Un (ou une) enzyme est une protéine qui facilite le déroulement d'une réaction biochimique : ce sont des catalyseurs. Ce sont des macromolécules.

En biochimie, comme en chimie, les molécules peuvent se transformer en autres molécules. En général, ces transformations nécessitent une température élevée et prennent beaucoup de temps à s'accomplir. Le rôle de l'enzyme est d’accélérer considérablement les réactions chimiques à des températures peu élevées (en fait, à des températures que des organismes vivants peuvent supporter), par exemple 37 °C pour les mammifères (sans enzymes, ces réactions devraient se faire à des centaines de degrés).

Les enzymes sont des biocatalyseurs, c'est-à-dire que ce sont des catalyseurs produits par les êtres vivants en ayant besoin. Ce sont des catalyseurs très efficaces car, en plus d'accélérer énormément la réaction, l'enzyme elle-même ne fait pas partie des molécules que réagissent lors de la réaction et se trouve ainsi intacte à l'issue de la réaction. De cette manière, elle peut directement catalyser une nouvelle réaction d'autres molécules qui n'ont pas encore réagi. Il suffit donc d'une très faible quantité d'enzymes pour que la réaction ait lieu.

Cependant, les enzymes n'agissent pas de la même manière selon l'environnement dans lequel elles se trouvent. Le PH, c'est-à-dire le taux d'acidité, doit être adapté à celui dans lequel l'action de l'enzyme est bonne. Le PH idéal, appelé PH optimum, varie selon l'enzyme. Si l'enzyme est exposée à un PH beaucoup trop faible ou trop élevé, elle est détruite. La température doit également être adéquate, c'est généralement la température du corps de l'organisme qui produit l'enzyme. Lorsqu'elle est trop élevée, l'enzyme est dénaturée, lorsqu'elle est trop basse, elle est simplement désactivée et peut être réactivée lorsqu'il fait à nouveau plus chaud.

Les noms donnés aux enzymes terminent généralement par le suffixe "-ase". Il existe une multitude d'enzymes différentes, mais chaque enzyme possède une double spécificité:

En résumé, chaque enzyme a un rôle bien particulier dans l'organisme, ce qui explique également la grande diversité de cette catégorie de molécules.

Les enzymes ne sont pas les seuls catalyseurs qui existent, il en existe d'autres comme des catalyseurs chimiques par exemples, mais le fonctionnement des enzymes pour accélérer les réactions du métabolisme est particulièrement bien adapté aux organismes vivants.

Pour qu'une réaction ait lieu, il faut toujours apporter en premier une certaine quantité d'énergie appelée énergie d'activation. Ensuite alors, la réaction peut avoir lieu. Cette barrière naturelle permet d'éviter que toutes les réactions aient lieu en même temps de manière incontrôlée et est donc indispensable à la vie.

La catalyse des réactions enzymatiques est basée sur le fait que l'enzyme diminue l'énergie d'activation nécessaire au déroulement de la réaction. Pour cela, le substrat est temporairement fixé sur l'enzyme, à la manière d'une clef dans sa serrure, qui va placer le substrat dans une position bien précise favorisant le déroulement de la réaction. Celle-ci a ensuite lieu et libère un ou plusieurs produits et évidemment l'enzyme intacte, qui va immédiatement catalyser une nouvelle réaction tant qu'il restera encore du substrat à transformer.

Exemple : après avoir mangé de la viande, composée en majorité de protéines, il faut découper ces protéines en composants de base, les acides aminés. Ces acides aminés passent ensuite dans le sang pour être absorbés par les cellules de l'organisme. La transformation des protéines de la viande en acides aminés est due aux protéines du pancréas qui se trouvent dans l'estomac. C'est une étape de la digestion.

Un autre exemple : le sucre peut être converti en dioxyde de carbone et eau pour en extraire l'énergie, qui servira à alimenter le corps. Or, si on pose un morceau de sucre sur une table, un million d'années plus tard, ce sera encore du sucre. Pourquoi ? Parce que la vitesse de réaction du sucre est très lente. On peut, bien sûr, chauffer le sucre à environ 250⁰ Celsius pour accélérer cette réaction, mais aucun organisme vivant ne supporterait longtemps une telle température. Dans le corps, cette réaction ne prend que quelques millisecondes. Les enzymes ont permis à une réaction très lente d'être très rapide.

L'amylase est un enzyme contenu dans la salive qui permet de couper l'amidon cuit, contenu dans le pain par exemple, en petites molécules de sucre. Si on mâche du pain pendant un certain temps, un goût sucré apparaît dans la bouche au bout d'un moment : l'enzyme a fait sa réaction et a libéré du sucre. Si on laisse ce pain sur la table, il ne se transformera jamais en sucre, sauf après quelques millions d'années (et si on l'isole des microbes qui peuvent le manger).

Il existe beaucoup d'enzymes, chacun ayant un rôle précis. Chacun catalyse une réaction biochimique et une seule. Toutes les enzymes sont codées par le code génétique contenu dans les chromosomes. Il existe des maladies qui sont causées par des enzymes qui ne fonctionnent pas car le chromosome porte une mutation. Ces maladies sont en général assez graves.

Il existe des enzymes qui ne sont pas des protéines, mais des ARN : ce sont des ribozymes. Il y a également des complexes moléculaires qui sont des mélanges d'ARN et de protéines, tels les ribosomes.