2.1. Enzym có nguồn gốc protein
Các công trình nghiên cứu, đặc biệt là những phát hiện của Samner (1926 - 1927) đã khẳng định rằng enzym có nguồn gốc protein. Điều này được chứng minh qua các đặc điểm sau:
- Trong nước, enzym hoà tan cho dung dịch keo với các đặc điểm như không khuếch tán và thẩm thấu. Mỗi enzym có điểm đẳng điện tương ứng và tại điểm đó nó dễ sa lắng, dựa vào đó người ta tách riêng được enzym.
- Enzym có trọng lượng phân tử lớn, bị phá huỷ bởi các nhân tố giống như protein (nhiệt độ, acid, muối kim loại nặng...).
2.2. Trung tâm hoạt động của enzym
Khi nghiên cứu về hoạt động của enzym người ta thấy rằng không phải toàn bộ phân tử enzym đều tham gia quá trình xúc tác một cách trực tiếp, mà chỉ có những phần nhất định nào đó. Phần nhất định đó là trung tâm hoạt động của enzym. Tuỳ từng loại enzym mà trung tâm hoạt động của enzym nhiều ít khác nhau, trung bình từ 1 đến 20 hay gặp nhất là 3 - 4.
- Định nghĩa: Trung tâm hoạt động của enzym là vị trí tiếp xúc giữa enzym và cơ
chất trên phân tử enzym. Ở đây sẽ trực tiếp xảy ra các phản ứng sinh hoá học.
Ở những enzym đơn giản, trung tâm hoạt động được lập nên do kiểu bố trí một số gốc acid amin nào đó. Những gốc acid amin này phân bố theo kiểu thông qua cấu trúc bậc 1, 2, 3 của protein. Đặc biệt là cấu trúc bậc 2, 3. Các gốc acid amin này nằm xa trên mạch peptid nhưng gần nhau trong cấu trúc không gian. Những gốc acid amin tham gia thành lập nên trung tâm hoạt động của enzym đáng kể nhất là Cystein với
gốc (-SH); Serine với nhóm (-OH); Histidin với vòng imidazol.
Ngoài ra còn có vòng indol của tryptophan, COOH của loại acid dicarboxylic cũng có tác dụng nhưng kém hơn.
* Nhóm sunfuryl (-SH) có hoạt tính hoá học cao nhất ở protein vì nó tham gia nhiều phản ứng như oxy - hoá thành disulfit. Vì vậy nếu nhóm (-SH) bị phong bế thì toàn bộ phân tử enzym sẽ tê liệt và mất hoạt lực.
* Nhóm hydroxyl (-OH) của serine là thành viên quan trọng của trung tâm hoạt động nhiều loại enzym như esterase và phosphatase. Nhóm ( - OH) của serine ở đây dễ liên kết với H3PO4 tức là phản ứng phosphoryl - hoá. Đây là phản ứng rất phổ biến của trao đổi vật chất.
Hoạt lực của (-OH) serine chịu ảnh hưởng của histidin. Nếu nhóm (-OH) serine bị phong toả thì trung tâm hoạt động mất tác dụng và enzym tê liệt.
* Vòng imidazol của histidin chứa nitơ hoá trị 3 (N-) có hoạt tính cao, dễ liên kết với proton kim loại, các cation hữu cơ khác thành phức hợp có N+. Đáng kể nhất là khả năng oxy - hoá và phosphoryl - hoá thành các hợp chất N - oxyl, N - phosphoryl không bền, tức là những chất quá độ của phản ứng enzym trong quá trình trao đổi vật chất.
Ở một số enzym đã được nghiên cứu kỹ, người ta thấy trung tâm hoạt động của enzym gồm nhiều đoạn ghép lại và những đoạn này khác nhau về tính phân cực hoặc tính ion.
Tóm lại nhiệm vụ của trung tâm hoạt động của enzym là: - Gắn cơ chất lên phân tử enzym do nhiều acid amin thực hiện.
- Trực tiếp thực hiện các phản ứng hoá học do một acid amin hoặc nhóm ghép đảm nhận.