La ciencia moderna ha descubierto que muchos procesos biológicos esenciales serían imposibles sin las enzimas. La vida en la Tierra depende de reacciones bioquímicas que pueden ocurrir a un ritmo adecuado solo cuando son catalizadas por enzimas. Pero las reacciones enzimáticas aún pueden ocurrir demasiado lentamente si la concentración de enzimas en un sistema reactivo es baja.

Reacciones aceleradas

Las enzimas ayudan a las reacciones químicas haciendo que las moléculas interactúen de una manera que reduzca la cantidad de la energía necesaria para comenzar una reacción. Esta energía, conocida como energía de activación, es suministrada por el medio ambiente. Por ejemplo, la energía térmica ambiental asociada con la temperatura de un ambiente se puede usar como energía de activación. La tasa de reacciones químicas en ambientes biológicos a menudo está restringida por cantidades limitadas de energía ambiental, pero las enzimas superan esta restricción porque permiten que una menor cantidad de energía active más reacciones.

Una enzima, una reacción

En la mayoría de las situaciones, la disminución de la concentración de enzima tiene una influencia directa en la actividad de la enzima porque cada molécula de enzima es capaz de catalizar solo una reacción a la vez. La molécula a la que se une una enzima se llama sustrato. En general, una enzima se une a un sustrato para reducir la energía de activación de una reacción química. Si todas las enzimas de un sistema están unidas a los sustratos, las moléculas de sustrato adicionales deben esperar a que esté disponible una enzima después de completar una reacción. Esto significa que la tasa de reacciones disminuirá a medida que disminuya la concentración de enzimas.

Una relación de uno a uno

En la mayoría de los entornos biológicos, la concentración de enzimas es menor que la concentración de sustratos. Mientras esto sea cierto, la relación entre la concentración de la enzima y la actividad de la enzima es directamente proporcional. En un gráfico que muestra la velocidad de reacción frente a la concentración de la enzima, esta relación directamente proporcional parece una línea recta con una pendiente de uno. En otras palabras, una enzima adicional aumenta la velocidad en una reacción por unidad de tiempo, y una enzima eliminada disminuye la velocidad en una reacción por unidad de tiempo.

Enzimas sin sustratos

Una excepción a la relación directamente proporcional es que la disminución de la concentración de enzima no conducirá a una disminución de la actividad enzimática si la concentración del sustrato es menor que la concentración de la enzima. En esta situación, las enzimas eliminadas no tienen ningún efecto porque el sistema todavía tiene suficientes enzimas para unirse con todos los sustratos disponibles. Por lo tanto, un gráfico de la actividad de la enzima frente a la concentración de la enzima eventualmente se nivelará en una línea plana a medida que la concentración de la enzima aumenta a un nivel similar al de la concentración del sustrato.