La ciencia moderna ha descubierto que muchos procesos biológicos esenciales serían imposibles sin enzimas. La vida en la Tierra depende de reacciones bioquímicas que pueden ocurrir a una velocidad adecuada solo cuando son catalizadas por enzimas. Pero las reacciones enzimáticas aún pueden ocurrir con demasiada lentitud si la concentración de enzimas en un sistema reactivo es baja.
Reacciones aceleradas
Las enzimas ayudan a las reacciones químicas al hacer que las moléculas interactúen de una manera que reduce la cantidad de energía necesaria para iniciar una reacción. Esta energía, conocida como energía de activación, es suministrada por el medio ambiente. Por ejemplo, la energía térmica ambiental asociada con la temperatura de un ambiente se puede utilizar como energía de activación. La velocidad de las reacciones químicas en entornos biológicos suele estar restringida por cantidades limitadas de energía, pero las enzimas superan esta restricción porque permiten que una cantidad menor de energía active más reacciones.
Una enzima, una reacción
En la mayoría de las situaciones, la disminución de la concentración de enzima tiene una influencia directa sobre la actividad de la enzima porque cada molécula de enzima puede catalizar solo una reacción a la vez. La molécula a la que se une una enzima se llama sustrato. En general, una enzima se une a un sustrato para reducir la energía de activación de una reacción química. Si todas las enzimas de un sistema están unidas a sustratos, las moléculas de sustrato adicionales deben esperar a que una enzima esté disponible una vez completada la reacción. Esto significa que la velocidad de las reacciones disminuirá a medida que disminuya la concentración de enzima.
Una relación uno a uno
En la mayoría de los entornos biológicos, la concentración de enzimas es menor que la concentración de sustratos. Siempre que esto sea cierto, la relación entre la concentración de enzima y la actividad de la enzima es directamente proporcional. En un gráfico que muestra la velocidad de reacción frente a la concentración de enzima, esta relación directamente proporcional parece una línea recta con una pendiente de uno. En otras palabras, una enzima adicional aumenta la velocidad en una reacción por unidad de tiempo, y una enzima eliminada reduce la velocidad en una reacción por unidad de tiempo.
Enzimas sin sustratos
Una excepción a la relación directamente proporcional es que la disminución de la concentración de enzima no conducir a una disminución de la actividad enzimática si la concentración de sustrato es menor que la concentración de la enzima. En esta situación, las enzimas eliminadas no tienen ningún efecto porque el sistema todavía tiene suficientes enzimas para unirse con todos los sustratos disponibles. Por lo tanto, un gráfico de la actividad enzimática frente a la concentración de la enzima eventualmente se nivelará en una línea plana a medida que la concentración de la enzima aumenta a un nivel similar a la concentración del sustrato.