Nhờ những nghiên cứu khác nhau trong lĩnh vực enzyme, người ta đã xác định được bản chất protein của enzyme.
Cũng giống như protein, enzyme bao gồn hai nhóm: enzyme đơn giản (hay còn gọi là enzyme một thành phần) và enzyme phức tạp (enzyme hai thành phần). Đối với enzyme một thành phần, khi thủy phân hoàn toàn chỉ nhận được aminoacid. Trong enzyme hai thành phần ngoài phần có bản chất protein còn có một phần khác
không có bản chất protein được gọi là nhóm thêm hoặc coenzyme.
Phần protein enzyme gọi là apoenzyme. Sự kết hợp giữa
apoenzyme và coenzyme tạo thành phân tử enzyme hai thành phần (holoenzyme). Apoenzyme quyết định tính đặc hiệu của enzyme và nâng cao khả năng xúc tác của enzyme; coenzyme quyết định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác. Coenzyme thường là dẫn xuất của vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B. Phần lớn enzyme trong tế bào là enzyme hai thành phần.
Hoạt tính xúc tác của enzyme được quyết định bởi toàn bộ cấu trúc không gian của phân tử. Tuy nhiên, trong hoạt động xúc tác chỉ có một phần nhỏ của phân tử trực tiếp tham gia, phần đó được
gọi là trung tâm hoạt động của enzyme. Trung tâm hoạt động của
enzyme trực tiếp liên kết với cơ chất, tạo thành phức hệ enzyme - cơ chất (phức hệ E-S). Đối với enzyme một thành phần trung tâm hoạt động là tổ hợp của những nhóm chức khác nhau có mặt trong các aminoacid thành phần của nó. Những nhóm chức thường có mặt trong trung tâm hoạt động của enzyme là vòng imidasol của histidine, nhóm hydroxyl của serine, nhóm carboxyl của acid glutamic và acid aspartic... Trung tâm hoạt động của enzyme hai thành phần, ngoài các nhóm kể trên còn có sự tham gia của các nhóm chức thuộc coenzyme.
Muốn cho hoạt động xúc tác xảy ra, giữa phân tử cơ chất và trung tâm hoạt động của enzyme phải có sự phù hợp về cấu hình
không gian. Theo quan niệm hiện nay, sự phù hợp này được hình thành bằng con đường "cảm ứng" khi enzyme tương tác với cơ chất.