Mokslininkai vis dar siekia suprasti sudėtingas baltymų molekulių, leidžiančių atlikti esminius biologinius procesus, detales. Šios molekulės, žinomos kaip fermentai, veikia kaip daugelio biologinių reakcijų katalizatoriai. Be fermentų, dauguma šių reakcijų nevyktų pakankamai greitai, kad palaikytų gyvybę. Fermentai yra skirti veikti tam tikroje aplinkoje. Per didelis karštis kartu su įvairiomis kitomis sąlygomis gali rimtai pakenkti fermentų aktyvumui.
Gyvenimo reakcijos
Biologinės reakcijos suteikia energijos ir specializuotų molekulių, palaikančių organizmo gyvybę. Tačiau visos reakcijos negali įvykti tol, kol tam tikras energijos kiekis stimuliuoja reagento molekules. Ši energija yra žinoma kaip reakcijos aktyvacijos energija. Biologinėje aplinkoje esančios energijos dažnai nepakanka, kad būtų paskatintas pakankamas reakcijų skaičius, tačiau fermentai kompensuoja šį nepakankamumą. Keičiant reaguojančių molekulių sąveiką, fermentai sumažina aktyvacijos energiją ir leidžia daug greičiau vykti reakcijoms.
Pakeitė šiluma
Fermentai yra specializuotos baltymų molekulės, o tai reiškia, kad jie turi bendrą baltymo struktūrą: tam tikros rūšies aminorūgštys, sujungtos tam tikra seka. Fermentai apskritai turi sudėtingas trimates struktūras, kurios lemia jų išsamias funkcines savybes. Jei ši struktūra pasikeičia, fermentas tampa mažiau efektyvus, nes sumažina aktyvacijos energiją. Vienas dažnas struktūrinių pokyčių šaltinis yra šiluma. Šilta temperatūra padidina fermentinį aktyvumą, padidindama kinetinę energiją, susijusią su atsitiktine molekule judesį, bet kai temperatūra tampa per aukšta, fermentai patiria struktūrinį pablogėjimą, kuris slopina fermentinį veikla.
Judančios molekulės
Kruopščiai sukurtos fermento struktūros pažeidimas yra žinomas kaip denatūracija. Šis procesas dažnai yra pageidautinas: pavyzdžiui, kai kuriuos maisto baltymus lengviau virškinti po to, kai jie buvo denatūruoti virdami. Aukšta temperatūra yra dažna denatūracijos priežastis. Didėjant temperatūrai, atsitiktinis molekulinis judėjimas tampa energingesnis. Galų gale, molekulinis judėjimas tampa toks energingas, kad molekulės nutraukia ryšius tarp daugybės aminorūgščių, kurios lemia natūralią fermento struktūrą. Fermentas nesunaikinamas, tačiau esminės jo struktūrinės savybės buvo pakeistos. Sudėtinguose baltymuose, tokiuose kaip fermentai, denatūracija yra beveik visada negrįžtama.
Fermentas be substrato
Nepažeista reaktyvioji molekulė arba substratas, kuris prisijungia prie fermento fermentinės reakcijos pradžioje, yra būtinas, kad fermentas tinkamai veiktų. Substrato denatūracija sukelia struktūrinius pokyčius, dėl kurių jam sunku ar neįmanoma įsilieti į labai specifinę fermento struktūrą. Fermentai yra labai specifiniai, o tai reiškia, kad jų sudėtingos struktūros užtikrina, kad jie gali prisijungti tik prie vienos rūšies molekulių arba prie glaudžiai susijusių molekulių grupės.