Modern vetenskap har upptäckt att många väsentliga biologiska processer skulle vara omöjliga utan enzymer. Livet på jorden beror på biokemiska reaktioner som endast kan uppstå i tillräcklig takt när de katalyseras av enzymer. Men enzymatiska reaktioner kan fortfarande uppstå för långsamt om koncentrationen av enzymer i ett reaktivt system är låg.

Accelererade reaktioner

Enzymer hjälper kemiska reaktioner genom att molekylerna interagerar på ett sätt som minskar mängden av energi som behövs för att starta en reaktion. Denna energi, som kallas aktiveringsenergi, levereras av miljön. Till exempel kan den omgivande termiska energin associerad med en omgivnings temperatur användas som aktiveringsenergi. Mängden kemiska reaktioner i biologiska miljöer begränsas ofta av begränsade mängder omgivande energi, men enzymer undanröjer denna begränsning eftersom de möjliggör en mindre mängd energi för att aktivera fler reaktioner.

Ett enzym, en reaktion

I de flesta fall har minskande enzymkoncentration ett direkt inflytande på enzymaktiviteten eftersom varje enzymmolekyl kan katalysera endast en reaktion i taget. Den molekyl som ett enzym binder 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 tillgänglig efter fullbordandet av en reaktion. Det betyder att reaktionshastigheten minskar när enzymkoncentrationen minskar.

En en till en relation

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 ett diagram som visar reaktionshastigheten gentemot enzymkoncentrationen ser detta direkt proportionella förhållandet ut som en rak linje med en sluttning på en. Med andra ord ökar ett ytterligare enzym hastigheten med en reaktion per tidsenhet och ett avlägsnat enzym minskar hastigheten med en reaktion per tidsenhet.

Enzym utan substrat

Ett undantag till 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 av enzymaktivitet gentemot enzymkoncentrationen att gradvis avgå till en plan linje eftersom enzymkoncentrationen ökar till en nivå som liknar substratkoncentrationen.