Hvordan enzymaktivitet endres når enzymkonsentrasjonen avtar

Moderne vitenskap har oppdaget at mange viktige biologiske prosesser ville være umulige uten enzymer. Livet på jorden avhenger av biokjemiske reaksjoner som bare kan oppstå i tilstrekkelig hastighet når de katalyseres av enzymer. Men enzymatiske reaksjoner kan fremdeles oppstå for sakte hvis konsentrasjonen av enzymer i et reaktivt system er lav.

Enzymer hjelper kjemiske reaksjoner ved å få molekyler til å samhandle på en måte som reduserer mengden energi som trengs for å starte en reaksjon. Denne energien, kjent som aktiveringsenergi, leveres av miljøet. For eksempel kan den omgivende termiske energien assosiert med omgivelsestemperaturen brukes som aktiveringsenergi. Frekvensen av kjemiske reaksjoner i biologiske miljøer er ofte begrenset av begrensede mengder omgivelser energi, men enzymer overvinner denne begrensningen fordi de gjør det mulig for en mindre mengde energi å aktivere mer reaksjoner.

I de fleste situasjoner har synkende enzymkonsentrasjon en direkte innvirkning på enzymaktivitet fordi hvert enzymmolekyl er i stand til å katalysere bare en reaksjon om gangen. Molekylet som et enzym binder seg til kalles et substrat. Generelt binder ett enzym til ett substrat for å senke aktiveringsenergien for en kjemisk reaksjon. Hvis alle enzymene i et system er bundet til substrater, må ytterligere substratmolekyler vente på at et enzym blir tilgjengelig etter at en reaksjon er fullført. Dette betyr at reaksjonshastigheten vil avta når enzymkonsentrasjonen synker.

I de fleste biologiske miljøer er konsentrasjonen av enzymer lavere enn konsentrasjonen av substrater. Så lenge dette er sant, er forholdet mellom enzymkonsentrasjon og enzymaktivitet direkte proporsjonalt. På en graf som viser reaksjonshastighet kontra enzymkonsentrasjon, ser dette direkte proporsjonale forholdet ut som en rett linje med en skråning på en. Med andre ord øker et ekstra enzym hastigheten med en reaksjon per tidsenhet, og et fjernet enzym reduserer hastigheten med en reaksjon per tidsenhet.

Et unntak fra det direkte proporsjonale forholdet er at fallende enzymkonsentrasjon ikke vil føre til redusert enzymaktivitet hvis substratkonsentrasjonen er lavere enn enzymkonsentrasjonen. I denne situasjonen har de fjernede enzymene ingen effekt fordi systemet fremdeles har tilstrekkelige enzymer til å binde seg til alle tilgjengelige substrater. Dermed vil en graf over enzymaktivitet versus enzymkonsentrasjon til slutt jevne seg ut i en flat linje når enzymkonsentrasjonen øker til et nivå som ligner substratkonsentrasjonen.