Enzymy to białka o własnościach katalitycznych, które posiadają zdolność zwiększania szybkości reakcji chemicznej. Obniżają energie aktywacji , same jednak nie ulegają przemianie ,dlatego też nie zużywają się bezpośrednio w wyniku reakcji. Większość enzymów składa się z części białkowej czyli apoenzymu oraz z części niebiałkowej czyli grupy prostetycznej lub koenzymu. Na powierzchni enzymu znajduje się zagłębienie będące miejscem wiązania substratu nazywane centrum aktywnym. Przestrzenne dopasowanie substratu do centrum aktywnego enzymu umożliwia ich związanie i wytworzenie kompleksu enzym substrat (ES
Klasa 1: Oksydoreduktazy - enzymy katalizujące reakcje utleniania i redukcji (np. dehydrogenaza, reduktaza, oksydaza, oksygenaza, katalaza, peroksydaza)
Klasa 2: Transferazy- enzymy katalizujące przenoszenie określonych grup pomiędzy poszczególnymi związkami (np. transaldolaza, transketolaza, , amino-, petptydylo-,acylo-, metylo-, glukozylo-, fosfo-transferaza, kinaza)
Klasa 3: Hydrolazy - enzymy katalizujące rozkład różnych wiązań chemicznych z udziałem cząsteczki wody ( np. esteraza, fosfataza, fosfodiesteraza, nukleaza, rybonukleaza, lipaza, amylaza, peptydaza)
Klasa 4: Liazy (syntazy) - enzymy katalizujavce odłączenie grup od substratu bez udziału cząsteczki wody lub dołączenie grup do wiązań podwójnych (np. dekarboksylaza, aldolaza, hydrataza, dehydrtataza)
Klasa 5: Izomerazy - enzymy katalizujące reakacje izomeracji ( np.racemaza, epimeraza)
Klasa 6: Ligazy ( syntetazy) - enzymy katalizujące wytworzenie wiązań pomiędzy atomami w cząsteczkach substratów (np. karboksylaza, ligaza DNA, polimeraza DNA)
II. Budowa chemiczna enzymów
Wiele enzymów potrzebuje dodatkowych składników do uaktywnienia czy osiągnięcia pełnej aktywności. Takie niebiałkowe, dodatkowe składniki enzymów, nazywane są kofaktorami. Enzym bez swojego kofaktora, czyli sam jego białkowy składnik, to apoenzym, natomiast wraz z kofaktorem, katalitycznie aktywny enzym nazywany jest holoenzymem (sam termin enzym domyślnie oznacza właśnie jego kompletną, aktywną cząsteczkę, czyli holoenzym).
Koenzymy są małymi cząsteczkami organicznymi transportującymi grupy chemiczne pomiędzy różnymi reakcjami (substratami)
Ponieważ koenzymy podlegają zmianom chemicznym w wyniku działania enzymów, można je postrzegać jako specjalną klasę substratów (kosubstratów), czy też substratów wtórnych, wspólnych dla wielu różnych enzymów.
Silnie związane z enzymem grupy prostetyczne występują zwykle w jego miejscu aktywnym i są bezpośrednio zaangażowane w katalizę oraz nie opuszczają miejsca aktywnego podczas reakcji. Na przykład flawinowe i hemowe kofaktory biorą udział w reakcjach redoks
Region, który bezpośrednio wiąże się i oddziałuje z substratem oraz zawiera kluczowe do przebiegu reakcji reszty aminokwasowe, nazywany jest miejscem aktywnym (centrum aktywnym).
Aminokwasy kontaktowe to takie aminokwasy, które delegują swoje grupy funkcyjne do centrum aktywnego. Wśród nich najważniejsze to: cysteina, seryna,
III.Koenzymy są małymi cząsteczkami organicznymi transportującymi grupy chemiczne pomiędzy różnymi reakcjami (substratami. Na przykład koenzymy nikotynamidowe, NAD+ lub NADP+, uczestniczą w transporcie elektronów i protonów, grupy acetylowe przenoszone są przez koenzym A, grupy: formylowe, metylowe lub metylenowe przenoszone są z udziałem kwasu foliowego, grupa metylowa może też być przenoszona przez S-adenozylometioninę. Niektóre z koenzymów, takich jak: ryboflawina, tiamina i kwas foliowy, są witaminami.
