A modern tudomány felfedezte, hogy számos alapvető biológiai folyamat lehetetlen lenne enzimek nélkül. A földi élet azon biokémiai reakcióktól függ, amelyek megfelelő sebességgel csak akkor fordulhatnak elő, ha enzimek katalizálják őket. De az enzimatikus reakciók még mindig túl lassan fordulhatnak elő, ha az enzimek koncentrációja egy reaktív rendszerben alacsony.
Gyorsított reakciók
Az enzimek segítik a kémiai reakciókat azáltal, hogy a molekulák kölcsönhatásba lépnek, ami csökkenti a reakció elindításához szükséges energia mennyiségét. Ezt az energiát, amelyet aktivációs energiának neveznek, a környezet biztosítja. Például a környezeti hőmérséklethez kapcsolódó környezeti hőenergia felhasználható aktiválási energiaként. A kémiai reakciók sebességét a biológiai környezetben gyakran korlátozza a környezeti korlátozott mennyiség energia, de az enzimek túllépik ezt a korlátozást, mert lehetővé teszik, hogy egy kisebb energiamennyiség többet aktiváljon reakciókat.
Egy enzim, egy reakció
A legtöbb helyzetben a csökkenő enzimkoncentráció közvetlenül befolyásolja az enzimaktivitást, mivel minden egyes enzimmolekula egyszerre csak egy reakciót képes katalizálni. A molekulát, amelyhez egy enzim kötődik, szubsztrátnak nevezzük. Általában egy enzim kötődik egy szubsztrátumhoz annak érdekében, hogy csökkentse az aktiválási energiát egy kémiai reakció során. Ha a rendszerben lévő összes enzim szubsztrátokhoz kötődik, további szubsztrátmolekuláknak meg kell várniuk egy enzim rendelkezésre állását a reakció befejeződése után. Ez azt jelenti, hogy az enzimkoncentráció csökkenésével a reakciók sebessége csökken.
Egy-egy kapcsolat
A legtöbb biológiai környezetben az enzimek koncentrációja alacsonyabb, mint a szubsztrátok koncentrációja. Amíg ez igaz, az enzimkoncentráció és az enzimaktivitás kapcsolata közvetlenül arányos. Egy olyan grafikonon, amely a reakciósebességet mutatja az enzimkoncentrációval szemben, ez a közvetlenül arányos összefüggés egyenesnek tűnik, amelynek lejtése egy. Más szavakkal, egy további enzim időegységenként egy reakcióval növeli a sebességet, és egy eltávolított enzim időegységenként egy reakcióval csökkenti a sebességet.
Szubsztrát nélküli enzimek
Kivétel a közvetlenül arányos összefüggés alól az, hogy az enzimkoncentráció csökkenése nem csökkent enzimaktivitáshoz vezethet, ha a szubsztrátkoncentráció alacsonyabb, mint az enzimkoncentráció. Ebben a helyzetben az eltávolított enzimeknek nincs hatása, mert a rendszer még mindig rendelkezik elegendő enzimmel ahhoz, hogy az összes rendelkezésre álló szubsztráthoz kötődjön. Így az enzimaktivitás és az enzimkoncentráció grafikonja végül sík vonallá válik, amikor az enzimkoncentráció a szubsztrátkoncentrációhoz hasonló szintre emelkedik.