Enzym jest bardzo złożonym białkiem, które zachowuje się jak katalizator reakcji. Katalizator to substancja, która zwiększa szybkość reakcji chemicznej bez zużywania się przez samą reakcję. Enzymy mają kluczowe znaczenie dla życia i mają wszechobecny charakter. Ponieważ enzymy mają bardzo specyficzną trójwymiarową strukturę, zmiany warunków, takich jak temperatura i pH, mogą wpływać na ich skuteczność.
Denaturacja
Trójwymiarowa struktura enzymu tworzy miejsce aktywne lub koniec biznesowy enzymu, gdzie zachodzi kataliza reakcji. Na zmiany w tym miejscu aktywnym mogą wpływać takie czynniki, jak pH lub temperatura, a zatem skuteczność enzymu będzie zmniejszona, gdy optymalne warunki nie będą obecne. Kiedy enzym traci swój kształt, nazywa się to denaturacją.
Łańcuchy boczne aminokwasów
Aminokwasy, które tworzą białka, a zatem enzymy, składają się z centralnego atomu węgla, atomu wodoru, grupy aminowej, grupy kwasu karboksylowego i grupy „R”. Grupa R jest również nazywana łańcuchem bocznym. Łańcuch boczny lub grupa R to specyficzny układ atomów, który czyni ten aminokwas unikalnym i może zachowywać się jak słaby kwas lub zasada w roztworze i ma specyficzny stan jonizacji. Ten stan jonizacji wpływa na strukturę enzymu.
Wpływ pH
Wszystkie enzymy mają optymalne pH, w którym działają najlepiej. pH pozwala enzymowi na przyjęcie pewnej konformacji, która nadaje się do kształtu miejsca aktywnego enzymu. Gdy miejsce aktywne ma odpowiedni kształt, jest w stanie skutecznie wiązać się z substratem lub materiałem wyjściowym reakcji i katalizować reakcję. Miejsce aktywne jest wynikiem specyficznej konformacji aminokwasowych łańcuchów bocznych enzymu, które tworzą słabe skojarzenia ze sobą ze względu na ich stan jonizacji i tworzą wynikającą z tego specyficzną trójwymiarową strukturę enzym. Bez odpowiedniego pH ta trójwymiarowa struktura nie uformuje się prawidłowo. Bufory biochemiczne w żywych systemach są w stanie utrzymać enzym w optymalnym zakresie pH.
Wpływ temperatury
Temperatura wpływa również na trójwymiarową strukturę enzymów. Każdy enzym ma optymalny zakres temperatur, w którym działa najlepiej. Zbyt wysoka temperatura spowoduje denaturację struktury enzymu, zmieniając kształt jego miejsca aktywnego, tak że nie może skutecznie katalizować reakcji. Zbyt niska temperatura nie zapewni wystarczającej ilości energii do systemu, aby reakcja mogła przebiegać z maksymalną szybkością.