U biologiji, jedan od čimbenika koji definira živo biće od neživog predmeta je sposobnost organizma da provodi kemijske reakcije koje su ključne za njegov opstanak. Čak su i jednostanični organizmi sposobni za stotine kemijskih reakcija unutar svojih staničnih stijenki. Zamislite beskonačnu količinu reakcija koje provodi veliki organizam kao što je čovjek. Nijedna od ovih reakcija nije moguća bez enzima.
Enzimi su biološki katalizatori ili pomoćnici. Enzimi se sastoje od različitih vrsta bjelančevina koji pokreću kemijsku reakciju potrebnu za određeno djelovanje ili hranjivu tvar. Enzimi mogu pokrenuti reakciju ili je ubrzati. Kemikalije koje se transformiraju uz pomoć enzima nazivaju se supstrati. U nedostatku enzima, te se kemikalije nazivaju reaktanti.
Kako bi se ilustrirala brzina i učinkovitost enzima, supstrati se mogu transformirati u upotrebljive proizvode brzinom deset puta u sekundi. S obzirom da u ljudskom tijelu postoji oko 75,000 XNUMX različitih enzima, te se kemijske reakcije izvode nevjerojatnom brzinom. S druge strane, u nedostatku enzima, reaktantima može trebati stotine godina da se pretvore u upotrebljiv proizvod, ako su to uopće u stanju. Zbog toga su enzimi ključni u održavanju života na Zemlji.
Općenito, enzimi djeluju na supstrate na jedan od tri načina: orijentacija supstrata, fizički stres i promjene u reaktivnosti supstrata. Orijentacija supstrata nastaje kada enzim uzrokuje da se molekule supstrata međusobno poravnaju i formiraju vezu. Kada enzim koristi fizički stres na supstratu, on zapravo zahvaća supstrat i prisiljava molekulu da se raspadne. Enzim koji uzrokuje promjene u reaktivnosti supstrata mijenja smještaj elektrona molekule, što utječe na sposobnost molekule da se veže s drugim molekulama.
Enzimi imaju aktivna mjesta gdje dolaze u dodir s određenim supstratima. Katalitička svojstva enzima su ciklički proces. Nakon što supstrat dođe u kontakt s aktivnim mjestom enzima, enzim ga modificira kako bi nastao krajnji proizvod. Nakon što je proces završen, enzim oslobađa proizvod i spreman je započeti proces s novim supstratima. Enzimi se nikada ne rasipaju i uvijek se recikliraju.
Nedostatak enzima je odgovoran za mnoge bolesti. U ljudi je tragična bolest nazvana fenilketonurija (PKU), koja uzrokuje tešku mentalnu retardaciju, pa čak i smrt kod dojenčadi, rezultat odsutnosti jedne vrste enzima. Tay-Sachsova bolest je sličan tragični rezultat nedostatka enzima. Uzrokuje retardaciju, paralizu i često smrt u ranom djetinjstvu ako se ne liječi.
Naša sposobnost mijenjanja enzima inhibiranjem njihovih funkcionalnih sposobnosti rezultirala je stotinama lijekova koji spašavaju živote. Jedan primjer je penicilin, dobro poznati antibiotik koji može izliječiti sifilis, upalu pluća i druge bolesti. Penicilin djeluje tako što se veže za aktivna mjesta enzima bakterija koje uzrokuju bolest, u konačnici uništavajući sposobnost bakterija da prežive i razmnožavaju se.