Gli enzimi sono proteine che consentono alle reazioni chimiche nel corpo di avvenire molte volte più rapidamente di quanto farebbero altrimenti. In alcuni casi, una reazione non avrà luogo a meno che non sia presente un enzima specifico. Insieme al pH, alla temperatura e alla concentrazione del substrato, la concentrazione dell’enzima ha un effetto importante sul processo di reazione. Supponendo che la quantità della sostanza, o substrato, che partecipa alla reazione chimica rimanga la stessa, una bassa concentrazione può portare a una reazione chimica che si verifica lentamente. D’altra parte, un’alta concentrazione può accelerare una reazione, fino a raggiungere una velocità massima possibile.
Ogni enzima è specifico di una particolare reazione chimica o di un gruppo di reazioni. Un sito di attacco sull’enzima si lega al suo substrato specifico mentre ha luogo una reazione. Dopo la reazione, il substrato viene rilasciato e l’enzima può essere riutilizzato.
Quando si studia la concentrazione dell’enzima e si osserva il suo effetto su una reazione, un esperimento normalmente inizia con concentrazioni relativamente basse dell’enzima. Ciò significa che il substrato è solitamente presente in eccesso all’inizio. La velocità della reazione può essere misurata dalla quantità di prodotto formato nel tempo. Man mano che la soluzione enzimatica diventa più concentrata, è più probabile che si verifichino collisioni tra enzimi e molecole di substrato. Ciò significa che, all’aumentare della concentrazione, la velocità di reazione accelera in modo lineare, fino a raggiungere un certo livello in cui inizia ad appiattirsi.
La reazione più efficiente possibile si verifica quando ogni sito su ogni enzima è continuamente occupato dal substrato. Una volta raggiunto questo punto, è necessaria una maggiore concentrazione di enzima per aumentare la velocità di reazione. Questo rende disponibili nuovi enzimi per legarsi al substrato. Quando tutte le molecole del substrato sono attaccate agli enzimi, l’aumento della concentrazione dell’enzima non accelererà più il processo di reazione. Gli enzimi extra aggiunti non avranno alcun substrato di riserva su cui lavorare e la velocità di reazione rimane al livello massimo.
Se tutti i fattori che possono alterare le velocità di reazione, come il pH, la temperatura e la concentrazione del substrato, sono fissi, la misurazione della velocità di reazione diventa un modo per misurare la concentrazione dell’enzima. Vengono effettuate misurazioni della velocità di reazione e vengono utilizzate equazioni matematiche per definire con precisione la quantità di enzima attivo. Quando si misurano le concentrazioni, è importante assicurarsi che sia presente un substrato sufficiente per saturare tutti gli enzimi nella soluzione.