Banyak reaksi biokimia dalam sel hidup dapat berjalan dua arah. Misalnya, sel mamalia mensintesis dan mengkatabolisme glukosa. Tingkat terjadinya reaksi ini harus diatur untuk mencegah pemborosan energi melalui siklus yang sia-sia. Siklus ini melakukan reaksi berlawanan dengan laju yang sangat tinggi tanpa aliran substrat bersih ke segala arah. Menurut hukum kedua termodinamika, entropi meningkat dalam reaksi yang disukai, entropi adalah energi yang terbuang dan tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja.
Enzim penting untuk setiap perubahan fisik dan kimia dalam sel. Oleh karena itu, pengaturan aktivitas katalitik berkontribusi untuk memahami kesalahan bawaan dan menjaga homeostasis.
Regulasi aksi enzim dapat dicapai melalui:
- Kompartemenisasi. Enzim berbeda yang memiliki tugas berbeda dapat dilokalisasi dalam kompartemen tertentu. Ini menjamin efisiensi metabolisme serta penyederhanaan regulasi. Misalnya, kloroplas memiliki enzim fotosintesis, lisosom memiliki enzim hidrolitik, dan mitokondria memiliki enzim untuk metabolisme energi, fosforilasi oksidatif, dan siklus TCA.
- Modifikasi kovalen. Ini juga dikenal sebagai interkonversi enzimatik. Sebagian besar enzim diatur melalui penambahan fosfat (fosforilasi), penghilangan fosfat (defosforilasi), penambahan AMP (adenylylation) atau modifikasi kovalen lainnya. Modifikasi kovalen menyebabkan perubahan struktur enzim tersier yang mengubah aktivitas katalitiknya.
- proteolisis parsial. Ini mengacu pada modifikasi kovalen ireversibel di mana zimogen atau proenzim yang tidak aktif diaktifkan melalui hidrolisis satu atau banyak ikatan peptida. Misalnya, aktivasi protease (enzim pencerna protein) hanya di area pencernaan menghindari proteolisis konstituen seluler. Dengan cara yang sama, faktor pembekuan darah hanya diaktifkan di tempat luka untuk mencegah pembekuan internal.
- Kontrol konsentrasi enzim. Konsentrasi enzim tertentu dalam sel tergantung pada laju degradasi dan sintesisnya. Tingkat sintesis enzim diatur melalui induksi serta represi gen. Terlepas dari beberapa pengecualian, laju reaksi enzimatik meningkat dengan peningkatan konsentrasi enzim.
- Konsentrasi substrat. Kecepatan reaksi enzimatik biasanya meningkat dengan peningkatan konsentrasi substrat hingga maksimum tertentu.
- Konsentrasi produk akhir. Ketika produk akhir dari suatu reaksi terakumulasi, laju reaksi berkurang. Dalam beberapa kasus, produk akhir bergabung dengan enzim, oleh karena itu, mengurangi laju lebih lanjut.
- Suhu. Laju reaksi enzimatik sangat dipengaruhi oleh suhu. Umumnya, laju awal reaksi enzimatik meningkat dengan peningkatan suhu sampai optimum tertentu tercapai. Di atas suhu optimum, penghancuran enzim dimulai sehingga mengurangi laju reaksi enzimatik.
- pH media. Konsentrasi ion hidrogen dalam medium mempengaruhi aktivitas enzim. Aktivitas enzim maksimum pada pH tertentu dan menurun dengan cepat di kedua sisi nilai ini.
- Hidrasi. Efek peningkatan hidrasi pada aktivitas enzim jaringan tanaman sebagian besar ditunjukkan selama perkecambahan biji. Saat imbibisi air terjadi selama perkecambahan, aktivitas enzim meningkat.
- Aktivator. Aktivator mengacu pada senyawa spesifik yang mempercepat laju reaksi enzimatik. Beberapa aktivator meningkatkan aktivitas hampir semua reaksi enzimatik seperti garam logam alkali tanah seperti ion klorin, kobalt, nikel, mangan, dan magnesium.
