Enzymen zijn eiwitten die alleen hun functies uitvoeren wanneer hun driedimensionale vormen intact zijn. Daarom zal het begrijpen van de structuur van enzymen helpen om de manieren te verduidelijken waarop enzymactiviteit kan worden geremd. Drastische temperatuurveranderingen, zoals smelten of bevriezen, kunnen de vorm en activiteit van enzymen veranderen. Veranderingen in de pH of het zuurniveau van de omgeving van het enzym kunnen ook de enzymactiviteit veranderen.

Blijf in vorm

Enzymen zijn eiwitten, wat betekent dat ze een specifieke driedimensionale structuur hebben die bepaalt hun katalytische activiteit. De primaire structuur van een eiwit is de aminozuursequentie. De secundaire structuur van eiwitten is de waterstofbinding die optreedt langs de ruggengraat van de aminozuursequentie. De tertiaire structuur van een eiwit, waar de activiteit van een enzym vandaan komt, wordt op zijn plaats gehouden door de intramoleculaire (binnen een molecuul) interacties van de aminozuurzijketens. De interacties die de tertiaire structuur van een enzym behouden, worden beïnvloed door temperatuur en pH.

Smelten

Enzymen zijn gemaakt van ketens van aminozuren, die zijn gemaakt van atomen. Atomen en moleculen trillen van nature, maar te veel trillingen zorgen ervoor dat enzymen zich ontvouwen. Een type temperatuurverandering die enzymactiviteit remt, is verwarming. Verhoging van de temperatuur zorgt ervoor dat de moleculen sneller trillen. Maar wanneer de temperatuur te veel stijgt, ontvouwt het enzym zich. Deze ontplooiing, denaturatie genaamd, zorgt ervoor dat het enzym zijn driedimensionale vorm en dus activiteit verliest. De meeste dierlijke enzymen zijn niet functioneel boven 40 graden Celsius.

Invriezen

Het tweede type temperatuurverandering dat de enzymactiviteit beïnvloedt, is koelen of vriezen. Net zoals het verhogen van de temperatuur ervoor zorgt dat moleculen sneller trillen, verlaagt de temperatuur de trillingen. Wanneer de atomen in de enzymen te veel vertragen of bevriezen, kan het enzym zijn functie niet vervullen. Enzymen zijn geen starre machines, ook al hebben ze een fysieke structuur. De atomen in enzymen vibreren normaal gesproken, net als andere eiwitten. Ze hebben deze flexibiliteit nodig om hun functie uit te voeren, en bevriezing zorgt ervoor dat ze helemaal niet bewegen.

pH-waarden

Naast temperatuursveranderingen zal een verandering in de zuurgraad, of pH, van de omgeving van het enzym enzymactiviteit remmen. Een van de soorten interacties die de tertiaire structuur van een enzym bij elkaar houden zijn ionische interacties tussen aminozuurzijketens. Een positief geladen aminegroep wordt geneutraliseerd wanneer deze interageert met een negatief geladen zuurgroep. Een verandering in pH, die een verandering is in de hoeveelheid protonen, kan de ladingen van deze twee groepen veranderen, waardoor ze zich niet-aangetrokken voelen tot elkaar. Opgemerkt moet worden dat elk enzym functioneert binnen een specifiek pH-bereik, sommige die houden van zeer zure omgevingen, andere zeer basische of basische omgevingen.