2. ENZYME
2.2. Cơ chế hoạt động của enzyme
Phương thức hoạt động của enzyme là làm tăng tốc độ phản ứng thông qua việc làm giảm năng lượng hoạt hoá. Ví dụ, phản ứng phân huỷ H2O2 để giải phóng H2O và O2. Khi có mặt enzyme xúc tác là catalase, tốc độ của phản ứng có thể tăng lên 10.000 lần. Enzyme kết hợp tạm thời với cơ chất tại TTHĐ để tạo nên phức hợp enzyme - cơ chất. Các nhóm chức của TTHĐ sẽ tác động lên cơ chất để phá vỡ và hình thành các liên kết mới. Phức enzyme - cơ chất rất kém bền vững, cơ chất nhanh chóng bị chuyển hoá và giải phóng ra sản phẩm cùng enzyme tự do. Đối tượng bị biến đổi trong phản ứng chỉ là cơ chất, còn enzyme không bị tác động và được tái sử dụng.
Các loại liên kết chủ yếu được tạo thành giữa enzyme và cơ chất trong phức là: tương tác tĩnh điện, liên kết hydro, tương tác Van der Waals. Mỗi loại liên kết đòi hỏi những điều kiện khác nhau và chịu ảnh hưởng khác nhau khi có nước.
44
a. Giả thuyết “Ổ khóa – chìa khóa”
Theo Emil Fischer (1890), TTHĐ của enzyme vốn có cấu trúc không gian tương ứng với cấu trúc phân tử cơ chất (tương tự như sự tương ứng giữa chìa khoá và ổ khoá). Do có sự phù hợp như vậy nên enzyme có thể liên kết với phân tử cơ chất để xúc tác. Vì không phải cơ chất nào cũng có cấu trúc phù hợp với TTHĐ nên enzyme chỉ xúc tác cho một số phản ứng và cơ chất nhất định.
b. Giả thuyết “Khớp cảm ứng”
Theo Daniel KoshlDNA (1958), phân tử enzyme không cứng nhắc mà có cấu trúc động. Sự tương ứng về cấu hình không gian của TTHĐ và cơ chất chỉ được hình thành trong quá trình enzyme tiếp xúc với cơ chất thay vì tương ứng ngay từ đầu như mô hình của E. Fischer. Khi tiếp xúc với cơ chất, các nhóm chức ở trong TTHĐ của enzyme sẽ thay đổi vị trí trong không gian, tạo thành hình thể khớp với hình thể của cơ chất, quá trình này được gọi là "khớp cảm ứng". Đây chính là quan niệm hiện nay về cơ chế hoạt động của enzyme.