Ponieważ koenzymy podlegają zmianom chemicznym w wyniku działania enzymów, można je postrzegać jako specjalną klasę substratów (kosubstratów), czy też substratów wtórnych, wspólnych dla wielu różnych enzymów.
Stężenie koenzymów wewnątrz komórki jest utrzymywane na stałym poziomie dzięki ich ciągłej regeneracji na różnych szlakach biochemicznych. Np. NADPH jest regenerowany na szlaku pentozofosforanowym.
1.Koenzymy oksydoreduktaz
Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NADH - forma zredukowana, NAD+ - forma utleniona) - organiczny związek chemiczny, nukleotyd pełniący istotną rolę w procesach oddychania komórkowego. Różne pochodne tego związku są akceptorami elektronów i protonów w procesach utleniania komórkowego. Pełnią też rolę koenzymów oksydoreduktaz.
Ryboflawina (witamina B2) jest grupa czynną koenzymów oksydoredukcyjnych (FMN, FAD)
Mononukleotyd flawinowy (FMN, E101a) - organiczny związek chemiczny, ester kwasu fosforowego i ryboflawiny. W organizmie wytwarzany z witaminy B2 (ryboflawiny), stanowi grupę prostetyczną niektórych oksydaz (np. oksydazy L-aminokwasowej), zwykle mocno (ale nie kowalencyjnie) związana z apoenzymem.
Uczestniczy w wielu reakcjach redoks organizmów żywych, np. w reakcji:
FMN + ATP → FAD + PPi
Dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD - forma utleniona, FADH2 - forma zredukowana) - organiczny związek chemiczny złożony z mononukleotydu flawinowego (FMN) (pochodnej ryboflawiny) i adenozynomonofosforanu (AMP), koenzym oksydoreduktaz pełniący funkcję przenośnika elektronów i protonów (kationów wodorowych). Przenosi dwa protony i dwa elektrony, w efekcie czego utleniona forma FAD przechodzi odwracalnie w formę zredukowaną FADH2.
Kwas liponowy (nazwa systematyczna: kwas 6,8-ditiooktanowy lub skrótowo: tiooktanowy) - organiczny związek chemiczny z grupy kwasów karboksylowych. Jest to ośmiowęglowy, nasycony kwas tłuszczowy, w którym atomy węgla 6, 7 i 8 wraz z dwoma atomami siarki tworzą pierścień ditiolowy. Po redukcji pierścienia powstaje kwas dihydroliponowy.
Utleniona forma amidu kwasu liponowego (lipoamid), jako kofaktor (koenzym), bierze udział w reakcji dekarboksylacji oksydacyjnej α-ketokwasów. Uczestniczy w przemianie kwasu pirogronowego do octanu i dwutlenku węgla oraz w rozszczepianiu glicyny.
Zarówno kwas liponowy jak i kwas dihydroliponowy mogą pełnić rolę w unieszkodliwianiu wolnych rodników ("zmiatacze" wolnych rodników). Poza tym wykazują rolę w regeneracji zredukowanych postaci innych przeciwutleniaczy, takich jak witamina C i E.Kwas liponowy ma zdolność chelatowania jonów metali.Początkowo sądzono, ze kwas liponowy jest witaminą i musi być dostarczany z pożywieniem. Jednak później okazało się, że może być syntetyzowany zarówno przez rośliny jak i zwierzęta, także u człowieka.
Kwas liponowy występuje w wielu produktach żywnościowych (najwięcej w brokułach, szpinaku i podrobach). Nie są znane przypadki niedoboru.Zastosowanie kwasu liponowego:neuropatia cukrzycowa zatrucia grzybami i metalami ciężkimihepatopatie (schorzenia wątroby)
Ubichinon (koenzym Q) - organiczny związek chemiczny z grupy chinonów, występujący w mitochondriach komórek roślinnych i zwierzęcych. Jest odpowiedzialny za przenoszenie elektronów w łańcuchu oddechowym. Po przyłączeniu elektronów swobodnie porusza się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej umożliwiając transport elektronów między kompleksami białek łańcucha oddechowego, które wbudowane są w wewnętrzną błonę mitochondrialną. Przenosi elektrony między dehydrogenazą NADH (kompleks I), względnie reduktazą bursztynian-koenzym-Q (kompleks II) na kompleks cytochromów bc1, jest więc zatem miejscem zejścia się dróg elektronów pochodzących z NADH oraz FADH2.Stosowany jako suplement diety.
