Un enzima è una proteina altamente complessa che si comporta da catalizzatore per le reazioni. Un catalizzatore è una sostanza che aumenta la velocità di una reazione chimica senza essere consumata dalla reazione stessa. Gli enzimi sono fondamentali per la vita e sono onnipresenti in natura. Poiché gli enzimi hanno una struttura tridimensionale molto specifica, i cambiamenti in condizioni come la temperatura e il pH possono influire sulla loro efficacia.
Denaturazione
La struttura tridimensionale di un enzima costituisce il sito attivo, o l'estremità commerciale dell'enzima, dove avviene la catalisi della reazione. I cambiamenti in questo sito attivo possono essere influenzati da fattori come il pH o la temperatura e l'efficacia dell'enzima sarà quindi ridotta quando non sono presenti le condizioni ottimali. Quando l'enzima perde la sua forma, si parla di denaturazione.
Catene laterali di aminoacidi
Gli amminoacidi che compongono le proteine, e quindi gli enzimi, sono costituiti da un atomo di carbonio centrale, un atomo di idrogeno, un gruppo amminico, un gruppo di acidi carbossilici e un gruppo "R". Il gruppo R è anche chiamato catena laterale. La catena laterale o gruppo R è una disposizione specifica di atomi che rende unico quell'amminoacido e può comportarsi come un acido o una base debole in soluzione e ha uno stato di ionizzazione specifico. Questo stato di ionizzazione influenza la struttura dell'enzima.
Effetto del pH
Tutti gli enzimi hanno un pH ottimale al quale funzionano meglio. Il pH consente all'enzima di assumere una certa conformazione che si presta alla forma del sito attivo dell'enzima. Quando il sito attivo ha la forma giusta, è in grado di legarsi efficacemente a un substrato, o materiale di partenza della reazione, e catalizzare la reazione. Il sito attivo è il risultato di una specifica conformazione delle catene laterali degli amminoacidi dell'enzima, che si formano deboli associazioni tra loro a causa del loro stato di ionizzazione e formano la struttura tridimensionale specifica risultante di l'enzima. Senza il pH corretto, questa struttura tridimensionale non si formerà correttamente. I tamponi biochimici nei sistemi viventi sono in grado di mantenere l'enzima entro il suo intervallo di pH ottimale.
Effetto della temperatura
La temperatura influenza anche la struttura tridimensionale degli enzimi. Ogni enzima ha un intervallo di temperatura ottimale all'interno del quale funziona al meglio. Una temperatura troppo alta denatura la struttura dell'enzima, modificando la forma del suo sito attivo in modo che non possa catalizzare efficacemente una reazione. Una temperatura troppo bassa non fornirà energia sufficiente al sistema per far progredire la reazione alla sua velocità massima.