Znanstvenici i dalje nastoje razumjeti složene detalje složenih molekula proteina koji omogućuju bitne biološke procese. Te molekule, poznate kao enzimi, djeluju kao katalizatori brojnih bioloških reakcija. Bez enzima, većina tih reakcija ne bi se dogodila dovoljno brzo da održi život. Enzimi su dizajnirani za rad u određenom okruženju. Pretjerana toplina, zajedno s raznim drugim uvjetima, može ozbiljno narušiti aktivnost enzima.
Reakcije života
Biološke reakcije daju energiju i specijalizirane molekule koje održavaju život organizma. Sve reakcije, međutim, ne mogu se dogoditi dok određena količina energije ne stimulira molekule reaktanta. Ta je energija poznata kao energija aktivacije reakcije. Dostupna energija u biološkom okruženju često nije dovoljna da potakne odgovarajući broj reakcija, ali enzimi kompenziraju tu nedostatku. Mijenjajući način interakcije molekula reaktanata, enzimi smanjuju energiju aktivacije i omogućuju mnogo brže reakcije.
Izmijenjeno toplinom
Enzimi su specijalizirane molekule proteina, što znači da dijele osnovnu strukturu proteina: određene vrste aminokiselina povezanih u određenom slijedu. Enzimi općenito imaju složene trodimenzionalne strukture koje određuju njihove detaljne funkcionalne karakteristike. Ako se ova struktura promijeni, enzim postaje manje učinkovit u ulozi smanjenja energije aktivacije. Jedan od uobičajenih izvora strukturnih promjena je toplina. Tople temperature teže pojačanoj enzimskoj aktivnosti povećavanjem kinetičke energije povezane sa slučajnim molekulama pokreta, ali kad temperatura postane prekomjerna, enzimi doživljavaju strukturno pogoršanje koje inhibira enzimatsko aktivnost.
Molekule u pokretu
Poremećaj pažljivo osmišljene strukture enzima poznat je kao denaturacija. Taj je postupak često poželjan: na primjer, neki su proteini iz hrane lakše probavljivi nakon što su denaturirani kuhanjem. Visoka temperatura čest je uzrok denaturacije. Kako temperatura raste, slučajno molekularno kretanje postaje energičnije. Na kraju, molekularno kretanje postaje toliko energično da molekule narušavaju veze između brojnih aminokiselina koje određuju prirodnu strukturu enzima. Enzim nije uništen, ali su promijenjene njegove bitne strukturne karakteristike. U složenim proteinima poput enzima, denaturacija je gotovo uvijek nepovratna.
Enzim bez podloge
Netaknuta molekula reaktanta ili supstrat koji se veže na enzim na početku enzimske reakcije bitna je za ispravno funkcioniranje enzima. Denaturacija supstrata uzrokuje strukturne promjene koje mu otežavaju ili onemogućuju uklapanje u visoko specifičnu strukturu enzima. Enzimi su vrlo specifični, što znači da njihove složene strukture osiguravaju da se mogu vezati samo za jednu vrstu molekule ili za skupinu blisko povezanih molekula.