Nazwą ubichinon określa się grupę związków różniących się długością bocznego łańcucha izoprenoidowego. W ludzkich mitochondriach najpowszechniej występuje ubichinon Q10, w którym łańcuch boczny zbudowany jest z 10 jednostek izoprenowych.
2. Koenzymy przenoszące grupy atomów
a)JednowęgloweBiotyna (łac. Biotinum; z greki bios = życie, inaczej witamina H zwana też witaminą B7) - organiczny związek chemiczny o budowie heterocyklicznej występujący w organizmach zwierzęcych i roślinnych. Stanowi ona koenzym kilku różnych enzymów. Jest niezbędnym składnikiem enzymów - karboksylaz biotynozależnych. Uczestniczy w przenoszeniu grupy karboksylanowej (-COO-) z anionu wodorowęglanu na różne związki organiczne, zależnie od rodzaju danej karboksylazy. Zaliczana jest do witamin rozpuszczalnych w wodzie. Składa się z pierścieni: tiofenowego i imidazolidynowego.
Antywitaminami biotyny są destiobiotyna, dehydrobiotyna, homobiotyna i norbiotyna
b) Dwuwęglowe
Koenzym A (w skrócie CoA, czasem CoA∼SH w celu uwidocznienia niepodstawionej grupy tiolowej) - organiczny związek chemiczny powstający w organizmie z adenozynotrifosforanu, pantotenianu oraz cysteaminy, służący jako przenośnik grup acylowych. Cząsteczkę koenzymu A związaną z resztą acylową nazywa się acylokoenzymem A (acylo-CoA). Najważniejszym z takich połączeń jest acetylokoenzym A (acetylo-CoA).
Pirofosforan tiaminy - organiczny związek chemiczny zawierający szkielet pirymidyny, tiazolu i resztę pirofosforanową. Jest to biologicznie czynna forma witaminy B1 (tiaminy). Związek ten pełni funkcję koenzymu kilku enzymów związanych z metabolizmem cukrowym. Niedobór lub brak tiaminy upośledza funkcje tych biologicznie czynnych białek. Uszkodzeniu ulega przede wszystkim tkanka nerwowa, gdzie dochodzi do zaburzeń w syntezie acetylocholiny, procesu pozostającego w ścisłym związku z tlenową karboksylacją kwasu pirogronowego i powstawaniem acetylokoenzymu A
c) inne
Adenozyno-5'-trifosforan (ATP) - organiczny związek chemiczny, nukleotyd adeninowy zbudowany z grupy trójfosforanowej przyłączonej w pozycji 5' cząsteczki adenozyny, tworząc bezwodnik kwasu fosforowego[4]. Odgrywa on ważną rolę w biologii komórki, jako wielofunkcyjny koenzym i molekularna jednostka w wewnątrzkomórkowym transporcie energii[5]. Stanowi nośnik energii chemicznej, używanej w metabolizmie komórki. Powstaje jako magazyn energii w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego. Zużywają go liczne enzymy, a zgromadzona w nim energia służy do przeprowadzania różnorodnych procesów, jak biosyntezy, ruchu i podziału komórki[6]. Tworzy się z adenozyno-5'-difosforanu, a przekazując swą energię dalej, powraca do formy ADP lub adenozyno-5'-monofosforanu (AMP). Cykl ten zachodzi bezustannie w organizmach żywych. Człowiek każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną z masą swego ciała[7].
W przekaźnictwie sygnałów ATP bierze udział jako substrat dla kinaz fosforylujących białka i lipidy, jak choćby cyklaza adenylanowa, przekształcająca ATP w drugi przekaźnik, cykliczny AMP. Stosunek pomiędzy ATP i AMP jest używany przez komórkę jako wskaźnik ilości posiadanej energii, co pozwala kontrolować produkcję i konsumpcję ATP[8]. Oprócz tego ATP jest włączany przez polimerazy w kwasy nukleinowe podczas transkrypcji.
