Les enzymes sont des protéines qui accélèrent les réactions chimiques nécessaires à toute vie sur Terre - les plantes et les animaux - et beaucoup d'enzymes sont identiques. L'un des emplois des enzymes est de transformer les aliments et de les convertir en une forme qui peut fournir de l'énergie à l'organisme. Les animaux obtiennent leur nourriture de ce qu'ils mangent, mais les plantes obtiennent leur nourriture dans un processus appelé la photosynthèse - un processus dans lequel les enzymes jouent un rôle clé.

Comment fonctionnent les enzymes

Chaque réaction chimique nécessite un petit coup d'énergie pour commencer. Cette énergie est appelée l'énergie d'activation. Les enzymes rassemblent des molécules - appelées substrats - et abaissent l'énergie d'activation des réactions chimiques, créant ainsi des produits chimiques. Les enzymes augmentent le taux de réactions chimiques de plusieurs millions de fois. Les enzymes catalysent, ou favorisent, les réactions chimiques, et elles ne sont pas épuisées dans la réaction chimique. Autrement dit, une fois que les produits ont été libérés de l'enzyme, ils sont prêts à accepter de nouveaux substrats et à recommencer.

Photosynthèse

La photosynthèse est une série d'interactions chimiques et physiques qui utilisent l'énergie de la lumière convertir six molécules de dioxyde de carbone et 12 molécules d'eau en une molécule de glucose, six molécules d'eau et six molécules d'oxygène. Les étapes de récupération d'énergie dépendent de la lumière, tandis que les étapes qui construisent la molécule de glucose sont indépendantes de la lumière, c'est-à-dire qu'elles peuvent même se produire dans l'obscurité. L'ensemble du processus implique plusieurs enzymes, mais deux sont particulièrement importantes: ATPase et Rubisco.

Le premier stade de la réaction dépend de la lumière lorsqu'un photon - un minuscule paquet d'énergie lumineuse - est absorbé par la chlorophylle . L'énergie est transférée le long d'une chaîne de molécules voisines jusqu'à ce qu'elle saute à une autre molécule. En chemin, l'énergie des électrons déplace certains protons d'un côté à l'autre de la membrane.

ATP Synthase

Comme l'énergie lumineuse captée est utilisée pour transférer des protons d'un côté de la membrane à l'intérieur la cellule végétale, les protons supplémentaires créent un champ électrique à travers la membrane. La force du champ électrique repousse les protons de l'autre côté de la membrane, mais il n'y a qu'un seul côté: par l'intermédiaire d'une enzyme appelée ATPase. L'ATPase est intégrée directement dans la membrane, comme un tourniquet qui laisse passer un proton à la fois lorsqu'il tourne. La rotation ajoute de l'énergie à une molécule d'adénosine diphosphate, en convertissant l'adénosine diphosphate, ADP, en adénosine triphosphate, ATP. L'ATP est comme une batterie pour la cellule. Il contient de l'énergie que la cellule peut utiliser pour faire d'autres choses.

Rubisco

La «synthèse» de la «photosynthèse» est la construction d'une molécule de sucre à partir du dioxyde de carbone, et cette partie du le processus est fait par une autre enzyme: la ribulose bisphosphate carboxylase, souvent abrégée en rubisco. Rubisco combine trois molécules de sucre à cinq carbones avec trois molécules de dioxyde de carbone - que la plante extrait de l'air - pour fabriquer trois molécules à six carbones. Plusieurs molécules d'ATP donnent leur énergie aux prochaines étapes, qui convertissent les produits Rubisco en glucose et autres molécules et un autre ensemble de sucres à cinq carbones pour recommencer à zéro. Ce processus est appelé le cycle de Calvin. Rubisco travaille lentement, comme les enzymes le font, ne créant que trois molécules de glucose par seconde, les plantes ont donc besoin de beaucoup de rubisco. Certains scientifiques pensent que le rubisco est la protéine la plus abondante sur Terre.