Zinātnieki joprojām cenšas izprast sarežģīto olbaltumvielu molekulu sarežģītās detaļas, kas nodrošina būtiskus bioloģiskos procesus. Šīs molekulas, kas pazīstamas kā fermenti, darbojas kā katalizatori daudzām bioloģiskām reakcijām. Bez fermentiem lielākā daļa šo reakciju nenotiktu pietiekami ātri, lai uzturētu dzīvību. Fermenti ir paredzēti darbībai noteiktā vidē. Pārmērīgs karstums kopā ar dažādiem citiem apstākļiem var nopietni pasliktināt fermentu aktivitāti.
Dzīves reakcijas
Bioloģiskās reakcijas nodrošina enerģiju un specializētas molekulas, kas uztur organisma dzīvi. Visas reakcijas tomēr nevar notikt, kamēr noteikts enerģijas daudzums stimulē reaģenta molekulas. Šī enerģija ir pazīstama kā reakcijas aktivācijas enerģija. Bioloģiskajā vidē pieejamā enerģija bieži nav pietiekama, lai stimulētu atbilstošu reakciju skaitu, bet fermenti kompensē šo nepietiekamību. Mainot reaģējošo molekulu mijiedarbību savā starpā, fermenti pazemina aktivācijas enerģiju un ļauj reakcijām notikt daudz ātrāk.
Izmaina karstums
Fermenti ir specializētas olbaltumvielu molekulas, kas nozīmē, ka tām ir kopīga olbaltumvielu struktūra: specifiski aminoskābju veidi, kas savienoti kopā noteiktā secībā. Fermentiem kopumā ir sarežģītas trīsdimensiju struktūras, kas nosaka to detalizētās funkcionālās īpašības. Ja šī struktūra mainās, enzīms kļūst mazāk efektīvs, samazinot aktivācijas enerģiju. Viens kopīgs strukturālo izmaiņu avots ir siltums. Siltas temperatūras mēdz pastiprināt fermentatīvo aktivitāti, palielinot kinētisko enerģiju, kas saistīta ar nejaušām molekulām kustība, bet, kad temperatūra kļūst pārmērīga, fermenti piedzīvo strukturālu pasliktināšanos, kas kavē fermentatīvo aktivitāte.
Molekulas kustībā
Fermenta rūpīgi izveidotās struktūras izjaukšana ir pazīstama kā denaturācija. Šis process bieži ir vēlams: piemēram, dažas pārtikas olbaltumvielas ir vieglāk sagremojamas pēc tam, kad tās ir denaturētas vārot. Augsta temperatūra ir izplatīts denaturācijas cēlonis. Palielinoties temperatūrai, nejauša molekulārā kustība kļūst enerģiskāka. Galu galā molekulārā kustība kļūst tik enerģiska, ka molekulas izjauc saites starp daudzajām aminoskābēm, kas nosaka fermenta dabisko struktūru. Ferments netiek iznīcināts, bet ir mainītas tā būtiskās strukturālās īpašības. Sarežģītos proteīnos, piemēram, fermentos, denaturācija gandrīz vienmēr ir neatgriezeniska.
Ferments bez substrāta
Neskarta reaģenta molekula vai substrāts, kas fermenta reakcijas sākumā pievienojas fermentam, ir būtisks, lai fermenta darbība būtu pareiza. Substrāta denaturācija izraisa strukturālas izmaiņas, kas apgrūtina vai neiespējami iekļauties fermenta ļoti specifiskajā struktūrā. Fermenti ir ļoti specifiski, kas nozīmē, ka to sarežģītās struktūras nodrošina, ka tie var piesaistīties tikai viena veida molekulām vai cieši saistītu molekulu grupai.