Les scientifiques s'efforcent toujours de comprendre les détails complexes des molécules de protéines complexes qui permettent des processus biologiques essentiels. Ces molécules, appelées enzymes, fonctionnent comme des catalyseurs pour de nombreuses réactions biologiques. Sans enzymes, la plupart de ces réactions ne se produiraient pas assez rapidement pour maintenir la vie. Les enzymes sont conçues pour fonctionner dans un environnement spécifique. Une chaleur excessive, ainsi que diverses autres conditions, peut sérieusement altérer l'activité enzymatique.
Les réactions de la vie
Les réactions biologiques fournissent l'énergie et les molécules spécialisées qui maintiennent la vie d'un organisme. Cependant, toutes les réactions ne peuvent pas se produire tant qu'une certaine quantité d'énergie n'a pas stimulé les molécules réactives. Cette énergie est appelée énergie d'activation de la réaction. L'énergie disponible dans les milieux biologiques est souvent insuffisante pour stimuler un nombre adéquat de réactions, mais les enzymes compensent cette insuffisance. En modifiant la manière dont les molécules réactives interagissent les unes avec les autres, les enzymes réduisent l'énergie d'activation et permettent aux réactions de se produire beaucoup plus rapidement.
Altéré par la chaleur
Les enzymes sont des molécules protéiques spécialisées, ce qui signifie qu'elles partagent la structure de base d'une protéine: des types spécifiques d'acides aminés liés entre eux dans une séquence particulière. Les enzymes en général ont des structures tridimensionnelles complexes qui déterminent leurs caractéristiques fonctionnelles détaillées. Si cette structure change, l'enzyme devient moins efficace dans son rôle d'abaissement de l'énergie d'activation. La chaleur est une source courante de changement structurel. Les températures chaudes ont tendance à augmenter l'activité enzymatique en augmentant l'énergie cinétique associée aux molécules aléatoires. mouvement, mais lorsque la température devient excessive, les enzymes subissent une détérioration structurelle qui inhibe activité.
Molécules en mouvement
La perturbation de la structure soigneusement conçue d'une enzyme est connue sous le nom de dénaturation. Ce processus est souvent souhaitable: certaines protéines alimentaires, par exemple, sont plus faciles à digérer après avoir été dénaturées par la cuisson. Une température élevée est une cause fréquente de dénaturation. À mesure que la température augmente, le mouvement moléculaire aléatoire devient plus énergétique. Finalement, le mouvement moléculaire devient si énergique que les molécules perturbent les liaisons entre les nombreux acides aminés qui déterminent la structure naturelle de l'enzyme. L'enzyme n'est pas détruite, mais ses caractéristiques structurelles essentielles ont été altérées. Dans les protéines complexes comme les enzymes, la dénaturation est presque toujours irréversible.
Une enzyme sans substrat
Une molécule réactive intacte, ou substrat, qui se fixe à une enzyme au début d'une réaction enzymatique est essentielle au bon fonctionnement de l'enzyme. La dénaturation d'un substrat provoque des changements structurels qui rendent difficile ou impossible son intégration dans la structure hautement spécifique de l'enzyme. Les enzymes sont hautement spécifiques, ce qui signifie que leurs structures complexes garantissent qu'elles ne peuvent se fixer qu'à un seul type de molécule ou à un groupe de molécules étroitement liées.