Une enzyme est une protéine très complexe qui se comporte comme un catalyseur de réactions. Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique sans être consommée par la réaction elle-même. Les enzymes sont essentielles à la vie et sont omniprésentes dans la nature. Parce que les enzymes ont une structure tridimensionnelle très spécifique, les changements de conditions telles que la température et le pH peuvent avoir un impact sur leur efficacité.
Dénaturation
La structure tridimensionnelle d'une enzyme forme le site actif, ou l'extrémité commerciale de l'enzyme, où se déroule la catalyse de la réaction. Les modifications de ce site actif peuvent être affectées par des facteurs tels que le pH ou la température et l'efficacité de l'enzyme sera donc réduite lorsque les conditions optimales ne sont pas présentes. Lorsque l'enzyme perd sa forme, on parle de dénaturation.
Chaînes latérales d'acides aminés
Les acides aminés qui composent les protéines, et donc les enzymes, sont constitués d'un atome de carbone central, d'un atome d'hydrogène, d'un groupe amino, d'un groupe acide carboxylique et d'un groupe « R ». Le groupe R est également appelé chaîne latérale. La chaîne latérale ou le groupe R est un arrangement spécifique d'atomes qui rend cet acide aminé unique et peut se comporter comme un acide faible ou une base en solution et a un état d'ionisation spécifique. Cet état d'ionisation affecte la structure de l'enzyme.
Effet du pH
Toutes les enzymes ont un pH optimal auquel elles fonctionnent le mieux. Le pH permet à l'enzyme d'adopter une certaine conformation qui se prête à la forme du site actif de l'enzyme. Lorsque le site actif a la bonne forme, il est capable de se lier efficacement à un substrat, ou matériau de départ de la réaction, et catalyser la réaction. Le site actif est le résultat d'une conformation spécifique des chaînes latérales d'acides aminés de l'enzyme, qui forment de faibles associations les unes avec les autres en raison de leur état d'ionisation et forment la structure tridimensionnelle spécifique résultante de l'enzyme. Sans le pH correct, cette structure tridimensionnelle ne se formera pas correctement. Les tampons biochimiques dans les systèmes vivants sont capables de maintenir l'enzyme dans sa plage de pH optimale.
Effet de la température
La température affecte également la structure tridimensionnelle des enzymes. Chaque enzyme a une plage de température optimale dans laquelle elle fonctionne le mieux. Une température trop élevée dénaturera la structure de l'enzyme, modifiant la forme de son site actif afin qu'elle ne puisse pas catalyser efficacement une réaction. Une température trop basse ne fournira pas assez d'énergie au système pour que la réaction progresse à sa vitesse maximale.