Les enzymes et les substrats sont liés de deux manières clés car ils interagissent fréquemment les uns avec les autres dans de nombreux processus biologiques. Premièrement, les enzymes et les substrats sont souvent spécifiques les uns des autres, possédant des formes complémentaires qui leur permettent de se lier. Deuxièmement, les enzymes peuvent altérer les substrats en catalysant des réactions chimiques ou en modifiant les structures. Ensemble, ils subissent des transformations, y compris le complexe substrat enzymatique (ES), des états intermédiaires et des états de transition.
On pense qu’il y a environ 75,000 XNUMX enzymes dans le corps humain, dont beaucoup sont spécifiques à certains substrats. Les enzymes et les substrats se lient les uns aux autres en s’associant via diverses interactions, notamment des liaisons hydrogène, des interactions hydrophobes et des liaisons covalentes. Cette liaison initiale est appelée modèle d’ajustement induit, plutôt que modèle de verrouillage et de clé, car chaque molécule change en réponse à la liaison avec l’autre molécule pour former une nouvelle forme tridimensionnelle. Ensemble, l’enzyme et le substrat constituent le complexe ES, dans lequel des réactions chimiques peuvent se produire.
Au cours d’une réaction catalysée, les enzymes et les substrats interagissent pour donner de nouveaux produits. Alors que l’enzyme reste inchangée une fois la réaction terminée, le substrat est souvent modifié, se transformant parfois complètement en une ou plusieurs nouvelles molécules. Bien qu’elle reste inchangée, l’enzyme joue un rôle majeur dans les réactions chimiques qui se déroulent car elle abaisse l’énergie d’activation pour que la réaction se déroule. Cela signifie que l’énergie présente dans les interactions chimiques de l’enzyme et du substrat est suffisante pour surmonter l’obstacle énergétique de la réaction.
Tout au long de la réaction, les enzymes et les substrats passent par différentes étapes. Certains d’entre eux, appelés stades intermédiaires ou intermédiaires chimiques, impliquent la formation de nouvelles molécules transitoires. L’enzyme est capable de les stabiliser et de catalyser d’autres réactions pour transformer ces molécules en produits souhaités.
Les états de transition sont d’autres complexes formés entre les enzymes et les substrats qui sont incroyablement éphémères et à haute énergie. Ils surviennent fréquemment au moment de la rupture de la liaison, de la reformation ou du réarrangement dans la réaction. Les enzymes sont souvent structurées pour réduire l’énergie des états de transition par des liaisons stabilisantes, et souvent cette réduction d’énergie est ce qui abaisse l’énergie d’activation de la réaction.
Bien qu’il existe de nombreuses paires de substrats enzymatiques, de nombreuses enzymes peuvent correspondre à plusieurs substrats. En fait, de nombreuses enzymes sont nécessaires pour joindre deux substrats ensemble en une seule molécule ou pour casser un seul substrat en deux molécules de produit résultantes. Il existe également de nombreuses enzymes non spécifiques, ce qui signifie qu’elles peuvent cibler plus d’un substrat, selon les conditions dans la cellule.