Bất kỳ điều kiện nào làm thay đổi cấu hình của enzyme đều làm thay đổi hoạt tính enzyme
5.1 Nồng độ enzyme và nồng độ cơ chất
Tốc độ phản ứng của phần lớn các phản ứng biến đổi theo nồng độc của cơ chất và nồng độ enzyme. Khi tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ phản ứng tăng chỉ khi nồng độ cơ chất tương đối thấp. Khi nồng độ cơ chất lớn tốc độ phản ứng ít phụ thuộc vào nồng độ cơ chất và có khuynh hướng đạt cực đại do nồng độ enzyme có mặt quyết định.
Ở nồng độ cơ chất thấp, nhiều phân tử enzyme có trung tâm hoạt động chưa liên kết với cơ chất. Nên việc tăng hạn chế cơ chất là tăng tốc độ phản ứng. Tuy nhiên, ở nồng độ cơ chất cao, hầu hết các trung tâm phản ứng đã liên kết với cơ chất làm cho số phân tử enzyme trở thành yếu tố giới hạn. Khi số phân tử ezyme tăng tốc độ phản ứng cự đại tăng lên tương ứng.
Hình 3.3: Ảnh hưởng nồng độ lên hoạt tính enzyme
5.2 Chất kìm hãm
Hoạt tính của enzyme bị thay đổikhi có mặt của chất ức chế.
(a) Chất ức chế cạnh tranh
Các chất kìm hãm có cấu trúc tương tự như cơ chất. Chất ức chế gắn thuận nghịch vào trung tâm phản ứng của enzyme cạnh tranh với cơ chất, khiến cho hoạt động xúc tác của enzyme chậm lại. Khi chất ức chế được giải phóng hoạt động xúc tác của enzyme trở lại mình thường.
Hình 3.4: Mô hình chất ức chế cạnh tranh
Ví dụ: acid malonic hoạt động như chất cạnh tranh trung tâm hoạt động của enzyme sucxinic dehydrogenase với acid sucxinic. Trong điều kiện bình thường, sucxinic
dehydrogenase xúc tác loại hai nguyên tử H của acid sucxinic tạo thành acid fumaric. Khi có mặt của acid maloic, enzyme liên kết với trung tâm hoạt động tạo thành phức hợp enzyme – chất ức chế và không thể chuyển hóa được. Như vậy làm số lượng trung tâm phản ứng giảm và tốc độ phản ứng cũng giảm theo.
(b) Chất ức chế không cạnh tranh
Chất ức chế không cạnh tranh không gắn vào vị trí xúc tác mà gắn thuận nghịch vào vị trí khác trên enzyme. Điều này sẽ làm thay đổi cấu hình của vị trí hoạt động không còn phù hợp với cơ chất. Vùng mà chất ức chế cạnh tranh gắn vào enzyme gọi là vị trí di lập thể (allosteric site) và gây ra hiệu ứng dị lập thể (allosteric effect). Khi chất ức chế giải phóng, hoạt động xúc tác của enzyme trở lại bình thường.
Hình 3.5: Mô hình chất ức chế không cạnh tranh
Một số chất kìm hãm gây biến đổi hoạt tính enzyme một cách không thuận nghịch. Chất kìm hãm dạng này làm biến đội liên tục hay phá hủy trung tâm hoạt động của enzyme. Phần lớn các chất độc là những chất kìm hãm không thuận nghịch chẳng hạnh như cyanide (CN-) gắn vào cytochrome cản trở việc vận chuyển điện tử đến O2, penicillin ức chế không thuận nghịch enzyme transpeptidase của vi khuẩn cản trở tạo vách tế bào.
5.3 Nhiệt độ
Mỗi một enzyme hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ tối ưu nhất định. Khi nhiệt độ lệch sang hai bên nhiệt độ tối ưu hoạt động của enzyme giảm và tốc độ phản ứng sẽ giảm theo. Sự tăng nhiệt độ làm cho làm cho động năng của enzyme và cơ chất tăng, chúng chuyển động nhanh hơn, va chạm nhiều hơn. Các phức chất emzyme-cơ chất hình thành nhiều hơn, phản ứng xảy ra nhanh hơn. Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao, enzyme bị biến tính. Khi cấu hình vị trí xúc tác không còn phù hợp với cơ chất, enzyme mất hoạt tính xúc tác. Khi nhiệt độ hạ thấp hơn nhiệt độ tối ưu, cơ chất và phân tử enzyme chuyển động chậm. Tần số va chạm giữa chúng thấp> Ít phức hợp enzyme-cơ chất hình thành và tốc độ phản ứng giảm.
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt động của enzyme
Mỗi một enzyme hoạt động tối ưu tại một giới hạn pH thích hợp chẳng hạn pepsin hoạt động tối ưu ở pH 2, trypsin hoạt động tối ưu ở pH 8.5. Khi pH lệch sang hai bên phía pH tối thích, hoạt tính của enzyme giảm xuống.
Hình 3.7: Ảnh hưởng của pH lên hoạt động của enzyme