Enzymy są katalizatorami które zmieniają szybkość reakcji same nie ulegając zmianie. Miejsce aktywne jest regionem enzymu który wiąże substrat tworzy kompleks enzym-substrat i przekształca go w produkt. Ma wymiar przestrzenny i często stanowi w białkowym enzymie zagłębienie lub szczelinę na powierzchni białka w której substrat związany jest licznymi słabymi oddziaływaniami. Specyficzność substratowa enzymu decydują właściwości i przestrzenne ułożenie reszt aminokwasów tworzących miejsce aktywne. Klasyfikacja enzymów enzymy dzieli się na 6 głównych grup wg katalizowanych przez nie reakcji. Każdy enzym ma charakterystyczny nr klasyfikacyjny składający się z 4 liczb. Oznaczanie enzymów polega na pomiarze przemiany substratu w produkt w warunkach obecności kofaktorów i w określonym pH oraz temp. W których enzym jest optymalnie aktywny. Pomiar połączonych reakcji enzymatycznych jeśli ani substrat ani produkt reakcji katalizowanej enzymatycznie nie absorbuje światła przy dostępnej dla pomiarów długości fali enzym można oznaczać wiążąc reakcję z reakcją katalizowaną przez inny enzym w której występują zmiany absorbancji. Koenzymy i grupy prostetyczne pewne enzymy aby funkcjonować wymagają obecności kofaktorów małych jednostek niebiałkowych. Kofaktorami mogą być nieorganiczne jony lub złożone cząsteczki organiczne nazywane koenzymami. Kofaktor związany z enzymem kowalencyjnie jest nazywany grupą prostetyczną. Holoenzym jest katalitycznie aktywna formą enzymu z jego kofaktorem natomiast apoenzym to tylko sama jego część białkowa. Wiele koenzymów pochodzi z prekursorów jakimi są witaminy pobierane z pokarmem których niedobór powoduje określone choroby. Izoenzymy są różnymi formami danego enzymu które katalizują tę samą reakcję ale wykazują odmienne właściwości fizyczne lub kinetyczne. Termodynamika znajomość termodynamiki stanowiącej opis relacji miedzy różnymi formami energii i wpływu energii na materie pozwala rozstrzygnąć czy dany proces fizyczny jest możliwy. Elementem wiążącym 1 i 2 zasadę termodynamiki jest funkcja termodynamiczna określana mianem energii swobodnej (G). Energia aktywacji i stan przejściowy aby zaszła reakcja biochemiczna musi zostać pokonana bariera energetyczna związana z przekształceniem cząsteczki substratu w stan przejściowy. Stan przejściowy ma w przebiegu reakcji największą energię swobodną. Różnica energii swobodnej między substratem a stanem przejściowym nazywana jest energią aktywacji(^G⁺). Enzym stabilizuje stan przejściowy i zmniejsza wartość zwiększając przez to szybkość przebiegu reakcji. Zmiana energii swobodnej różnica poziomu energii między substratem a produktem nazywana jest zmiana energii swobodnej ( Gibbsa) (^G).Równowaga reakcji reakcja chemiczna często znajduje się w stanie równowagi dynamicznej. Stała równowagi (K) określa stosunek stężeń substratu i produktu w momencie równowagi. Stężenie substratu przy małych stężeniach substratu (S) podwojenie (S) prowadzi do podwojenia wartości Vo natomiast przy większych (S) enzym ulega wysyceniu a jego Vo już dalej nie wzrasta. Stężenie enzymu gdy (S) ma wartość wysycającą podwojenie stężenia enzymu powoduje podwojenie wartości Vo. Temperatura wpływa na szybkość reakcji katalizowanej enzymatycznie przez zwiększanie termicznej energii cząsteczek substratu. Wartość pH każdy enzym ma optymalną wartość pH przy której szybkość katalizowanej reakcji jest maksymalna. Niewielkie odchylenia od optymalnej wartości pH