Monet biologiset reaktiot ovat tasapainoreaktioita. Sillä tarkoitetaan yksinkertaistettuna sitä, että reaktion loppuessa myös lähtöainetta on jäljellä. Esimerkiksi jos reaktioastiaan laitetaan aluksi pelkkää fruktoosia (hedelmäsokeri), se muuttuu hitaaksi osittain glukoosiksi (rypälesokeri). Lopulta reaktio saavuttaa kyllästyspisteen, jossa glukoosin ja fruktoosin määrät eivät enää muutu. Tällöin reaktio on tasapainossa: glukoosi muuttuu yhtä nopeasti fruktoosiksi kuin fruktoosi glukoosiksi.

Biologisten reaktioiden ongelmana on usein niiden hitaus. Jos astiaan laitetaan glukoosia, sen muuttuminen vedeksi ja hiilidioksidiksi itsestään kestää tuhansia vuosia. Sen sijaan solussa sama reaktio tapahtuu sekunnin murto-osassa!

Reaktion hitaus johtuu sen korkeasta aktivaatioenergiasta. Vaikka reaktio vapauttaisi paljon energiaa (esimerkiksi puun palaminen), se ei välttämättä tapahdu ilman riittävää alkuenergiaa. Esimerkiksi puu ei syty metsässä itsestään palamaan. Sen sijaan salaman puuhun tuoma suuri energiamäärä saa sen syttymään. Tällöin puuhun sitoutunut kemiallinen energia vapautuu lämpöenergiaksi.

Aktivaatioenergiaa pienentäviä yhdisteitä sanotaan katalyyteiksi. Ne katalysoivat eli nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Ne eivät kuitenkaan pysty kääntämään reaktion suuntaa. Katalyyttejä käyttämällä vedestä ja hiilidioksidista ei saada rakentumaan puuta. Sen sijaan puun palamista voidaan nopeuttaa katalyyteillä. Katalyytit eivät myöskään kulu reaktioissa.

Biologisia katalyyttejä kutsutaan entsyymeiksi. Entsyymit voivat olla hyvin monimutkaisia molekyylejä. Ne ovatkin useimmiten suurikokoisia molekyylejä. Useimmat entsyymit ovat proteiineja, mutta kaikki proteiinit eivät ole entsyymejä.

Entsyymeillä on solussa monenlaisia tehtäviä. Ne auttavat aineenvaihdunnassa eli energian kuluttamisessa ja varastoimisessa. Entsyymit voivat olla katabolisia tai anabolisia. Kataboliset eli hajottavat entsyymit toimivat reaktioissa, joissa vapautuu energiaa, kun aineita pilkotaan pienempiin osiin. Anaboliset eli rakentavat entsyymit toimivat reaktioissa, joissa energiaa sitoutuu, kun pienemmistä aineista rakennetaan suurempia. Kasvissa yhteyttäminen eli auringon säteilyenergian sitominen sokeriin on anabolinen reaktio. Vastaavasti sokerin palaminen juuren soluissa on katabolinen reaktio (soluhengitys).

Entsyymit auttavat solua myös lisääntymiseen ja jakautumiseen tarvittavissa reaktiossa, kasvussa sekä puolustuksessa. Entsyymit muodostavat eräänlaisen solun työkalupakin. Jokaisella entsyymillä on tietty tarkka tehtävänsä, jota se pystyy hoitamaan. Tiettyyn tehtävään suunniteltu työkalu toimii siis paremmin omassa tehtävässään kuin monta tehtävää hoitava monitoimityökalu.

Entsyymireaktioon osallistuvaa lähtöainetta kutsutaan substraatiksi. Useimmat entsyymit ovat hyvin spesifisiä. Spesifisyydellä tarkoitetaan entsyymin kykyä käyttää vain yhtä substraattia eli ne katalysoivat vain tiettyjä reaktioita. Esimerkiksi glukokinaasi katalysoi fosfaattiryhmän liittämistä glukoosiin. Se ei kuitenkaan pysty katalysoimaan samaa reaktiota fruktoosilla, joka muistuttaa kemiallisesti glukoosia.

