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आधुनिक विज्ञान ने पता लगाया है कि कई आवश्यक जैविक प्रक्रियाएं एंजाइम के बिना असंभव होंगी। पृथ्वी पर जीवन जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करता है जो केवल पर्याप्त दर पर हो सकता है जब वे एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। लेकिन एंजाइमैटिक रिएक्शन तब भी बहुत धीरे-धीरे हो सकते हैं यदि किसी रिएक्टिव सिस्टम में एंजाइम्स की सांद्रता कम हो।
त्वरित प्रतिक्रियाएं
एंजाइम एक तरह से बातचीत करने के लिए अणुओं को उत्पन्न करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं की सहायता करते हैं जो प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को कम करता है। यह ऊर्जा, जिसे सक्रियण ऊर्जा के रूप में जाना जाता है, पर्यावरण द्वारा आपूर्ति की जाती है। उदाहरण के लिए, परिवेश के तापमान से जुड़ी परिवेशी तापीय ऊर्जा का उपयोग सक्रियण ऊर्जा के रूप में किया जा सकता है। जैविक वातावरण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को अक्सर सीमित मात्रा में परिवेशी ऊर्जा द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है, लेकिन एंजाइम इस प्रतिबंध को दूर करते हैं क्योंकि वे अधिक प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करने के लिए थोड़ी मात्रा में ऊर्जा को सक्षम करते हैं।
एक एंजाइम, एक प्रतिक्रिया
ज्यादातर स्थितियों में, एंजाइम की एकाग्रता में कमी का एंजाइम गतिविधि पर सीधा प्रभाव पड़ता है क्योंकि प्रत्येक एंजाइम अणु एक समय में केवल एक प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने में सक्षम होता है। जिस अणु से एक एंजाइम बाँधता है उसे सब्सट्रेट कहते हैं। सामान्य तौर पर, एक एंजाइम एक रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए सक्रियण ऊर्जा को कम करने के लिए एक सब्सट्रेट को बांधता है। यदि किसी प्रणाली के सभी एंजाइम सब्सट्रेट से बंधे होते हैं, तो अतिरिक्त सब्सट्रेट अणुओं को एक प्रतिक्रिया के पूरा होने के बाद एक एंजाइम के उपलब्ध होने की प्रतीक्षा करनी चाहिए। इसका मतलब यह है कि एंजाइम की एकाग्रता घटने के साथ-साथ प्रतिक्रियाओं की दर घट जाएगी।
ए वन-टू-वन रिलेशनशिप
अधिकांश जैविक वातावरण में, सब्सट्रेट की एकाग्रता की तुलना में एंजाइमों की एकाग्रता कम होती है। जब तक यह सच है, एंजाइम एकाग्रता और एंजाइम गतिविधि के बीच संबंध सीधे आनुपातिक है। एक ग्राफ पर जो प्रतिक्रिया दर बनाम एंजाइम एकाग्रता को दर्शाता है, यह सीधे आनुपातिक संबंध एक की ढलान के साथ एक सीधी रेखा की तरह दिखता है। दूसरे शब्दों में, एक अतिरिक्त एंजाइम समय की प्रति यूनिट एक प्रतिक्रिया से दर बढ़ाता है, और एक हटाए गए एंजाइम की दर प्रति यूनिट एक प्रतिक्रिया से घट जाती है।
सबस्ट्रेट्स के बिना एंजाइम
सीधे आनुपातिक संबंधों के लिए एक अपवाद यह है कि एंजाइम एकाग्रता कम होने से एंजाइम गतिविधि में कमी नहीं होगी यदि सब्सट्रेट एकाग्रता एंजाइम एकाग्रता से कम है। इस स्थिति में, हटाए गए एंजाइमों पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है क्योंकि सिस्टम में अभी भी सभी उपलब्ध सब्सट्रेट के साथ बाँधने के लिए पर्याप्त एंजाइम हैं। इस प्रकार, एंजाइम गतिविधि बनाम एंजाइम एकाग्रता का एक ग्राफ अंततः एक सपाट रेखा में समतल हो जाएगा क्योंकि एंजाइम एकाग्रता सब्सट्रेट एकाग्रता के समान स्तर तक बढ़ जाती है।