powodują zmniejszenie szybkości reakcji. Duże odchylenia wartości pH prowadzą do denaturacji enzymu wywołanej zmianami w stanie jonizacji reszt aminokwasów i zerwaniem niekowalencyjnych oddziaływań. Model Michaelisa-Menten opiera się na następującej koncepcji katalizy enzymatycznej: E+S →k1 k2 ES→k3 E+P gdzie stałe szybkości k1 k2 k3 opisują szybkości dotyczące każdego etapu procesu katalitycznego. Przy małym (S) Vo jest wprost proporcjonalne do (S) natomiast przy dużym (S) szybkość zbliża się do szybkości maksymalnej V max. Równanie Michaelisa – Menten Vo=Vmax * [S]/Km +[S]opisuje te obserwowane zależności i narzuca hiperboliczny kształt krzywej da wartości Vo jako funkcji [S]. Stała Michaelisa Km jest równa stosunkowi sumy szybkości rozkładu kompleksu enzym –substrat do szybkości jego powstawania oraz stanowi miarę powinowactwa enzymu do substratu. Inhibicja enzymu katalityczna szybkość enzymu może być zmniejszona przez cząsteczki inhibitora. Rozróżnia się dwa typy inhibicji enzymów: nieodwracalna i odwracalną. Inhibicję odwracalną można dalej podzielić na ko petycyjną i niekompetycyjną. Inhibicja nieodwracalna inhibitor nieodwracalny wiąże się ściśle często kowalencyjnie z resztami aminokwasów w miejscu aktywnym enzymu trwale inaktywując enzym. Np. diizopropylofluorofosforan (DIPF) amid kwasu jodooctowego oraz penicylina Odwracalna inhibicja kom petycyjna inhibitor kom petycyjny współzawodniczy z cząsteczkami substratu o wiązanie się z miejscem aktywnym enzymu. Efekt inhibitora kom petycyjnego można przezwyciężyć przez duże stężenie substratu. Odwracalna inhibicja niekompetycyjna inhibitor niekompetycyjny wiąże się w enzymie z miejscami innymi niż miejsce aktywne i zmniejsza szybkość katalityczną enzymu powodując konformacyjną zmianę w jego kształcie przestrzennym. Wpływu inhibitora niekompetycyjnego nie można przezwyciężyć przez duże stężenia substratu. Enzymy allosteryczne wykres zależności Vo od [S] dla enzymów allosterycznych ma kształt krzywej sigmoidalnej. Są często białkami złożonymi z wielu podjednostek z których każda ma miejsce aktywne. Mogą być kontrolowane przez cząsteczki efektorowe (aktywatory lun inhibitory) które wiążą się do miejsc innych niż miejsca aktywne i zmieniają szybkość aktywności enzymatycznej. Mają często więcej niż jedno miejsce aktywne. Odwracalne modyfikacje kowalencyjne aktywność wielu enzymów jest zmieniana przez odwracalne tworzenie i rozrywanie wiązania kowalencyjnego między enzymem a mała grupą niebiałkową. Najczęściej występującą modyfikacją jest dodawanie i usuwanie grupy fosforanowej a więc odpowiednio fosforylacja i defosforylacja. Fosforylacja jest katalizowana przez kinazy białkowe często używając ATP jako donora grupy fosforanowej natomiast de fosforylacja jest katalizowana przez fosfatazy białkowe. Aktywacja proteolityczna pewne enzymy są syntetyzowane jako większe nieaktywne prekursory nazywane proenzymami lub zymogenami. Są one aktywowane w drodze nieodwracalnej hydrolizy jednego lub więcej wiązań peptydowych. Regulacja enzymatycznej syntezy i rozkładu ilość obecnego w komórce enzymu jest wynikiem równowagi między szybkościami jego syntezy i degradacji. Poziom indukcji lub represji genu kodującego enzym oraz szybkość degradacji jego mRNA decydują o szybkości syntezy białka enzymatycznego. Szybkość rozpadu raz zsyntetyzowanego białka enzymatycznego może być również zmieniana co stanowi dalszy sposób regulowania aktywności enzymatycznej.