ENZYMES HYDROLYTIQUES: CARACTÉRISTIQUES, CLASSIFICATION, FONCTIONS - ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE - 2025

Les enzymes hydrolytiques ou hydrolases, sont des molécules qui catalysent les réactions d'hydrolyse (hydro = eau; lyse = rupture), c'est-à-dire catalysant une réaction chimique entre une molécule d'eau et une autre molécule.

Les hydrolases, comme la plupart des enzymes, sont de nature protéique, ce qui signifie qu'elles sont composées d'un ou plusieurs polypeptides ou chaînes d'acides aminés.

Diagramme de bande de l'enzyme hydrolytique alpha-amylase pancréatique humaine. Tiré et édité de son propre travail., via Wikimedia Commons.

Les enzymes sont présentes dans presque toutes les réactions biochimiques des organismes vivants. Ils sont responsables de l'accélération de ces réactions en réduisant le niveau d'énergie de la réaction.

Par exemple, la plupart des enzymes digestives sont hydrolytiques. Ceux-ci sont responsables de l'accélération de la dégradation des molécules complexes dans le bolus.

La décomposition se traduit par des formes plus simples qui sont facilement absorbées par les organismes. Les enzymes remplissent non seulement des fonctions vitales dans les organismes, mais ont également une importance médicale et économique.

caractéristiques

Les enzymes sont généralement de grosses molécules de protéines avec une activité régulée. Ils ont tous une forme 3D spécifique. Ceux-ci fonctionnent à de faibles concentrations.

Ils ne sont pas modifiés pendant la réaction, ils peuvent donc être récupérés sans modification de leur structure moléculaire ou protéique. Ils peuvent traiter des substrats à une vitesse variable pouvant impliquer des milliers de molécules par minute.

Ils sont spécifiques et peuvent être dénaturés et / ou affectés par des changements de température, de pH, de concentrations des substrats, entre autres.

Pour leur part, les enzymes hydrolytiques constituent le plus grand groupe d'enzymes connu. Il existe plus de 200 hydrolases qui catalysent des réactions qui cassent les liaisons carbone - oxygène, carbone - azote, carbone - carbone, phosphore - oxygène (anhydride phosphorique), même les liaisons phosphore - azote.

D'autres caractéristiques importantes des enzymes hydrolytiques sont leur large spécificité de substrat et leur stéréosélectivité.

Classification

La classification des enzymes hydrolytiques est basée principalement sur la nature de la liaison hydrolysée et du substrat. La terminologie taxonomique appelle ce type d'enzymes hydrolases ou enzymes hydrolytiques.

D'autre part, les noms communs des enzymes sont constitués du suffixe -ase, par exemple cholinestérase, estérases et protéases.

Enfin, selon l'Union internationale de biochimie et de biologie moléculaire, les enzymes sont classées par des nombres appelés CE (commission enzymatique).

Les hydrolases appartiennent au groupe 3 (EC3). Celles-ci sont à leur tour subdivisées en fonction du type de liaison qu'elles hydrolysent. Par exemple, si les enzymes hydrolysent les amides linéaires, leur nombre est EC3.5.1, et si elles hydrolysent les sérine protéases, leur nombre est EC3.4.16.21.

Fonctions dans le corps humain

Cholinestérase

La cholinestérase est l'une des enzymes hydrolytiques connues les plus importantes. Il hydrolyse l'acétylcholine et la convertit en choline et en acide acétique.

Cette réaction spécifique agit après la transmission de l'influx nerveux, arrêtant l'action des molécules de neurotransmetteurs (acétylcholine).

Enzymes digestives

L'une des réactions enzymatiques les plus étudiées est celle de la dégradation des aliments dans les organismes. On sait que lors de la digestion, les enzymes lipases sont responsables de l'hydrolyse des lipides et les protéases provoquent la dégradation des protéines pour obtenir des acides aminés.

Les enzymes hydrolytiques sont responsables de la rupture ou de la division de grosses molécules et de leur conversion en formes plus simples. Ces molécules obtenues seront utilisées dans la synthèse, l'excrétion de déchets ou comme sources de carbone pour obtenir de l'énergie.

Une caractéristique remarquable des enzymes hydrolytiques digestives est qu'elles sont extracellulaires et qu'elles se mélangent aux aliments lors de leur passage dans le tube digestif.

