كيف يتغير نشاط الإنزيم مع انخفاض تركيز الإنزيم

اكتشف العلم الحديث أن العديد من العمليات البيولوجية الأساسية ستكون مستحيلة بدون الإنزيمات. تعتمد الحياة على الأرض على التفاعلات الكيميائية الحيوية التي يمكن أن تحدث بمعدل مناسب فقط عندما يتم تحفيزها بواسطة الإنزيمات. لكن التفاعلات الأنزيمية يمكن أن تحدث ببطء شديد إذا كان تركيز الإنزيمات في النظام التفاعلي منخفضًا.

تساعد الإنزيمات التفاعلات الكيميائية عن طريق التسبب في تفاعل الجزيئات بطريقة تقلل من كمية الطاقة اللازمة لبدء التفاعل. يتم توفير هذه الطاقة ، المعروفة باسم طاقة التنشيط ، من خلال البيئة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام الطاقة الحرارية المحيطة المرتبطة بدرجة حرارة البيئة كطاقة تنشيط. غالبًا ما يتم تقييد معدل التفاعلات الكيميائية في البيئات البيولوجية بكميات محدودة من البيئة المحيطة الطاقة ، لكن الإنزيمات تتغلب على هذا التقييد لأنها تتيح كمية أقل من الطاقة لتنشيط المزيد تفاعلات.

في معظم الحالات ، يكون لتقليل تركيز الإنزيم تأثير مباشر على نشاط الإنزيم لأن كل جزيء إنزيم قادر على تحفيز تفاعل واحد فقط في كل مرة. يسمى الجزيء الذي يرتبط به الإنزيم الركيزة. بشكل عام ، يرتبط إنزيم واحد بركيزة واحدة لخفض طاقة التنشيط لتفاعل كيميائي واحد. إذا كانت جميع الإنزيمات في نظام ما مرتبطة بالركائز ، يجب أن تنتظر جزيئات الركيزة الإضافية حتى يصبح الإنزيم متاحًا بعد الانتهاء من التفاعل. هذا يعني أن معدل التفاعلات سينخفض ​​مع انخفاض تركيز الإنزيم.

في معظم البيئات البيولوجية ، يكون تركيز الإنزيمات أقل من تركيز الركائز. طالما أن هذا صحيح ، فإن العلاقة بين تركيز الإنزيم ونشاط الإنزيم تتناسب طرديًا. على الرسم البياني الذي يوضح معدل التفاعل مقابل تركيز الإنزيم ، تبدو هذه العلاقة التناسبية المباشرة كخط مستقيم بميل واحد. بعبارة أخرى ، يزيد إنزيم إضافي من المعدل بتفاعل واحد لكل وحدة زمنية ، ويقلل إنزيم تمت إزالته المعدل بمقدار تفاعل واحد لكل وحدة زمنية.

استثناء من العلاقة النسبية المباشرة هو أن تناقص تركيز الإنزيم لن يحدث يؤدي إلى انخفاض نشاط الإنزيم إذا كان تركيز الركيزة أقل من تركيز الإنزيم. في هذه الحالة ، لا يكون للإنزيمات التي تمت إزالتها أي تأثير لأن النظام لا يزال يحتوي على إنزيمات كافية للارتباط مع جميع الركائز المتاحة. وبالتالي ، فإن الرسم البياني لنشاط الإنزيم مقابل تركيز الإنزيم سوف يستقر في النهاية إلى خط مسطح مع زيادة تركيز الإنزيم إلى مستوى مشابه لتركيز الركيزة.