Câteva enzime ajută la descompunerea moleculelor mari de nutrienți, cum ar fi proteinele, grăsimile și carbohidrații, în molecule mai mici. Acest proces are loc în timpul digestiei produselor alimentare în stomacul și intestinele animalelor. Alte enzime ghidează moleculele mai mici, descompuse, prin peretele intestinal în fluxul sanguin. Alte enzime promovează formarea moleculelor mari, complexe, din cele mici, simple, pentru a produce constituenți celulari. Enzimele sunt, de asemenea, responsabile pentru numeroase alte funcții, care includ stocarea și eliberarea de energie, cursul reproducerii, procesele de respirație și vederea. Ele sunt indispensabile vieții.

Care enzimă este capabilă să promoveze un singur tip de reacție chimică. Compușii asupra cărora acționează enzima se numesc substraturi. Enzimele funcționează în sisteme metabolice strâns organizate numite căi. Un fenomen biologic aparent simplu – contracția unui mușchi, de exemplu, sau transmiterea unui impuls nervos – implică de fapt un număr mare de etape chimice în care unul sau mai mulți compuși chimici (substraturi) sunt transformați în substanțe numite produse; produsul unei etape dintr-o cale metabolică servește ca substrat pentru următoarea etapă a căii.

Rolul enzimelor în căile metabolice poate fi ilustrat schematic. Compusul chimic reprezentat de A (a se vedea diagrama de mai jos) este transformat în produsul E într-o serie de etape catalizate de enzime, în care se formează succesiv compușii intermediari reprezentați de B, C și D. Aceștia acționează ca substraturi pentru enzimele reprezentate de 2, 3 și 4. Compusul A poate fi, de asemenea, transformat printr-o altă serie de etape, dintre care unele sunt aceleași cu cele din calea de formare a lui E, în produsele reprezentate de G și H.

Celebrele reprezintă compuși chimici; numerele reprezintă enzimele care catalizează reacții individuale. Înălțimile relative reprezintă energia termodinamică a compușilor (de exemplu, compusul A este mai bogat în energie decât B, B mai bogat în energie decât C). Compușii A, B etc. se modifică foarte lent în absența unui catalizator, dar o fac rapid în prezența catalizatorilor 1, 2, 3 etc.

Rolul reglator al enzimelor în căile metabolice poate fi clarificat prin utilizarea unei analogii simple: cea dintre compușii, reprezentați prin litere în diagramă, și o serie de rezervoare de apă conectate pe o pantă. În mod similar, enzimele reprezentate de numere sunt analoage cu supapele sistemului de rezervoare. Supapele controlează fluxul de apă din rezervor; adică, dacă doar supapele 1, 2, 3 și 4 sunt deschise, apa din A curge doar către E, dar, dacă supapele 1, 2, 5 și 6 sunt deschise, apa din A curge către G. În mod similar, dacă enzimele 1, 2, 3 și 4 din calea metabolică sunt active, se formează produsul E, iar dacă enzimele 1, 2, 5 și 6 sunt active, se formează produsul G. Prin urmare, activitatea sau lipsa de activitate a enzimelor din calea metabolică determină soarta compusului A; adică, fie rămâne neschimbat, fie este transformat în unul sau mai mulți produse. În plus, dacă se formează produse, activitatea enzimelor 3 și 4 în raport cu cea a enzimelor 5 și 6 determină cantitatea de produs E formată în comparație cu produsul G.

Atât fluxul de apă, cât și activitatea enzimelor se supun legilor termodinamicii; prin urmare, apa din rezervorul F nu poate curge liber spre H prin deschiderea supapei 7, deoarece apa nu poate curge în sus. Cu toate acestea, dacă supapele 1, 2, 5 și 7 sunt deschise, apa curge din F în H, deoarece energia conservată în timpul curgerii la vale a apei prin supapele 1, 2 și 5 este suficientă pentru a-i permite să forțeze apa să urce prin supapa 7. În mod similar, enzimele din calea metabolică nu pot transforma compusul F direct în H decât dacă energia este disponibilă; enzimele sunt capabile să utilizeze energia din reacțiile de conservare a energiei pentru a cataliza reacțiile care necesită energie. În timpul oxidării catalizate de enzime a carbohidraților în dioxid de carbon și apă, energia este conservată sub forma unui compus bogat în energie, adenozin trifosfat (ATP). Energia din ATP este utilizată în timpul unui proces consumator de energie, cum ar fi contracția musculară catalizată de enzime.

Pentru că nevoile celulelor și ale organismelor variază, nu numai activitatea, ci și sinteza enzimelor trebuie să fie reglementate; de exemplu, enzimele responsabile de activitatea musculară a unui mușchi al piciorului trebuie activate și inhibate la momentele potrivite. Unele celule nu au nevoie de anumite enzime; o celulă hepatică, de exemplu, nu are nevoie de o enzimă musculară. O bacterie nu are nevoie de enzime pentru a metaboliza substanțe care nu sunt prezente în mediul său de creștere. Prin urmare, unele enzime nu se formează în anumite celule, altele sunt sintetizate doar atunci când sunt necesare, iar altele se găsesc în toate celulele. Formarea și activitatea enzimelor sunt reglementate nu numai prin mecanisme genetice, ci și prin secreții organice (hormoni) de la glandele endocrine și prin impulsuri nervoase. Moleculele mici joacă, de asemenea, un rol important (a se vedea mai jos Flexibilitatea enzimelor și controlul alosteric).

Dacă o enzimă este defectă din anumite puncte de vedere, poate apărea o boală. Enzimele reprezentate de numerele de la 1 la 4 din diagramă trebuie să funcționeze în timpul conversiei substanței de plecare A în produsul E. Dacă o etapă este blocată deoarece o enzimă este incapabilă să funcționeze, este posibil ca produsul E să nu se formeze; dacă E este necesar pentru o anumită funcție vitală, rezultă boala. Multe boli și afecțiuni moștenite de la oameni rezultă din deficitul unei enzime. Unele dintre acestea sunt enumerate în tabel. Albinismul, de exemplu, rezultă dintr-o incapacitate moștenită de sintetizare a enzimei tirozinaza, care catalizează o etapă din calea prin care se formează pigmentul pentru culoarea părului și a ochilor.

.