Biologiassa yksi tekijöistä, joka määrittelee elävän olennon elottomasta kohteesta, on organismin kyky suorittaa kemiallisia reaktioita, jotka ovat ratkaisevia sen selviytymisen kannalta. Jopa yksisoluiset organismit kykenevät satoihin kemiallisiin reaktioihin soluseiniensä sisällä. Kuvittele ääretön määrä reaktioita, joita suuri organismi, kuten ihminen, suorittaa. Mikään näistä reaktioista ei ole mahdollista ilman entsyymejä.
Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä tai avustajia. Entsyymit koostuvat erityyppisistä proteiineista, jotka toimivat ohjaamaan kemiallista reaktiota, jota tarvitaan tiettyyn toimintaan tai ravintoaineeseen. Entsyymit voivat joko käynnistää reaktion tai nopeuttaa sitä. Kemikaaleja, jotka muutetaan entsyymien avulla, kutsutaan substraateiksi. Entsyymien puuttuessa näitä kemikaaleja kutsutaan reagoiviksi aineiksi.
Entsyymien nopeuden ja tehokkuuden kuvaamiseksi substraatit voidaan muuntaa käyttökelpoisiksi tuotteiksi kymmenen kertaa sekunnissa. Ottaen huomioon, että ihmiskehossa on arviolta 75,000 XNUMX erilaista entsyymiä, nämä kemialliset reaktiot suoritetaan hämmästyttävällä nopeudella. Toisaalta, jos entsyymejä ei ole, reagoivat aineet voivat muuttua satoja vuosia muuttuakseen käyttökelpoiseksi tuotteeksi, jos ne kykenevät siihen ollenkaan. Siksi entsyymit ovat ratkaisevan tärkeitä elämän ylläpitämisessä maan päällä.
Yleensä entsyymit toimivat substraateilla jollakin kolmesta tavasta: substraatin suuntautumisesta, fyysisestä rasituksesta ja substraatin reaktiivisuuden muutoksista. Substraatin suuntautuminen tapahtuu, kun entsyymi saa substraattimolekyylit kohdistumaan toisiinsa ja muodostamaan sidoksen. Kun entsyymi käyttää fyysistä rasitusta substraatille, se itse asiassa tarttuu substraattiin ja pakottaa molekyylin hajoamaan. Entsyymi, joka aiheuttaa muutoksia substraatin reaktiivisuuteen, muuttaa molekyylin elektronien sijoittelua, mikä vaikuttaa molekyylin kykyyn sitoutua muihin molekyyleihin.
Entsyymeillä on aktiivisia kohtia, joissa ne joutuvat kosketuksiin tiettyjen substraattien kanssa. Entsyymien katalyyttiset ominaisuudet ovat syklinen prosessi. Kun substraatti on joutunut kosketuksiin entsyymin aktiivisen kohdan kanssa, entsyymi muokkaa sitä lopputuotteen muodostamiseksi. Kun prosessi on valmis, entsyymi vapauttaa tuotteen ja on valmis aloittamaan prosessin uusilla substraateilla. Entsyymit eivät koskaan mene hukkaan ja kierrätetään aina.
Entsyymien puute aiheuttaa monia sairauksia. Ihmisillä traaginen sairaus nimeltä fenyyliketonuria (PKU), joka aiheuttaa vakavaa henkistä hidastumista ja jopa kuoleman imeväisikäisille, on seurausta yhden tyyppisen entsyymin puuttumisesta. Tay-Sachsin tauti on yhtä traaginen seuraus entsyymin puutteesta. Se aiheuttaa hidastumista, halvaantumista ja usein kuoleman varhaislapsuudessa, jos sitä ei hoideta.
Kykymme muuttaa entsyymejä estämällä niiden toimintakykyjä on johtanut satoihin ihmishenkiä pelastaviin lääkkeisiin. Yksi esimerkki on penisilliini, tunnettu antibiootti, joka voi parantaa kuppaa, keuhkokuumetta ja muita sairauksia. Penisilliini toimii sitoutumalla sairautta aiheuttavien bakteerien entsyymien aktiivisiin kohtiin ja tuhoamalla lopulta bakteerien kyvyn selviytyä ja lisääntyä.