De moderne wetenschap heeft ontdekt dat veel essentiële biologische processen onmogelijk zouden zijn zonder enzymen. Het leven op aarde hangt af van biochemische reacties die alleen met voldoende snelheid kunnen plaatsvinden als ze door enzymen worden gekatalyseerd. Maar enzymatische reacties kunnen nog steeds te langzaam plaatsvinden als de concentratie van enzymen in een reactief systeem laag is.

Versnelde reacties

Enzymen helpen chemische reacties door moleculen te laten interageren op een manier die de hoeveelheid vermindert van energie die nodig is om een ​​reactie te starten. Deze energie, bekend als activeringsenergie, wordt geleverd door de omgeving. De omringende thermische energie in verband met de temperatuur van een omgeving kan bijvoorbeeld worden gebruikt als activeringsenergie. De snelheid van chemische reacties in biologische omgevingen wordt vaak beperkt door beperkte hoeveelheden omgevingsenergie, maar enzymen overwinnen deze beperking omdat ze een kleinere hoeveelheid energie in staat stellen om meer reacties te activeren.

One Enzyme, One Reaction

In de meeste situaties heeft een afnemende enzymconcentratie een directe invloed op de enzymactiviteit omdat elk enzymmolecuul slechts één reactie tegelijk kan katalyseren. Het molecuul waaraan een enzym bindt, wordt een substraat genoemd. In het algemeen bindt één enzym aan één substraat om de activeringsenergie voor één chemische reactie te verlagen. Als alle enzymen in een systeem aan substraten zijn gebonden, moeten aanvullende substraatmoleculen wachten tot een enzym beschikbaar komt na voltooiing van een reactie. Dit betekent dat de reactiesnelheid zal afnemen naarmate de enzymconcentratie daalt.

Een één-op-één relatie

In de meeste biologische omgevingen is de concentratie van enzymen lager dan de concentratie van substraten. Zolang dit waar is, is de relatie tussen enzymconcentratie en enzymactiviteit direct evenredig. Op een grafiek die de reactiesnelheid versus enzymconcentratie laat zien, lijkt deze direct proportionele relatie op een rechte lijn met een helling van één. Met andere woorden, één extra enzym verhoogt de snelheid met één reactie per tijdseenheid en één verwijderd enzym verlaagt de snelheid met één reactie per tijdseenheid.

Enzymen zonder substraten

Een uitzondering de directe proportionele relatie is dat afnemende enzymconcentratie niet zal leiden tot verminderde enzymactiviteit als de substraatconcentratie lager is dan de enzymconcentratie. In deze situatie hebben de verwijderde enzymen geen effect omdat het systeem nog steeds voldoende enzymen heeft om te binden met alle beschikbare substraten. Aldus zal een grafiek van enzymactiviteit versus enzymconcentratie uiteindelijk afvlakken in een vlakke lijn als de enzymconcentratie toeneemt tot een niveau dat vergelijkbaar is met de substraatconcentratie.