La science moderne a découvert que de nombreux processus biologiques essentiels seraient impossibles sans enzymes. La vie sur Terre dépend de réactions biochimiques qui peuvent se produire à un taux adéquat seulement lorsqu'elles sont catalysées par des enzymes. Mais les réactions enzymatiques peuvent encore se produire trop lentement si la concentration des enzymes dans un système réactif est faible.

Réactions accélérées

Les enzymes favorisent les réactions chimiques en faisant interagir les molécules de manière à réduire la quantité d'énergie nécessaire pour démarrer une réaction. Cette énergie, appelée énergie d'activation, est fournie par l'environnement. Par exemple, l'énergie thermique ambiante associée à la température d'un environnement peut être utilisée comme énergie d'activation. Le taux de réactions chimiques dans les environnements biologiques est souvent limité par des quantités limitées d'énergie ambiante, mais les enzymes surmontent cette restriction car elles permettent à une plus petite quantité d'énergie d'activer plus de réactions.

Une enzyme, une réaction

Dans la plupart des cas, la diminution de la concentration enzymatique a une influence directe sur l'activité enzymatique car chaque molécule d'enzyme est capable de catalyser une seule réaction à la fois. La molécule à laquelle une enzyme se lie s'appelle un substrat. En général, une enzyme se lie à un substrat afin de réduire l'énergie d'activation pour une réaction chimique. Si toutes les enzymes d'un système sont liées à des substrats, des molécules de substrat supplémentaires doivent attendre qu'une enzyme soit disponible après l'achèvement d'une réaction. Cela signifie que le taux de réactions diminue à mesure que la concentration enzymatique diminue.

Une relation un-à-un

Dans la plupart des environnements biologiques, la concentration d'enzymes est inférieure à la concentration de substrats. Tant que cela est vrai, la relation entre la concentration enzymatique et l'activité enzymatique est directement proportionnelle. Sur un graphique qui montre la vitesse de réaction par rapport à la concentration enzymatique, cette relation directement proportionnelle ressemble à une droite avec une pente de un. En d'autres termes, une enzyme supplémentaire augmente la vitesse d'une réaction par unité de temps, et une enzyme éliminée diminue la vitesse d'une réaction par unité de temps.

Enzymes sans substrats

Une exception à la relation directement proportionnelle est que la concentration enzymatique décroissante ne conduira pas à une activité enzymatique réduite si la concentration en substrat est inférieure à la concentration enzymatique. Dans cette situation, les enzymes éliminées n'ont aucun effet car le système a encore suffisamment d'enzymes pour se lier à tous les substrats disponibles. Ainsi, un graphique de l'activité enzymatique en fonction de la concentration enzymatique finira par se stabiliser en une ligne plate à mesure que la concentration de l'enzyme augmente à un niveau similaire à la concentration du substrat.