Współczesna nauka odkryła, że wiele istotnych procesów biologicznych byłoby niemożliwych bez enzymów. Życie na Ziemi zależy od reakcji biochemicznych, które mogą zachodzić w odpowiednim tempie tylko wtedy, gdy są katalizowane przez enzymy. Ale reakcje enzymatyczne mogą nadal zachodzić zbyt wolno, jeśli stężenie enzymów w układzie reaktywnym jest niskie.
Przyspieszone reakcje
Enzymy wspomagają reakcje chemiczne, powodując interakcję cząsteczek w sposób, który zmniejsza ilość energii potrzebnej do rozpoczęcia reakcji. Ta energia, zwana energią aktywacji, jest dostarczana przez środowisko. Na przykład energia cieplna otoczenia związana z temperaturą otoczenia może być wykorzystana jako energia aktywacji. Szybkość reakcji chemicznych w środowiskach biologicznych jest często ograniczona ograniczonymi ilościami otoczenia energii, ale enzymy pokonują to ograniczenie, ponieważ umożliwiają mniejszą ilość energii, aby aktywować więcej reakcje.
Jeden enzym, jedna reakcja
W większości sytuacji zmniejszenie stężenia enzymu ma bezpośredni wpływ na aktywność enzymu, ponieważ każda cząsteczka enzymu jest w stanie katalizować tylko jedną reakcję na raz. Cząsteczka, z którą wiąże się enzym, nazywana jest substratem. Ogólnie rzecz biorąc, jeden enzym wiąże się z jednym podłożem w celu obniżenia energii aktywacji dla jednej reakcji chemicznej. Jeśli wszystkie enzymy w systemie są związane z substratami, dodatkowe cząsteczki substratu muszą czekać, aż enzym stanie się dostępny po zakończeniu reakcji. Oznacza to, że szybkość reakcji zmniejszy się wraz ze spadkiem stężenia enzymu.
Relacja jeden-do-jednego
W większości środowisk biologicznych stężenie enzymów jest niższe niż stężenie substratów. Dopóki to prawda, zależność między stężeniem enzymu a aktywnością enzymu jest wprost proporcjonalna. Na wykresie, który pokazuje szybkość reakcji w funkcji stężenia enzymu, ta wprost proporcjonalna zależność wygląda jak linia prosta o nachyleniu równym jeden. Innymi słowy, jeden dodatkowy enzym zwiększa szybkość o jedną reakcję na jednostkę czasu, a jeden usunięty enzym zmniejsza szybkość o jedną reakcję na jednostkę czasu.
Enzymy bez substratów
Wyjątkiem od wprost proporcjonalnej zależności jest to, że zmniejszające się stężenie enzymu nie będzie prowadzić do zmniejszonej aktywności enzymu, jeśli stężenie substratu jest niższe niż stężenie enzymu. W tej sytuacji usunięte enzymy nie działają, ponieważ system wciąż ma wystarczającą ilość enzymów, aby związać się ze wszystkimi dostępnymi substratami. Zatem wykres aktywności enzymu w funkcji stężenia enzymu ostatecznie wyrówna się do płaskiej linii, gdy stężenie enzymu wzrośnie do poziomu, który jest podobny do stężenia substratu.