La science moderne a découvert que de nombreux processus biologiques essentiels seraient impossibles sans enzymes. La vie sur Terre dépend de réactions biochimiques qui ne peuvent se produire à un rythme adéquat que lorsqu'elles sont catalysées par des enzymes. Mais les réactions enzymatiques peuvent encore se produire trop lentement si la concentration d'enzymes dans un système réactif est faible.
Réactions accélérées
Les enzymes aident les réactions chimiques en faisant interagir les molécules d'une manière qui réduit la quantité d'énergie nécessaire pour démarrer une réaction. Cette énergie, appelée énergie d'activation, est fournie par l'environnement. Par exemple, l'énergie thermique ambiante associée à la température d'un environnement peut être utilisée comme énergie d'activation. La vitesse des réactions chimiques dans les environnements biologiques est souvent limitée par des quantités limitées de l'énergie, mais les enzymes surmontent cette restriction car elles permettent à une plus petite quantité d'énergie d'activer plus réactions.
Une enzyme, une réaction
Dans la plupart des situations, la diminution de la concentration enzymatique a une influence directe sur l'activité enzymatique car chaque molécule d'enzyme est capable de catalyser une seule réaction à la fois. La molécule à laquelle une enzyme se lie est appelée substrat. En général, une enzyme se lie à un substrat afin d'abaisser l'énergie d'activation pour une réaction chimique. Si toutes les enzymes d'un système sont liées à des substrats, des molécules de substrat supplémentaires doivent attendre qu'une enzyme devienne disponible après l'achèvement d'une réaction. Cela signifie que la vitesse des réactions diminuera à mesure que la concentration en enzyme diminue.
Une relation individuelle
Dans la plupart des environnements biologiques, la concentration d'enzymes est inférieure à la concentration de substrats. Tant que cela est vrai, la relation entre la concentration enzymatique et l'activité enzymatique est directement proportionnelle. Sur un graphique qui montre la vitesse de réaction en fonction de la concentration en enzyme, cette relation directement proportionnelle ressemble à une ligne droite avec une pente de un. En d'autres termes, une enzyme supplémentaire augmente la vitesse d'une réaction par unité de temps, et une enzyme supprimée diminue la vitesse d'une réaction par unité de temps.
Enzymes sans substrats
Une exception à la relation directement proportionnelle est que la diminution de la concentration en enzyme ne conduire à une diminution de l'activité enzymatique si la concentration en substrat est inférieure à la concentration en enzyme. Dans cette situation, les enzymes éliminées n'ont aucun effet car le système a encore suffisamment d'enzymes pour se lier à tous les substrats disponibles. Ainsi, un graphique de l'activité enzymatique par rapport à la concentration en enzyme finira par se stabiliser en une ligne plate lorsque la concentration en enzyme augmentera jusqu'à un niveau similaire à la concentration du substrat.