Innehåll
Modern vetenskap har upptäckt att många väsentliga biologiska processer skulle vara omöjliga utan enzymer. Livet på jorden beror på biokemiska reaktioner som kan uppstå i tillräcklig hastighet endast när de katalyseras av enzymer. Men enzymatiska reaktioner kan fortfarande inträffa för långsamt om koncentrationen av enzymer i ett reaktivt system är låg.
Accelererade reaktioner
Enzymer hjälper kemiska reaktioner genom att få molekyler att interagera på ett sätt som minskar mängden energi som krävs för att starta en reaktion. Denna energi, känd som aktiveringsenergi, tillförs av miljön. Exempelvis kan den omgivande värmeenergin associerad med en omgivningstemperatur användas som aktiveringsenergi. Hastigheten för kemiska reaktioner i biologiska miljöer begränsas ofta av begränsade mängder omgivningsenergi, men enzymer övervinner denna begränsning eftersom de möjliggör för en mindre mängd energi att aktivera fler reaktioner.
Ett enzym, en reaktion
I de flesta situationer har minskande enzymkoncentration ett direkt inflytande på enzymaktiviteten eftersom varje enzymmolekyl endast kan katalysera en reaktion i taget. Molekylen som ett enzym binder till kallas ett substrat. I allmänhet binder ett enzym till ett substrat för att sänka aktiveringsenergin för en kemisk reaktion. Om alla enzymer i ett system är bundna till substrat måste ytterligare substratmolekyler vänta på att ett enzym blir tillgängligt efter avslutad reaktion. Detta innebär att reaktionshastigheten kommer att minska när enzymkoncentrationen minskar.
Ett en-till-en-förhållande
I de flesta biologiska miljöer är koncentrationen av enzymer lägre än koncentrationen av substrat. Så länge detta är sant, är förhållandet mellan enzymkoncentration och enzymaktivitet direkt proportionell. På en graf som visar reaktionshastighet kontra enzymkoncentration ser detta direkt proportionella förhållande ut som en rak linje med en lutning på en. Med andra ord, ytterligare ett enzym ökar hastigheten med en reaktion per tidsenhet, och ett avlägsnat enzym minskar hastigheten med en reaktion per tidsenhet.
Enzymer utan substrat
Ett undantag från det direkt proportionella förhållandet är att minskande enzymkoncentration inte leder till minskad enzymaktivitet om substratkoncentrationen är lägre än enzymkoncentrationen. I denna situation har de borttagna enzymerna ingen effekt eftersom systemet fortfarande har tillräckliga enzymer för att binda med alla tillgängliga substrat. Således kommer en graf över enzymaktivitet kontra enzymkoncentration så småningom att jämnas ut i en plan linje när enzymkoncentrationen ökar till en nivå som liknar substratkoncentrationen.