Dalam biologi, salah satu faktor yang membedakan makhluk hidup dari benda mati adalah kemampuan organisme untuk melakukan reaksi kimia yang sangat penting untuk kelangsungan hidupnya. Bahkan organisme bersel satu mampu melakukan ratusan reaksi kimia di dalam dinding selnya. Bayangkan jumlah tak terbatas dari reaksi yang dilakukan organisme besar seperti manusia. Tak satu pun dari reaksi ini yang mungkin terjadi tanpa enzim.
Enzim adalah katalis atau asisten biologis. Enzim terdiri dari berbagai jenis protein yang bekerja untuk mendorong reaksi kimia yang diperlukan untuk tindakan atau nutrisi tertentu. Enzim dapat meluncurkan reaksi atau mempercepatnya. Bahan kimia yang diubah dengan bantuan enzim disebut substrat. Dengan tidak adanya enzim, bahan kimia ini disebut reaktan.
Untuk mengilustrasikan kecepatan dan efisiensi enzim, substrat dapat diubah menjadi produk yang dapat digunakan dengan kecepatan sepuluh kali per detik. Mengingat ada sekitar 75,000 enzim yang berbeda dalam tubuh manusia, reaksi kimia ini dilakukan dengan kecepatan yang luar biasa. Di sisi lain, tanpa adanya enzim, reaktan mungkin membutuhkan waktu ratusan tahun untuk diubah menjadi produk yang dapat digunakan, jika mereka mampu melakukannya sama sekali. Inilah sebabnya mengapa enzim sangat penting dalam kelangsungan kehidupan di bumi.
Umumnya, enzim bekerja pada substrat dalam salah satu dari tiga cara: orientasi substrat, stres fisik, dan perubahan reaktivitas substrat. Orientasi substrat terjadi ketika enzim menyebabkan molekul substrat untuk menyelaraskan satu sama lain dan membentuk ikatan. Ketika suatu enzim menggunakan tekanan fisik pada substrat, itu pada dasarnya mencengkeram substrat dan memaksa molekul untuk pecah. Enzim yang menyebabkan perubahan reaktivitas substrat mengubah penempatan elektron molekul, yang mempengaruhi kemampuan molekul untuk berikatan dengan molekul lain.
Enzim memiliki situs aktif di mana mereka bersentuhan dengan substrat tertentu. Sifat katalitik enzim adalah proses siklik. Setelah substrat bersentuhan dengan sisi aktif enzim, substrat diubah oleh enzim untuk membentuk produk akhir. Setelah proses selesai, enzim melepaskan produk dan siap untuk memulai proses dengan substrat baru. Enzim tidak pernah terbuang percuma dan selalu didaur ulang.
Tidak adanya enzim bertanggung jawab atas banyak penyakit. Pada manusia, penyakit tragis yang disebut fenilketonuria (PKU), yang menyebabkan keterbelakangan mental yang parah dan bahkan kematian pada bayi, adalah akibat dari tidak adanya satu jenis enzim. Penyakit Tay-Sachs adalah akibat yang sama tragis dari kekurangan enzim. Ini menyebabkan keterbelakangan, kelumpuhan, dan seringkali kematian pada anak usia dini jika tidak diobati.
Kemampuan kita untuk mengubah enzim dengan menghambat kemampuan fungsinya telah menghasilkan ratusan obat yang menyelamatkan nyawa. Salah satu contohnya adalah penisilin, antibiotik terkenal yang dapat menyembuhkan penyakit sipilis, radang paru-paru, dan penyakit lainnya. Penisilin bekerja dengan mengikat ke situs aktif enzim bakteri penyebab penyakit, yang pada akhirnya menghancurkan kemampuan bakteri untuk bertahan hidup dan bereproduksi.