กิจกรรมของเอนไซม์เปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อความเข้มข้นของเอนไซม์ลดลง

เนื้อหา

• ปฏิกิริยาเร่ง
• หนึ่งเอนไซม์หนึ่งปฏิกิริยา
• ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง
• เอ็นไซม์ที่ไม่มีพื้นผิว

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ได้ค้นพบว่ากระบวนการทางชีวภาพที่สำคัญจำนวนมากจะเป็นไปไม่ได้หากปราศจากเอนไซม์ ชีวิตบนโลกขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สามารถเกิดขึ้นได้ในอัตราที่เพียงพอเฉพาะเมื่อพวกเขาถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ แต่ปฏิกิริยาของเอนไซม์ยังคงเกิดขึ้นช้าเกินไปหากความเข้มข้นของเอนไซม์ในระบบปฏิกิริยาต่ำ

ปฏิกิริยาเร่ง

เอนไซม์ช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีโดยทำให้โมเลกุลมีปฏิกิริยาในลักษณะที่ช่วยลดปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการเริ่มทำปฏิกิริยา พลังงานนี้เรียกว่าพลังงานกระตุ้นถูกจัดทำโดยสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่นพลังงานความร้อนโดยรอบที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสภาพแวดล้อมสามารถใช้เป็นพลังงานกระตุ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพมักถูก จำกัด ด้วยพลังงานรอบข้างที่ จำกัด แต่เอนไซม์เอาชนะข้อ จำกัด นี้เพราะพวกมันทำให้พลังงานในปริมาณที่น้อยลงสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาได้มากขึ้น

หนึ่งเอนไซม์หนึ่งปฏิกิริยา

ในสถานการณ์ส่วนใหญ่การลดความเข้มข้นของเอนไซม์มีอิทธิพลโดยตรงต่อกิจกรรมของเอนไซม์เพราะโมเลกุลของเอนไซม์แต่ละตัวสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเพียงครั้งเดียวในแต่ละครั้ง โมเลกุลที่เอ็นไซม์ผูกเรียกว่าสารตั้งต้น โดยทั่วไปเอนไซม์หนึ่งผูกกับสารตั้งต้นหนึ่งเพื่อลดพลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีหนึ่ง หากเอนไซม์ทั้งหมดในระบบถูกผูกไว้กับสารตั้งต้นโมเลกุลของสารตั้งต้นเพิ่มเติมจะต้องรอให้เอนไซม์มีอยู่หลังจากเสร็จสิ้นการทำปฏิกิริยา ซึ่งหมายความว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลงเมื่อความเข้มข้นของเอนไซม์ลดลง

ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง

ในสภาพแวดล้อมทางชีววิทยาส่วนใหญ่ความเข้มข้นของเอนไซม์ต่ำกว่าความเข้มข้นของสารตั้งต้น ตราบใดที่สิ่งนี้เป็นจริงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของเอนไซม์และกิจกรรมของเอนไซม์นั้นเป็นสัดส่วนโดยตรง บนกราฟที่แสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของเอนไซม์ความสัมพันธ์ที่มีสัดส่วนตรงนี้ดูเหมือนเป็นเส้นตรงที่มีความชันหนึ่ง กล่าวอีกนัยหนึ่งเอนไซม์เพิ่มเติมหนึ่งตัวจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาหนึ่งครั้งต่อหน่วยของเวลาและเอนไซม์ที่ถูกลบออกหนึ่งตัวจะลดอัตราลงหนึ่งปฏิกิริยาต่อหนึ่งหน่วยของเวลา

เอ็นไซม์ที่ไม่มีพื้นผิว

ข้อยกเว้นสำหรับความสัมพันธ์ที่มีสัดส่วนโดยตรงคือการลดความเข้มข้นของเอนไซม์จะไม่นำไปสู่กิจกรรมของเอนไซม์ที่ลดลงหากความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำกว่าความเข้มข้นของเอนไซม์ ในสถานการณ์เช่นนี้เอนไซม์ที่ถูกลบออกจะไม่มีผลเนื่องจากระบบยังคงมีเอ็นไซม์เพียงพอที่จะจับกับพื้นผิวที่มีอยู่ทั้งหมด ดังนั้นกราฟของกิจกรรมของเอนไซม์เมื่อเทียบกับความเข้มข้นของเอนไซม์ในที่สุดจะถูกเล็ดลอดเป็นเส้นแบนเนื่องจากความเข้มข้นของเอนไซม์จะเพิ่มขึ้นในระดับที่ใกล้เคียงกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น