Hur enzymaktivitet förändras när enzymkoncentrationen minskar

Modern vetenskap har upptäckt att många viktiga biologiska processer skulle vara omöjliga utan enzymer. Livet på jorden beror på biokemiska reaktioner som endast kan uppträda i tillräcklig takt när de katalyseras av enzymer. Men enzymatiska reaktioner kan fortfarande inträffa för långsamt om koncentrationen av enzymer i ett reaktivt system är låg.

Enzymer hjälper kemiska reaktioner genom att molekyler samverkar på ett sätt som minskar mängden energi som behövs för att starta en reaktion. Denna energi, känd som aktiveringsenergi, levereras av miljön. Till exempel kan den omgivande termiska energin associerad med en omgivningstemperatur användas som aktiveringsenergi. Graden av kemiska reaktioner i biologiska miljöer begränsas ofta av begränsade mängder omgivning energi, men enzymer övervinner denna begränsning eftersom de gör det möjligt för en mindre mängd energi att aktivera mer reaktioner.

I de flesta situationer har minskande enzymkoncentration ett direkt inflytande på enzymaktivitet eftersom varje enzymmolekyl bara kan katalysera en reaktion i taget. Molekylen till vilken ett enzym binder kallas ett substrat. I allmänhet binder ett enzym till ett substrat för att sänka aktiveringsenergin för en kemisk reaktion. Om alla enzymer i ett system är bundna till substrat, måste ytterligare substratmolekyler vänta tills ett enzym blir tillgängligt efter att en reaktion har slutförts. Detta innebär att reaktionshastigheten kommer att minska när enzymkoncentrationen minskar.

I de flesta biologiska miljöer är koncentrationen av enzymer lägre än koncentrationen av substrat. Så länge detta är sant är förhållandet mellan enzymkoncentration och enzymaktivitet direkt proportionellt. I en graf som visar reaktionshastighet kontra enzymkoncentration, ser detta direkta proportionella förhållande ut som en rak linje med en lutning på en. Med andra ord ökar ytterligare ett enzym hastigheten med en reaktion per tidsenhet och ett borttaget enzym minskar hastigheten med en reaktion per tidsenhet.

Ett undantag från det direkta proportionella förhållandet är att minskande enzymkoncentration inte kommer att göra det leda till minskad enzymaktivitet om substratkoncentrationen är lägre än enzymkoncentrationen. I denna situation har de avlägsnade enzymerna ingen effekt eftersom systemet fortfarande har tillräckliga enzymer för att binda till alla tillgängliga substrat. Således kommer en graf över enzymaktivitet kontra enzymkoncentration så småningom att plana ut till en plan linje när enzymkoncentrationen ökar till en nivå som liknar substratkoncentrationen.