כיצד משתנה פעילות האנזים ככל שריכוז האנזים יורד

המדע המודרני גילה שתהליכים ביולוגיים חיוניים רבים יהיו בלתי אפשריים ללא אנזימים. החיים על פני כדור הארץ תלויים בתגובות ביוכימיות שיכולות להתרחש בקצב הולם רק כאשר הם מזרזים על ידי אנזימים. אך תגובות אנזימטיות עדיין יכולות להתרחש לאט מדי אם ריכוז האנזימים במערכת תגובתי נמוך.

אנזימים מסייעים לתגובות כימיות בכך שהם גורמים למולקולות לקיים אינטראקציה באופן שמפחית את כמות האנרגיה הדרושה כדי להתחיל בתגובה. אנרגיה זו, המכונה אנרגיית הפעלה, מסופקת על ידי הסביבה. לדוגמא, האנרגיה התרמית הסביבתית הקשורה לטמפרטורת הסביבה יכולה לשמש כאנרגיית הפעלה. קצב התגובות הכימיות בסביבות ביולוגיות מוגבל לעיתים קרובות בכמויות מוגבלות של סביבה אנרגיה, אך אנזימים מתגברים על הגבלה זו מכיוון שהם מאפשרים לכמות אנרגיה קטנה יותר להפעיל יותר תגובות.

ברוב המצבים, לירידה בריכוז האנזים יש השפעה ישירה על פעילות האנזים מכיוון שכל מולקולת אנזים מסוגלת לזרז רק תגובה אחת בכל פעם. המולקולה אליה נקשר אנזים נקראת מצע. באופן כללי, אנזים אחד נקשר למצע אחד על מנת להוריד את אנרגיית ההפעלה לתגובה כימית אחת. אם כל האנזימים במערכת קשורים למצעים, מולקולות מצע נוספות חייבות להמתין לזמינות האנזים לאחר השלמת התגובה. המשמעות היא שקצב התגובות יקטן ככל שריכוז האנזים יורד.

ברוב הסביבות הביולוגיות, ריכוז האנזימים נמוך מריכוז המצעים. כל עוד זה נכון, הקשר בין ריכוז האנזים ופעילות האנזים הוא פרופורציונלי באופן ישיר. בגרף המציג קצב תגובה לעומת ריכוז אנזים, קשר פרופורציונלי זה נראה כמו קו ישר עם שיפוע של אחד. במילים אחרות, אנזים אחד נוסף מגדיל את הקצב בתגובה אחת ליחידת זמן, ואנזים אחד שהוסר מוריד את הקצב בתגובה אחת ליחידת זמן.

יוצא מן הכלל לקשר היחסי הישיר הוא שירידת ריכוז האנזים לא תעשה זאת להוביל לירידה בפעילות האנזים אם ריכוז המצע נמוך מריכוז האנזים. במצב זה, לאנזימים שהוסרו אין השפעה מכיוון שבמערכת עדיין קיימים אנזימים מספיקים להיקשר עם כל המצעים הזמינים. לפיכך, גרף של פעילות האנזים לעומת ריכוז האנזים יתייצב בסופו של דבר לקו שטוח כאשר ריכוז האנזים עולה לרמה הדומה לריכוז המצע.