Ферменты - это белковые молекулы, которые принимают определенную форму, которая позволяет им ускорять биохимические реакции в организме и, следовательно, действовать как катализатор. Скорость, с которой работает фермент, сильно зависит от ряда ключевых переменных, включая температуру, pH и концентрацию.
Активность ферментов сильно зависит от температуры. При повышении температуры активность фермента также увеличивается, поскольку увеличивается количество столкновений между реагирующими молекулами и ферментами. Дальнейшее повышение температуры приводит к пику активности фермента. Для ферментов человека эта пиковая температура составляет примерно 98,6 градусов по Фаренгейту, что соответствует температуре нашего тела. Дальнейшее повышение температуры приводит к снижению активности фермента. Это происходит из-за денатурирования ферментного белка, то есть разрыва молекулярных связей внутри белка. Когда эти связи разрываются, форма фермента меняется, и он больше не функционирует должным образом как катализатор.
Показатель кислотности или щелочности раствора называется pH. Ферменты эволюционировали для работы при определенных значениях pH, и отклонение от этого значения приведет к снижению активности фермента. Это связано с тем, что высокий или низкий pH может денатурировать ферменты так же, как и высокие температуры. Большинство жидкостей нашего организма имеют нейтральный pH около 7,2, поэтому человеческие ферменты имеют наивысшую активность при этом pH.
Субстрат - это молекула, на которую действует фермент. Поскольку ферменты могут связываться только с одним субстратом за раз, их активность зависит от концентрации субстрата. Первоначальное увеличение концентрации субстрата приведет к увеличению активности фермента, так как это означает, что больше субстратов и ферментов могут образовывать пары. Дальнейшее увеличение концентрации субстрата обычно не увеличивает активность, поскольку ферменты насыщены субстратом. Другими словами, существует линия, в которой субстраты должны ждать, прежде чем достигнут фермента.
Активность фермента также сильно зависит от его собственной молекулярной концентрации. Учитывая произвольно большую концентрацию субстрата при постоянном pH и температуре, любое увеличение концентрации фермента приводит к увеличению активности. Это приводит к линейной зависимости, в которой активность фермента прямо пропорциональна концентрации фермента.