Useimmat entsyymit katalysoivat reaktioita molempiin suuntiin. Esimerkiksi entsyymit, jotka katalysoivat fruktoosin muuttumista glukoosiksi pystyvät myös katalysoimaan glukoosin muuttumista fruktoosiksi.

Entsyymit ovat myös tarkkoja kemiallisista olosuhteista, joissa ne toimivat. Monilla entsyymeillä on esimerkiksi pH-optimi, jossa ne toimivat parhaiten. Mahalaukussa proteiineja pilkkoja pepsiinientsyymi toimii parhaiten happamassa ympäristössä, kun taas useimmat solun entsyymit toimivat parhaiten neutraalissa pH:ssa.

Monet entsyymit vaativat toimiakseen muita aineita. Esimerkiksi solussa dna:ta rakentava dna-polymeraasi vaatii toimiakseen magnesiumia. Tällaisia aineita, joita entsyymi tarvitsee, mutta jotka eivät osallistu reaktioon, kutsutaan kofaktoreiksi. Jos tämä molekyyli on suurikokoinen, sitä kutsutaan koentsyymiksi. Monet vitamiinit, kuten ravinnosta saatava B₁₂-vitamiini eli kobalamiini ovat koentsyymejä. Koentsyymi muodostaa yhdessä proteiiniosan kanssa toimivan entsyymin.

Entsyymireaktio on monivaiheinen prosessi, jossa substraatti tai substraatit muuttuvat tuotteeksi tai tuotteiksi. Entsyymeissä on aktiivinen kohta eli paikka, johon lähtöaine sitoutuu.

Entsyymireaktioita voidaan säädellä.  Esimerkiksi solun ei aina kannata hajottaa glukoosia, sillä toisinaan solu haluaa myös tuottaa sitä. Jos solussa glukoosia hajottavat entsyymit olisivat jatkuvasti aktiivisia, solu hajottaisi välittömästi tuottamansa glukoosin takaisin lähtöaineiksi. Tällainen noidankehä kuluttaisi energiaa ja olisi solulle hyödytöntä. Solu pystyykin aktivoimaan ja ehkäisemään entsyymien toimintaa tarpeen mukaan.

Myös tietyt kemialliset aineet voivat ehkäistä tai aktivoida entsyymin toimintaa. Entsyymitoimintaa ehkäiseviä aineita kutsutaan inhibiittoreiksi (eng. inhibit, ehkäistä) ja aktivoivia aineita aktivaattoreiksi. Solu voi myös tuottaa inhibiittoreita tai aktivaattoreita säädelläkseen entsyymitoimintaa: esimerkiksi monet kofaktorit ja koentsyymit ovat aktivaattoreita.

Monien lääkkeiden vaikutus perustuu siihen, että ne estävät tai edistävät entsyymien toimintaa.

Lisätietoa entsyymeistä.

• Aineenvaihdunta on kaikille eliöille yhteinen tunnusmerkki.
• Biologiset reaktiot tapahtuvat usein hitaasti, koska niiden aktivaatioenergia on korkea. Katalyytti voi alentaa tätä aktivaatioenergiaa, muttei kääntää reaktion suuntaa.
• Entsyymi toimii biologisena katalyyttinä ja alentaa aktivaatioenergiaa. Useimmat entsyymit ovat proteiineja.
• Entsyymireaktion lähtöainetta sanotaan substraatiksi. Reaktion kulku riippuu paitsi substraatin pitoisuudesta, myös esimerkiksi lämpötilasta ja pH:sta.
• Jotkin entsyymit tarvitsevat kofaktoreita tai koentsyymejä toimiakseen. Jotkin aineet voivat estää tai edistää entsyymin toimintaa.
• ATP on solun energiansiirtäjä, sillä sen fosfodiesterisidoksiin on sitoutunut runsaasti kemiallista energiaa. Energia vapautuu, kun ATP hajoaa ADP:ksi ja fosfaatiksi.
• Solun eräs elektroninsiirtäjä on NADH. Se vastaanottaa ja luovuttaa elektroneja hapetus-pelkistysreaktioissa.