les réactifs doivent se rencontrer les uns les autres, mais ils doivent le faire avec la bonne orientation. Plutôt que de voir des boules entrer en collision, il est un peu plus exact d'imaginer des clés et des serrures qui rebondissent dans une pièce, où les clés sont une seule réactif et les serrures sont une seconde. Pour qu'une réaction se produise, non seulement une clé et une serrure doivent se heurter l'une contre l'autre, mais elles doivent le faire parfaitement orientées dans l'espace, de sorte que la clé adhère à la serrure. Les chances sont assez faibles, ce qui peut rendre les réactions chimiques très lentes. Les enzymes aident à positionner les réactifs, en ajustant l'orientation de la clé et du verrou - les deux réactifs - de sorte que lorsqu'ils se rencontrent, ils le font avec l'orientation appropriée et sont capables de réagir.
