Che cos'è la concentrazione di enzimi?
Gli enzimi sono proteine che consentono alle reazioni chimiche nel corpo di verificarsi molte volte più rapidamente di quanto altrimenti farebbero. In alcuni casi, una reazione non avverrà affatto a meno che non sia presente un enzima specifico. Insieme a pH, temperatura e concentrazione del substrato, la concentrazione di enzimi ha un effetto importante sul processo di reazione. Supponendo che la quantità della sostanza o del substrato, che prende parte alla reazione chimica, rimanga invariata, una bassa concentrazione di enzimi può portare a una reazione chimica che si verifica lentamente. D'altra parte, un'alta concentrazione di enzimi può accelerare una reazione, fino a raggiungere una velocità massima possibile.
Ogni enzima è specifico per una particolare reazione chimica o per un gruppo di reazioni. Un sito di attacco sull'enzima lega il 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 di enzimi e si osserva il suo effetto su una reazione, un esperimento normalmente inizia con concentrazioni relativamente basse dell'enzima. Ciò significa che all'inizio il substrato è generalmente presente in eccesso. La velocità della reazione può essere misurata dalla quantità di prodotto formata 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 dell'enzima, 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 viene continuamente occupato dal substrato. Una volta raggiunto questo punto, è necessaria una maggiore concentrazione di enzimi per aumentare la velocità di reazione. Ciò rende disponibili nuovi enzimi da legare al substrato. Quando tutte le molecole del substrato sono attaccate agli enzimi, aumentando la concentrazione di enzimi non si accelera più il processo di reazione. Gli enzimi 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 pH, temperatura e concentrazione del substrato, sono fissi, la misurazione della velocità di reazione diventa un modo per misurare la concentrazione di enzimi. Vengono eseguite misurazioni della velocità di reazione e vengono utilizzate equazioni matematiche per definire accuratamente 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.