A ciência moderna descobriu que muitos processos biológicos essenciais seriam impossíveis sem enzimas. A vida na Terra depende de reações bioquímicas que podem ocorrer em uma taxa adequada somente quando são catalisadas por enzimas. Mas as reações enzimáticas ainda podem ocorrer muito lentamente se a concentração de enzimas em um sistema reativo for baixa.

Reações aceleradas

As enzimas auxiliam nas reações químicas, fazendo com que as moléculas interajam de uma maneira que reduza a quantidade de energia necessária para iniciar uma reação. Essa energia, conhecida como energia de ativação, é fornecida pelo ambiente. Por exemplo, a energia térmica ambiente associada à temperatura de um ambiente pode ser usada como energia de ativação. A taxa de reações químicas em ambientes biológicos é muitas vezes restringida por quantidades limitadas de energia ambiente, mas as enzimas superam essa restrição porque elas permitem que uma quantidade menor de energia ative mais reações.

Uma enzima, uma reação

Na maioria das situações, a diminuição da concentração da enzima tem uma influência direta na atividade da enzima, porque cada molécula de enzima é capaz de catalisar apenas uma reação de cada vez. A molécula à qual uma enzima se liga é chamada substrato. Em geral, uma enzima se liga a um substrato para diminuir a energia de ativação de uma reação química. Se todas as enzimas de um sistema estiverem ligadas a substratos, moléculas de substrato adicionais devem esperar que uma enzima fique disponível após a conclusão de uma reação. Isso significa que a taxa de reações diminuirá à medida que a concentração da enzima diminui.

Um relacionamento um-para-um

Na maioria dos ambientes biológicos, a concentração de enzimas é menor do que a concentração de substratos. Enquanto isso for verdade, a relação entre a concentração da enzima e a atividade da enzima é diretamente proporcional. Em um gráfico que mostra a taxa de reação versus concentração de enzima, essa relação diretamente proporcional se parece com uma linha reta com uma inclinação de um. Em outras palavras, uma enzima adicional aumenta a taxa em uma reação por unidade de tempo, e uma enzima removida diminui a taxa em uma reação por unidade de tempo.

Enzimas sem substratos

Uma exceção a relação diretamente proporcional é que a concentração decrescente de enzima não levará a atividade enzimática diminuída se a concentração do substrato for menor que a concentração da enzima. Nesta situação, as enzimas removidas não têm efeito porque o sistema ainda tem enzimas suficientes para se ligar a todos os substratos disponíveis. Assim, um gráfico da atividade da enzima versus a concentração da enzima acabará por se nivelar em uma linha plana à medida que a concentração da enzima aumenta para um nível que é semelhante à concentração do substrato.