Canlı hücrelerdeki birçok biyokimyasal reaksiyon çift yönlü olabilir. Örneğin, memeli hücreleri glikozu hem sentezler hem de katabolize eder. Bu reaksiyonların meydana gelme hızları, boş döngü boyunca enerji israfını önlemek için düzenlenmelidir. Bu döngü, herhangi bir yönde net bir substrat akışı olmadan çok yüksek oranlarda karşıt reaksiyonları gerçekleştirir. Termodinamiğin ikinci yasasına göre entropi tercih edilen reaksiyonlarda artar, entropi boşa harcanan ve iş yapmak için kullanılamayan bir enerjidir.
Enzimler hücrelerdeki her fiziksel ve kimyasal değişim için önemlidir. Bu nedenle, katalitik aktivitenin düzenlenmesi, doğuştan gelen hataların anlaşılmasına ve homeostazın korunmasına katkıda bulunur.
Enzimlerin eylemlerinin düzenlenmesi şu yollarla gerçekleştirilebilir:
- Bölümlendirme. Farklı görevlere sahip farklı enzimler, belirli bölmelerde lokalize olabilir. Bu, metabolik verimliliğin yanı sıra düzenlemenin basitleştirilmesini garanti eder. Örneğin, kloroplastlarda fotosentetik enzimler, lizozomlarda hidrolitik enzimler ve mitokondride enerji metabolizması, oksidatif fosforilasyon ve TCA döngüsü için enzimler bulunur.
- Kovalent modifikasyon. Bu aynı zamanda enzimatik dönüşüm olarak da bilinir. Enzimlerin çoğu, bir fosfatın eklenmesi (fosforilasyon), fosfatın çıkarılması (defosforilasyon), AMP eklenmesi (adenilasyon) veya diğer kovalent modifikasyonlar yoluyla düzenlenir. Kovalent modifikasyon, tersiyer enzim yapısında katalitik aktivitesini değiştiren değişikliklere neden olur.
- Kısmi proteoliz. Bu, zimojenlerin veya aktif olmayan proenzimlerin bir veya daha fazla peptit bağının hidrolizi yoluyla aktive edildiği geri dönüşümsüz bir kovalent modifikasyona karşılık gelir. Örneğin, proteazların (protein sindiren enzimler) yalnızca sindirim bölgesinde aktivasyonu, hücresel bileşenlerin proteolizini önler. Aynı şekilde, iç pıhtıları önlemek için kan pıhtılaşma faktörleri yalnızca kesik bölgelerinde etkinleştirilir.
- Enzim konsantrasyonunun kontrolü. Bir hücredeki belirli bir enzimin konsantrasyonu, bozunma ve sentez hızına bağlıdır. Enzimlerin sentez hızı, genin baskılanmasının yanı sıra indüksiyon yoluyla düzenlenir. Birkaç istisna dışında, enzim konsantrasyonundaki artışla enzimatik reaksiyon hızları artar.
- Substratın konsantrasyonu. Bir enzimatik reaksiyonun hızı, normal olarak, belirli bir maksimuma kadar substrat konsantrasyonundaki bir artışla artar.
- Nihai ürünün konsantrasyonu. Bir reaksiyonun son ürünleri biriktiğinde, reaksiyonun hızı azalır. Bazı durumlarda son ürün enzimle birleşerek oranı daha da düşürür.
- Sıcaklık. Enzimatik reaksiyonların hızı sıcaklıktan büyük ölçüde etkilenir. Genel olarak, enzimatik reaksiyonun başlangıç hızı, belirli bir optimum elde edilene kadar sıcaklıktaki bir artışla artar. Optimum sıcaklığın üzerinde enzim yıkımı başlar ve enzimatik reaksiyon hızı azalır.
- ortamın pH'ı. Ortamdaki hidrojen iyonlarının konsantrasyonu enzimlerin aktivitesini etkiler. Enzim aktivitesi belirli bir pH değerinde maksimumdur ve bu değerin her iki tarafında hızla azalır.
- Hidrasyon Artan hidrasyonun bitki dokularındaki enzimlerin aktivitesi üzerindeki etkisi çoğunlukla tohum çimlenmesi sırasında ortaya çıkar. Çimlenme sırasında su alımı gerçekleştiği için enzim aktivitesi artar.
- Aktivatörler. Aktivatörler, enzimatik reaksiyon hızını hızlandıran spesifik bileşikleri ifade eder. Bazı aktivatörler, klor iyonları, kobalt, nikel, manganez ve magnezyum gibi toprak alkali metallerin tuzları gibi hemen hemen tüm enzimatik reaksiyonların aktivitesini arttırır.
