Chemische Reaktionen und enzymatische Prozesse sind fundamentale Vorgänge in der Natur, die durch Energieumsatz und spezifische Mechanismen gekennzeichnet sind.
Bei chemischen Reaktionen unterscheiden wir zwischen exothermen und endothermen Reaktionen. Eine endotherme Reaktion benötigt Energie aus der Umgebung, wie beispielsweise bei der Fotosynthese. Im Energiediagramm endotherme Reaktion sieht man deutlich, dass die Energiekurve der Produkte über dem Niveau der Ausgangsstoffe liegt. Im Gegensatz dazu geben exotherme Reaktionen Energie an die Umgebung ab, was im Energiediagramm exotherme Reaktion durch eine abfallende Energiekurve dargestellt wird. Der Energieumsatz bei chemischen Reaktionen ist entscheidend für viele biologische Prozesse.
In der Biologie spielen besonders Enzyme eine zentrale Rolle. Der Enzym Aufbau besteht hauptsächlich aus Proteinen, die als biologische Katalysatoren fungieren. Der Enzym-Substrat-Komplex bildet sich, wenn ein Enzym an sein spezifisches Substrat bindet. Diese Substratspezifität ist ein charakteristisches Merkmal von Enzymen. Enzyme Beispiele finden sich überall im Körper, von Verdauungsenzymen bis zu solchen, die an der DNA-Replikation beteiligt sind. Enzyme können durch verschiedene Faktoren gehemmt werden, wie bei der irreversiblen Hemmung durch Schwermetalle oder der nicht kompetitiven Hemmung. Enzymgifte können die Enzymaktivität dauerhaft schädigen, während die allosterische Hemmung eine natürliche Regulationsmöglichkeit darstellt. Die Denaturierung von Enzymen kann durch extreme Temperaturen oder pH-Werte erfolgen und führt zum Verlust ihrer katalytischen Aktivität.
