Les enzymes sont des protéines qui ont une fonction spécifique. Elles accélèrent le rythme des réactions chimiques dans une cellule ou à l’extérieur d’une cellule. Les enzymes agissent comme des catalyseurs ; elles ne se consument pas dans les réactions chimiques qu’elles accélèrent.
Pourquoi les cellules ont-elles besoin d’un catalyseur ? Les cellules utilisent beaucoup d’énergie ! Il y a des milliers de réactions qui ont lieu dans les cellules et celles-ci nécessitent de l’énergie. Comme l’énergie est toujours limitante dans une cellule vivante, les cellules ont adopté les enzymes comme moyen de conserver l’énergie. Un manque d’énergie constitue un obstacle au déclenchement de la réaction. Ce n’est que lorsqu’il y a une quantité suffisante d’énergie, que le réactif peut surmonter la barrière énergétique et procéder à la formation d’un produit. C’est ce qu’on appelle l’énergie d’activation.
Comment les catalyseurs accélèrent-ils les réactions chimiques ? Dans les systèmes biologiques, l’énergie nécessaire au déroulement d’une réaction est stockée principalement dans les liaisons qui composent l’adénosine triphosphate (ATP). Plus précisément, l’énergie est stockée dans les liaisons entre les groupes phosphates et le nucléotide, l’adénosine. De l’énergie (~7 kcal/mole) est libérée lorsqu’une des liaisons phosphate de l’ATP pour former l’adénosine diphosphate (ADP) est rompue. C’est l’équivalent de la quantité d’énergie contenue dans une cacahuète. Un catalyseur abaisse la barrière de l’énergie d’activation. Par exemple, l’éthanol est métabolisé en acétaldéhyde par une enzyme, l’alcool déshydrogénase. En l’absence d’HAD, la vitesse de la réaction serait inférieure à 0,000006 (ou 6 x 10-6) µmoles/L par minute. Alors qu’en présence d’HAD, le taux de réaction est de 2700 µmoles/L par minute. C’est une accélération de plus de 4500 millions de fois !