Les enzymes et la digestion des glucides.

Spécialité - Thème 3
Glycémie et diabète.
Chapitre 1 – Les enzymes et la digestion des glucides.
I) Relation entre la digestion des glucides alimentaires et la glycémie.
A) La digestion des glucides complexes (ou grosses molécules glucidiques).
−
−
Les glucides complexes contenus dans les aliments (riz, pain, pâtes, pommes de terre...) sont très importants pour le
métabolisme humain. L'amidon présent dans de nombreux aliments est une macromolécule, c'est-à-dire une molécule
de grande dimension formée par l'enchaînement de glucides simples : des molécules de glucose. L'amidon est une
molécule trop grosse pour pouvoir être absorbée, c'est-à-dire traverser les cellules de la paroi intestinale pour atteindre
le sang.
Au cours de la digestion, l'amidon est hydrolysé en glucose, nutriment soluble qui traverse sans problème la muqueuse
intestinale. Au cours de la digestion, l'hydrolyse des macromolécules alimentaires nécessite l'intervention d'enzymes
produites par différentes cellules intestinales.
B) Les enzymes : des catalyseurs biologiques.
−
−
L’hydrolyse chimique, sans l’intervention d’enzymes, de l’amidon et d’autres glucides ne peut se produire assez
rapidement à la température du corps humain (37°C) pour être compatible avec les contraintes de la vie. En effet, une
digestion rapide des aliments est nécessaire pour produire de petites molécules capables de passer dans le sang, en
traversant la paroi intestinale, afin d’approvisionner les cellules en molécules nécessaires à leur métabolisme :
glucose...
L’intervention des enzymes digestives (ou d’autres enzymes) catalyse (accélère) la digestion des glucides alimentaires
ce qui permet de satisfaire les apports en glucose des cellules de l’organisme
C) Les enzymes digestives sont des protéines.
−
Les enzymes digestives sont des protéines qui présentent
une certaine spécificité dans leur activité catalytique.
Cette spécificité est double :
o elle concerne le type de réaction catalyse (on parle de
spécificité d’action) ;
o et la nature du substrat (on parle de spécificité de
substrat).
Par exemple, la saccharase et la lactase sont deux
hydrolases digestives qui catalysent, comme leur nom
l’indique, des réactions d’hydrolyse. On constate
expérimentalement que la saccharase catalyse
l’hydrolyse du saccharose, et pas celle du lactose.
Inversement, la lactase catalyse l’hydrolyse du
lactose et pas celle du saccharose. Ces enzymes ont
donc la capacité à différencier le substrat de façon
très étroite.
La double spécificité des enzymes : une spécificité de
substrat et une spécificité d’action.
(Nathan spé 2012 P. 114).
La notion à parfaitement
comprendre et maitriser.
La spécificité d'action des enzymes :
la phosphoglucoisomérase et la
phosphoglucomutase
sont
deux
enzymes différentes qui agissent de
manière différente sur le même
substrat : le glucose-6-phosphate.
(Nathan spé 2012 P. 114).
D) Le devenir des nutriments glucidiques et la glycémie.
−
−
−
Les produits d’hydrolyse des glucides alimentaires (principalement du glucose) sont absorbes au niveau intestinal : ils
pénètrent dans la circulation sanguine.
La concentration de glucose dans le plasma de la circulation générale est appelée glycémie. Sa valeur moyenne est de
1,0 g.L-1. La glycémie fluctue légèrement dans une fourchette étroite de valeurs au cours de la journée; entre 0,8 et 1,2
g.L-1. Elle augmente pendant 1 à 2 heures après chaque repas et baisse légèrement pendant l’activité physique. La
période de repos et de jeune nocturne ne l’affecte pratiquement pas. Cela suggère l’existence d’une régulation de la
glycémie par le stockage de glucose au moment des repas et sa libération dans la circulation en réponse aux besoins des
cellules.
La glycémie à jeun est considérée comme normale dans la fourchette entre 0,7 et 1,1 g.L-1. Tout écart chronique ou
répète par rapport à cet intervalle de valeurs entraine des effets néfastes pour la sante.
1
VIGIER – BOZON – SVT Wittmer 2013 - 2014
Spécialité - Cours bilan – Thème 3 Chapitre n°1.
II) Conditions d’action et caractéristiques du complexe enzyme substrat.
A) Structure spatiale des enzymes et activité catalytique.
−
La catalyse enzymatique suppose la formation d'un complexe enzyme-substrat : le substrat a une forme complémentaire à celle d'une sorte de cavité de l'enzyme : le site actif. Le substrat se place dans le site actif pour y être
transformé en produit(s). La structure spatiale du site actif découle du repliement de la protéine dans l'espace. Ce
repliement dépend notamment des conditions du milieu (pH, température, etc.) et de l’enchainement des acides aminés
(donc dans certains cas de mutations).
o Les enzymes ne peuvent jouer leur rôle de catalyseurs biologiques que dans certaines conditions physicochimiques. Ainsi, la saccharase humaine est fonctionnelle autour d’une température de 37°C et d'un pH de 7.
Lorsque la température et/ou le pH s'éloignent de ces conditions optimales, la saccharase devient moins active,
voire totalement inactive.
o On constate que certaines maladies sont dues à une ou des enzyme(s) qui diffère(ent) de la forme normale par
un ou plusieurs acides aminés, suite à une mutation d’un ou plusieurs gène(s) qui codent cette (ces) enzyme(s).
Il existe donc une relation étroite entre la séquence d'acides aminés d'une enzyme et sa spécificité de substrat.
(Ceci est généralisable à toutes les autres enzymes qui participent au métabolisme).
Les enzymes catalysent des
réactions biologiques.
(Bordas spé P. 177).
La notion de complexe
enzyme-substrat est une
notion clés.
B) Structure du site actif et spécificité de substrat.
−
La forme du site actif présente une complémentarité spatiale avec celle du substrat ce qui explique la spécificité de
substrat des enzymes. Une modification des conditions optimales du milieu ou de l’enchainement des acides aminés
de l’enzyme peut affecter la structure spatiale (ou 3D) du site actif donc l’activité de l’enzyme et par conséquent la
vitesse de la réaction chimique catalysée par l’enzyme.
Enzyme
Substrat
Enzyme
Produits
Activité enzymatique et
affinité avec le substrat.
(Belin spé P. 160).
Enzyme
(Structure 3D modifiés)
Substrat
Fin du chapitre.
2
VIGIER – BOZON – SVT Wittmer 2013 - 2014
Spécialité - Cours bilan – Thème 3 Chapitre n°1.