Teadlased püüavad endiselt mõista keerukate valgu molekulide üksikasju, mis võimaldavad olulisi bioloogilisi protsesse. Need ensüümidena tuntud molekulid toimivad paljude bioloogiliste reaktsioonide katalüsaatoritena. Ilma ensüümideta ei toimuks enamik neist reaktsioonidest elu säilitamiseks piisavalt kiiresti. Ensüümid on loodud töötama konkreetses keskkonnas. Liigne kuumus koos paljude muude tingimustega võib ensüümide aktiivsust tõsiselt kahjustada.
Elu reaktsioonid
Bioloogilised reaktsioonid annavad energiat ja spetsiaalseid molekule, mis säilitavad organismi elu. Kõik reaktsioonid ei saa toimuda enne, kui teatud kogus energiat stimuleerib reagendi molekule. Seda energiat tuntakse kui reaktsiooni aktiveerimisenergiat. Bioloogilises keskkonnas saadaolevast energiast ei piisa sageli piisava arvu reaktsioonide stimuleerimiseks, kuid ensüümid kompenseerivad selle puudulikkuse. Muutes reaktiivmolekulide omavahelist suhtlemisviisi, vähendavad ensüümid aktivatsioonienergiat ja võimaldavad reaktsioonidel palju kiiremini toimuda.
Kuumus muudab
Ensüümid on spetsialiseerunud valgumolekulid, mis tähendab, et neil on ühine valgu põhistruktuur: teatud tüüpi aminohapped, mis on omavahel seotud teatud järjestuses. Ensüümidel on üldiselt keerukad kolmemõõtmelised struktuurid, mis määravad nende üksikasjalikud funktsionaalsed omadused. Kui see struktuur muutub, muutub ensüüm aktivatsioonienergiat langetavas rollis vähem tõhusaks. Üheks struktuurimuutuste allikaks on soojus. Soojad temperatuurid suurendavad ensümaatilist aktiivsust, suurendades juhusliku molekuliga seotud kineetilist energiat liikumine, kuid kui temperatuur muutub ülemääraseks, kogevad ensüümid struktuurilist halvenemist, mis pärsib ensümaatilist aktiivsus.
Molekulid liikvel
Ensüümi hoolikalt kavandatud struktuuri purunemist nimetatakse denaturatsiooniks. See protsess on sageli soovitav: näiteks mõningaid toiduvalke on pärast seedimisega denatureerimist kergem seedida. Kõrge temperatuur on denaturatsiooni tavaline põhjus. Temperatuuri tõustes muutub juhuslik molekulaarne liikumine energilisemaks. Lõpuks muutub molekulaarne liikumine nii energiliseks, et molekulid häirivad sidemeid paljude aminohapete vahel, mis määravad ensüümi loomuliku struktuuri. Ensüümi ei hävitata, kuid selle põhilisi struktuuriomadusi on muudetud. Komplekssetes valkudes nagu ensüümid on denaturatsioon peaaegu alati pöördumatu.
Ensüüm ilma substraadita
Ensüümi korrektseks toimimiseks on hädavajalik terve ensüümi molekul või substraat, mis kinnitub ensüümi külge ensüümreaktsiooni alguses. Substraadi denaturatsioon põhjustab struktuurimuutusi, mis muudavad selle ensüümi ülispetsiifilisse struktuuri sobimise raskeks või võimatuks. Ensüümid on väga spetsiifilised, mis tähendab, et nende keerukas struktuur tagab, et nad saavad kinnituda ainult ühte tüüpi molekulidega või tihedalt seotud molekulide rühmaga.