Obsah
Moderná veda zistila, že bez enzýmov by bolo veľa základných biologických procesov nemožných. Život na Zemi závisí od biochemických reakcií, ktoré sa môžu vyskytnúť adekvátnou rýchlosťou iba vtedy, keď sú katalyzované enzýmami. Enzymatické reakcie sa však môžu vyskytnúť príliš pomaly, ak je koncentrácia enzýmov v reaktívnom systéme nízka.
Zrýchlené reakcie
Enzýmy pomáhajú chemickým reakciám tým, že spôsobujú interakciu molekúl spôsobom, ktorý znižuje množstvo energie potrebnej na začatie reakcie. Táto energia, známa ako aktivačná energia, je dodávaná prostredím. Ako aktivačná energia sa môže napríklad použiť okolitá tepelná energia spojená s teplotou prostredia. Rýchlosť chemických reakcií v biologickom prostredí je často obmedzená obmedzeným množstvom okolitej energie, ale enzýmy toto obmedzenie prekonávajú, pretože umožňujú menšiemu množstvu energie aktivovať viac reakcií.
Jeden enzým, jedna reakcia
Vo väčšine prípadov má znižujúca sa koncentrácia enzýmu priamy vplyv na aktivitu enzýmu, pretože každá molekula enzýmu je schopná katalyzovať iba jednu reakciu naraz. Molekula, na ktorú sa enzým viaže, sa nazýva substrát. Jeden enzým sa všeobecne viaže na jeden substrát, aby sa znížila aktivačná energia pre jednu chemickú reakciu. Ak sú všetky enzýmy v systéme naviazané na substráty, ďalšie molekuly substrátu musia počkať, kým sa enzým neuvoľní po dokončení reakcie. To znamená, že rýchlosť reakcie sa bude znižovať so znižovaním koncentrácie enzýmov.
Vzťah 1: 1
Vo väčšine biologických prostredí je koncentrácia enzýmov nižšia ako koncentrácia substrátov. Pokiaľ je to pravda, vzťah medzi koncentráciou enzýmu a aktivitou enzýmu je priamo úmerný. Na grafe, ktorý ukazuje rýchlosť reakcie verzus koncentrácia enzýmu, vyzerá tento priamo úmerný vzťah ako priamka so sklonom jedného. Inými slovami, jeden ďalší enzým zvyšuje rýchlosť o jednu reakciu za jednotku času a jeden odstránený enzým znižuje rýchlosť o jednu reakciu za jednotku času.
Enzýmy bez substrátov
Výnimkou z priamo úmerného vzťahu je, že klesajúca koncentrácia enzýmu nepovedie k zníženej aktivite enzýmu, ak je koncentrácia substrátu nižšia ako koncentrácia enzýmu. V tejto situácii odstránené enzýmy nemajú žiadny účinok, pretože systém má stále dostatok enzýmov, ktoré sa môžu viazať so všetkými dostupnými substrátmi. Graf enzymatickej aktivity verzus koncentrácia enzýmu sa potom nakoniec ustáli v rovine, keď sa koncentrácia enzýmu zvýši na hladinu, ktorá je podobná koncentrácii substrátu.