Les enzymes, des biomolécules catalytiques

Exercice avec aide - Simulation d'une réaction chimique catalysée par une enzyme

On cherche à modéliser la réaction de dégradation par hydrolyse du maltose. L'enzyme catalysant la réaction est la maltase.

Équation bilan de la réaction chimique : maltose + eau -> 2 glucose

Construction du modèle

Ce type de modèle met en jeu des "agents" dans un "environnement" et des "règles".

Définition de l'environnement

L'environnement est dans ce cas le récipient utilisé pour faire la réaction chimique (tube à essai, fermenteur…). On peut laisser pour l'instant les paramètres par défaut (grille 30 x 30).

Définition des agents

Les agents sont ici les molécules en jeu dans la réaction chimique.

Pistes d'exploitation

  1. Coup de pouce

    Penser à l'équation bilan d'une réaction chimique catalysée par une enzyme : réactifs + enzyme -> complexe enzyme-substrat -> produit(s) + enzyme, soit : R + E -> ES -> P + E

    Quelles molécules contient l'environnement (le tube à essai) en cours de réaction ?
Document de secours : agents

On doit créer 4 agents correspondants aux 4 types de molécules intervenant dans la réaction chimique :

  • la maltase (enzyme)
  • le maltose (substrat)
  • le complexe enzyme-substrat
  • le glucose (produit)

Pour ajouter un agent, cliquer sur le bouton du même nom.

  1. Quelles sont les concentrations initiales de ces différentes molécules ?
  2. Quelles sont les concentrations finales de ces différentes molécules ?

Définition des règles

Les règles définissent le comportement des agents (déplacement, durée de vie…) et les interactions entre-eux.

Une règle est construite comme une réaction chimique, avec des réactifs au départ et des produits à l'arrivée.

Pistes d'exploitation

  1. Que se passe-t-il lorsqu'une molécule de maltose rencontre une molécule de maltase ?
Document de secours : règle

Lorsqu'une molécule de maltose (substrat) rencontre une molécule de maltase (enzyme), il se forme un complexe enzyme-substrat.

On doit donc définir une règle (qu'on peut appeler "Formation du complexe ES"), pour que le modèle simule cette formation.

 

  1. Que devient le complexe enzyme substrat (complexe ES) ?

Amélioration du modèle

Aspect des molécules

On peut donner aux molécules une forme qui représente la complémentarité entre l'enzyme et son substrat.

Comportement des molécules

Les grosses molécules se déplacent plus lentement que les petites. On peut ajuster ce paramètre en modifiant la valeur de "Probabilité de déplacement par tour".

Coup de pouce

Par taille croissante des molécules, prendre les valeurs suivantes : 100 %, 50 %, 10 %, 4 %.

Une fois le modèle terminé, on peut l'enregistrer pour pouvoir l'utiliser plus tard.

Piste d'exploitation

  1. Faire des copies d'écran du modèle au début, en cours et à la fin de la réaction.
Document de secours : modèle

Télécharger le modèle puis l'ouvrir avec le logiciel en ligne "Edu'modèles".

Pour ouvrir le modèle, cliquer sur "charger un modèle".

Source : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/?p=867