現代科学は、多くの本質的な生物学的プロセスが酵素なしでは不可能であることを発見しました。 地球上の生命は、酵素によって触媒された場合にのみ適切な速度で発生する可能性のある生化学反応に依存しています。 しかし、反応系の酵素濃度が低い場合でも、酵素反応の発生が遅すぎる可能性があります。
加速反応
酵素は、反応を開始するために必要なエネルギー量を減らす方法で分子を相互作用させることにより、化学反応を支援します。 活性化エネルギーとして知られるこのエネルギーは、環境から供給されます。 たとえば、環境の温度に関連する周囲の熱エネルギーを活性化エネルギーとして使用できます。 生物学的環境における化学反応の速度は、限られた量の周囲環境によって制限されることがよくあります エネルギーですが、酵素は少量のエネルギーでより多くのエネルギーを活性化できるため、この制限を克服します 反応。
1つの酵素、1つの反応
ほとんどの場合、各酵素分子は一度に1つの反応しか触媒できないため、酵素濃度の低下は酵素活性に直接影響します。 酵素が結合する分子は基質と呼ばれます。 一般に、1つの化学反応の活性化エネルギーを下げるために1つの酵素が1つの基質に結合します。 システム内のすべての酵素が基質に結合している場合、追加の基質分子は、反応の完了後に酵素が利用可能になるのを待つ必要があります。 これは、酵素濃度が低下するにつれて反応速度が低下することを意味します。
1対1の関係
ほとんどの生物学的環境では、酵素の濃度は基質の濃度よりも低くなっています。 これが真実である限り、酵素濃度と酵素活性の関係は正比例します。 反応速度と酵素濃度の関係を示すグラフでは、この正比例の関係は、傾きが1の直線のように見えます。 言い換えると、1つの追加酵素は単位時間あたり1反応だけ速度を上げ、1つの除去酵素は単位時間あたり1反応だけ速度を下げます。
基質のない酵素
直接比例関係の例外は、酵素濃度を下げても酵素濃度が下がらないことです。 基質濃度が酵素濃度よりも低い場合、酵素活性の低下につながります。 この状況では、システムには利用可能なすべての基質と結合するのに十分な酵素がまだあるため、除去された酵素は効果がありません。 したがって、酵素活性対酵素濃度のグラフは、酵素濃度が基質濃度と同様のレベルに増加するにつれて、最終的には平坦な線に横ばいになります。