თანამედროვე მეცნიერებამ დაადგინა, რომ მრავალი აუცილებელი ბიოლოგიური პროცესი შეუძლებელი იქნებოდა ფერმენტების გარეშე. დედამიწაზე ცხოვრება დამოკიდებულია ბიოქიმიურ რეაქციებზე, რაც შეიძლება ადექვატური ტემპით მოხდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ისინი ფერმენტების მიერ კატალიზდებიან. მაგრამ ფერმენტული რეაქციები შეიძლება ძალიან ნელა მოხდეს, თუ რეაქტიული სისტემაში ფერმენტების კონცენტრაცია დაბალია.
დაჩქარებული რეაქციები
ფერმენტები ხელს უწყობენ ქიმიურ რეაქციებს, რაც იწვევს მოლეკულების ურთიერთქმედებას ისე, რომ ამცირებს ენერგიის რაოდენობას, რომელიც საჭიროა რეაქციის დასაწყებად. ამ ენერგიას, რომელსაც აქტივაციის ენერგიას უწოდებენ, გარემო აწვდის. მაგალითად, გარემოს თერმული ენერგია, რომელიც უკავშირდება გარემოს ტემპერატურას, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც აქტივაციის ენერგია. ბიოლოგიურ გარემოში ქიმიური რეაქციების სიჩქარე ხშირად იზღუდება გარემოში შეზღუდული რაოდენობით ენერგია, მაგრამ ფერმენტები გადალახავს ამ შეზღუდვას, რადგან ისინი ენერგიის მცირე რაოდენობას უფრო მეტი გააქტიურების საშუალებას აძლევს რეაქციები
ერთი ფერმენტი, ერთი რეაქცია
უმეტეს სიტუაციებში, ფერმენტის კონცენტრაციის შემცირება პირდაპირ გავლენას ახდენს ფერმენტის აქტივობაზე, რადგან თითოეულ ფერმენტის მოლეკულას შეუძლია ერთჯერადად მხოლოდ ერთი რეაქციის კატალიზაცია. მოლეკულას, რომელსაც ენზიმი უკავშირდება, სუბსტრატს უწოდებენ. ზოგადად, ერთი ფერმენტი ერთ სუბსტრატს უკავშირდება, რათა შეამციროს აქტივაციის ენერგია ერთი ქიმიური რეაქციისთვის. თუ სისტემაში არსებული ყველა ფერმენტი უკავშირდება სუბსტრატებს, რეაქციის დასრულების შემდეგ სუბსტრატის დამატებითი მოლეკულები უნდა დაველოდოთ ფერმენტის ხელმისაწვდომობას. ეს ნიშნავს, რომ რეაქციების სიჩქარე შემცირდება ფერმენტის კონცენტრაციის შემცირებისთანავე.
ერთი-ერთი ურთიერთობა
უმეტეს ბიოლოგიურ გარემოში, ფერმენტების კონცენტრაცია დაბალია, ვიდრე სუბსტრატების კონცენტრაცია. სანამ ეს სიმართლეა, ფერმენტების კონცენტრაციასა და ფერმენტების აქტივობას შორის კავშირი პირდაპირპროპორციულია. გრაფიკზე, რომელიც აჩვენებს რეაქციის სიჩქარეს ფერმენტის კონცენტრაციასთან შედარებით, ეს პირდაპირპროპორციული ურთიერთობა სწორ ხაზს ჰგავს ერთი დახრით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთი დამატებითი ფერმენტი ზრდის სიჩქარეს ერთი რეაქციით დროის ერთეულზე, ხოლო ერთი მოცილებული ფერმენტი ამცირებს სიჩქარეს ერთი რეაქციით დროის ერთეულზე.
ფერმენტები სუბსტრატების გარეშე
პირდაპირპროპორციული ურთიერთობის გამონაკლისი არის ის, რომ ფერმენტის კონცენტრაციის შემცირება არ მოხდება გამოიწვიოს ფერმენტის აქტივობის დაქვეითება, თუ სუბსტრატის კონცენტრაცია ფერმენტის კონცენტრაციაზე დაბალია. ამ სიტუაციაში, მოცილებულ ფერმენტებს არანაირი ეფექტი არ აქვთ, რადგან სისტემას ჯერ კიდევ აქვს საკმარისი ფერმენტები ყველა არსებულ სუბსტრატთან დასაკავშირებლად. ამრიგად, ფერმენტის აქტივობის გრაფიკი ფერმენტის კონცენტრაციასთან შედარებით საბოლოოდ გადადის ბრტყელ ხაზში, რადგან ფერმენტის კონცენტრაცია იზრდება იმ დონემდე, რომელიც მსგავსია სუბსტრატის კონცენტრაციისა.
