Les scientifiques s'efforcent toujours de comprendre les détails complexes des molécules de protéines complexes qui permettent les processus biologiques essentiels. Ces molécules, appelées enzymes, fonctionnent comme des catalyseurs pour de nombreuses réactions biologiques. Sans enzymes, la plupart de ces réactions ne se produiraient pas assez rapidement pour maintenir la vie. Les enzymes sont conçues pour fonctionner dans un environnement spécifique. Une chaleur excessive, ainsi que diverses autres conditions, peuvent sérieusement nuire à l'activité enzymatique.
Les réactions de la vie

Les réactions biologiques fournissent l'énergie et les molécules spécialisées qui maintiennent la vie d'un organisme. Cependant, toutes les réactions ne peuvent se produire avant qu'une certaine quantité d'énergie stimule les molécules réactives. Cette énergie est connue comme l'énergie d'activation de la réaction. L'énergie disponible dans les environnements biologiques est souvent insuffisante pour stimuler un nombre adéquat de réactions, mais les enzymes compensent cette insuffisance. En modifiant la manière dont les molécules réactives interagissent entre elles, les enzymes diminuent l'énergie d'activation et permettent aux réactions de se produire beaucoup plus rapidement.
Altérées par la chaleur

Les enzymes sont des molécules de protéines spécialisées, ce qui signifie qu'elles partagent la structure de base d'une protéine: types spécifiques d'acides aminés liés entre eux dans une séquence particulière. Les enzymes en général ont des structures tridimensionnelles complexes qui déterminent leurs caractéristiques fonctionnelles détaillées. Si cette structure change, l'enzyme devient moins efficace dans son rôle d'abaissement de l'énergie d'activation. La chaleur est une source courante de changement structurel. Les températures chaudes ont tendance à accroître l'activité enzymatique en augmentant l'énergie cinétique associée au mouvement moléculaire aléatoire, mais lorsque la température devient excessive, les enzymes subissent une détérioration structurelle qui inhibe l'activité enzymatique.
Molecules in Motion

La perturbation d'un La structure soigneusement conçue de l'enzyme est connue sous le nom de dénaturation. Ce processus est souvent souhaitable: certaines protéines alimentaires, par exemple, sont plus faciles à digérer après avoir été dénaturées par la cuisson. La température élevée est une cause courante de dénaturation. À mesure que la température augmente, le mouvement moléculaire aléatoire devient plus énergétique. Finalement, le mouvement moléculaire devient si énergique que les molécules perturbent les liaisons entre les nombreux acides aminés qui déterminent la structure naturelle de l'enzyme. L'enzyme n'est pas détruite, mais ses caractéristiques structurelles essentielles ont été modifiées. Dans les protéines complexes comme les enzymes, la dénaturation est presque toujours irréversible.
Une enzyme sans substrat

Une molécule réactive intacte, ou substrat, qui se fixe à une enzyme au début d'une réaction enzymatique est essentielle pour corriger fonctionnement de l'enzyme. La dénaturation d'un substrat provoque des changements structurels qui rendent difficile ou impossible son intégration dans la structure hautement spécifique de l'enzyme. Les enzymes sont très spécifiques, ce qui signifie que leurs structures complexes garantissent qu'elles ne peuvent se fixer qu'à un seul type de molécule ou à un groupe de molécules étroitement liées.