Sisältö
Moderni tiede on havainnut, että monet välttämättömät biologiset prosessit olisivat mahdottomia ilman entsyymejä. Elämä maapallolla riippuu biokemiallisista reaktioista, joita voi tapahtua riittävällä nopeudella vain, kun niitä entsyymit katalysoivat. Mutta entsymaattiset reaktiot voivat silti tapahtua liian hitaasti, jos entsyymien pitoisuus reaktiivisessa järjestelmässä on alhainen.
Nopeutetut reaktiot
Entsyymit auttavat kemiallisia reaktioita aiheuttamalla molekyylien vuorovaikutuksen tavalla, joka vähentää reaktion aloittamiseen tarvittavaa energiamäärää. Tätä energiaa, jota kutsutaan aktivointienergiaksi, toimittaa ympäristö. Esimerkiksi ympäristön lämpötilaan liittyvää ympäristön lämpöenergiaa voidaan käyttää aktivointienergiana. Kemiallisten reaktioiden nopeutta biologisissa ympäristöissä rajoittaa usein rajoitetut määrät ympäröivää energiaa, mutta entsyymit ylittävät tämän rajoituksen, koska ne mahdollistavat pienemmän määrän energiaa aktivoimaan enemmän reaktioita.
Yksi entsyymi, yksi reaktio
Useimmissa tilanteissa entsyymipitoisuuden alenemisella on suora vaikutus entsyymiaktiivisuuteen, koska kukin entsyymimolekyyli pystyy katalysoimaan vain yhden reaktion kerrallaan. Molekyyliä, johon entsyymi sitoutuu, kutsutaan substraatiksi. Yleensä yksi entsyymi sitoutuu yhteen substraattiin aktivointienergian alentamiseksi yhdestä kemiallisesta reaktiosta. Jos kaikki järjestelmän entsyymit ovat sitoutuneet substraatteihin, lisäsubstraattimolekyylien on odotettava entsyymin saatavuutta reaktion päättymisen jälkeen. Tämä tarkoittaa, että reaktioiden nopeus vähenee, kun entsyymipitoisuus pienenee.
Yksi henkilölle -suhde
Useimmissa biologisissa ympäristöissä entsyymien konsentraatio on alhaisempi kuin substraattien konsentraatio. Niin kauan kuin tämä on totta, suhde entsyymipitoisuuden ja entsyymiaktiivisuuden välillä on suoraan verrannollinen. Kaaviossa, joka näyttää reaktionopeuden verrattuna entsyymikonsentraatioon, tämä suoraan verrannollinen suhde näyttää suoralta, jonka kaltevuus on yksi. Toisin sanoen yksi lisäentsyymi lisää nopeutta yhdellä reaktiolla aikayksikköä kohti, ja yksi poistettu entsyymi vähentää nopeutta yhdellä reaktiolla aikayksikköä kohti.
Entsyymit ilman substraatteja
Poikkeus suoraan verrannollisesta suhteesta on, että entsyymikonsentraation pienentyminen ei johda entsyymiaktiivisuuden vähenemiseen, jos substraattipitoisuus on alempi kuin entsyymikonsentraatio. Tässä tilanteessa poistetuilla entsyymeillä ei ole vaikutusta, koska järjestelmässä on edelleen riittävästi entsyymejä sitoutuakseen kaikkien käytettävissä olevien substraattien kanssa. Siten käyrä entsyymien aktiivisuudesta verrattuna entsyymikonsentraatioon tasaa lopulta tasaiselle viivalle, kun entsyymikonsentraatio nousee tasolle, joka on samanlainen kuin substraatin konsentraatio.