Ces enzymes sont produites par des cellules qui tapissent l'estomac, l'intestin et d'autres organes tels que le pancréas.

Digestion cellulaire

Les lysosomes sont les principaux protagonistes de la digestion cellulaire. Il existe plus de 50 enzymes hydrolytiques spécifiques contenues dans ces structures cellulaires.

Ces enzymes remplissent la fonction de digérer la matière organique complexe, la convertissant en molécules plus simples, par exemple sous forme de: monosaccharides ou acides aminés.

Applications

-Industriel

Pharmaceutique

Les avancées technologiques et scientifiques des 20 dernières années ont conduit à des découvertes importantes dans le domaine moléculaire des mécanismes de fonctionnement des composés.

Parmi les six types d'enzymes connues, les hydrolytiques sont les plus utilisées (60%) dans les procédés biocatalytiques de l'industrie pharmaceutique.

Les lipases sont des enzymes hydrolytiques qui transforment le triacylglycérol en glycérol et en acides gras libres. Ces enzymes sont utilisées, dans l'industrie pharmaceutique, pour développer des prophènes (anti-inflammatoires) qui agissent contre les maladies rhumatoïdes, l'arthrite, les lombalgies, etc.

D'autres lipases sont utilisées pour développer des composés tels que le synthon chiral (un antifongique) et le lotrafiban, qui est un médicament utilisé pour prévenir les épisodes thrombotiques.

Aliments

Actuellement, les hydrolases sont des enzymes essentielles dans la production de divers produits alimentaires, en raison des multiples applications qu'elles ont dans presque tous les processus industriels d'aujourd'hui.

Un domaine d'intérêt lié à l'utilisation d'enzymes hydrolytiques est la synthèse ou la production de biomasse lignocellulosique. Cette biomasse a un grand potentiel dans l'industrie pour obtenir des biocarburants.

D'autre part, les protéases, enzymes qui catalysent l'hydrolyse des composés peptidiques, ont une application élevée dans l'industrie alimentaire, en particulier dans la préparation d'hydrolysats de protéines de soja.

Ils servent également à améliorer la qualité des pains, dans les édulcorants, à réduire les saveurs amères de différents aliments, même comme attendrisseurs de viande.

L'industrie agricole utilise des pectinases. Il s'agit d'un groupe d'enzymes capables de décomposer les polymères acides et neutres hautement ramifiés (groupes pectine) présents dans les parois cellulaires végétales.

Les pectinases les plus utilisées au niveau de l'agriculture industrielle proviennent du micro-organisme appelé Aspergillus niger et sont utilisées pour la fermentation dans des cultures immergées et la fermentation de substrats solides.

Les pectinases sont également utilisées dans la production de jus ou de jus de fruits et servent à réduire la turbidité ou à clarifier, améliorant ainsi leur qualité. Ils les utilisent également pour la production de confitures et de pulpes de fruits.

Aspergillus niger espèce de micro-organismes utilisée pour obtenir des pectinases. Tiré et édité de: Mogana Das Murtey et Patchamuthu Ramasamy, via Wikimedia Commons.

Détergents

Les protéases digestives sont connues pour nettoyer les vêtements depuis le début du siècle dernier. À la fin du siècle dernier, la plupart des détergents contenaient des enzymes digestives telles que des amylases et des lipases.

Il est bien connu que l'utilisation de ces enzymes dans l'industrie des détergents rend le processus de lavage plus efficace. Ils réduisent la consommation d'eau, sont biodégradables et assurent un nettoyage total.

Bacillus licheniformis et Aspergillus flavus produisent des protéases utilisées pour la production de détergents. Le produit obtenu est utilisé pour l'élimination de taches d'origine protéique comme le sang par exemple.

Les champignons produisent des cellulases. Les cellulases servent de détergent pour éliminer les taches de saleté ou les débris végétaux. D'autres enzymes telles que les lipases sont utilisées pour éliminer les taches d'origine oléique telles que la graisse ou le rouge à lèvres. Le champignon Aspergillus oryzae est utilisé industriellement pour produire ces enzymes.

Références

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2. Enzyme, biochimie. Récupéré de britannica.com.
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