Struktura cząsteczki opiera się na zasadzie purynowej - adeninie - przyłączonej wiązaniem N-glukozydowym z 1. atomem węgla cukru pentozy - D-rybozy, której ostatni, piąty atom węgla jest z kolei ufosforylowany przez 3 grupy fosforanowe. Tworzenie i rozpad łączących je wiązań bezwodnikowych odpowiada za przejścia pomiędzy ATP, ADP i AMP. Pokrewny związek używany do syntezy DNA - dATP - posiada zamiast rybozy deoksyrybozę (cukier pozbawiony atomu tlenu przez reduktazę rybonukleotydową).
Jeden z wielu w organizmie związków, z którego czerpie on energię do życia i jego przejawów. Wszystkie procesy energetyczne służą, w końcowym rozrachunku, do tworzenia ATP lub jego redukcji. Związek ten nie jest magazynowany, tylko tworzony na bieżąco.
Fosforan pirydoksalu - organiczny związek chemiczny, aktywna forma witaminy B6. W organizmie pełni funkcję koenzymu niezbędnego do działania enzymów odpowiedzialnych za metabolizm aminokwasów (aminotransferaz i dekarboksylaz). Podczas transaminacji jest przekształcany w fosforan pirydoksaminy
IV Działanie enzymów
Proenzym, dawna nazwa zymogen, preenzym, enzymogen - nieaktywny prekursor enzymu, wymagający do uaktywnienia jakiejś nieodwracalnej zmiany (np. proteolizy fragmentu cząsteczki przesłaniającej centrum aktywne enzymu). Przykładami proenzymów są:Pepsynogen - reguluje ilość kwasu w żołądku
trypsynogen, - trzustka, składnik soku, transportowany do dwunastnicy
Izoenzymy (izozymy) - homologiczne enzymy w obrębie danego organizmu, które katalizują tę samą reakcję, ale różnią się nieznacznie strukturą, wartościami Km i Vmax oraz właściwościami regulacyjnymi. Izoenzymy ulegają ekspresji w różnych tkankach lub organellach w różnych stadiach rozwojowych. Są kodowane przez geny zajmujące różne loci, które zwykle powstają w wyniku duplikacji genu i dywergencji. Izoenzymy można często odróżnić od siebie na podstawie właściwości biochemicznych, takich jak ruchliwość elektroforetyczna.
W organizmie człowieka istnieją dwa izozymowe łańcuchy polipeptydowe tego enzymu: izozym H, ulegający silnej ekspresji w sercu i izozym M, występujący w mięśniach. Ich sekwencja aminokwasowa jest identyczna w 75%. Funkcjonalny enzym jest tetramerem i zawiera różne kombinacje wspomnianych podjednostek. Izozym H4, występujący w sercu wykazuje mniejsze powinowactwo względem substratu niż izozym M4. Te dwa izozymy różni również cecha, iż duże stężenie pirogronianu allosterycznie hamuje izozym H4, ale nie izozym M4. Inne połączenie takie jak H3M, mają właściwości pośrednie, zależne od proporcji między dwoma typami łańcuchów.
SPECYFICZNOŚĆ SUBSTRATOWA właściwość enzymów, która polega na tym, że enzym łączy się tylko z konkretnym substratem, do którego dopasowuje się jego centrum aktywne. Enzymy często nie mają całkowitej specyficzności substratowej, tzn. mogą łączyć się z wieloma podobnymi substratami lub ichanalogami. Większość enzymów charakteryzuje się natomiast całkowitą specyficznością typu reakcji, tzn. przeprowadza tylko jeden, określony typ reakcji.
Specyficzność kanalizacji reakcji Enzymy charakteryzują się zwykle dużą specyficznością pod względem katalizowanej reakcji, jak i również konwertowanych substratów. Za wysoką specyficzność odpowiada kształt cząsteczki enzymu dopasowany do substratów geometrycznie, ale także pod względem oddziaływań hydrofobowo-hydrofilowych oraz elektrostatycznych. Enzymy wykazują także wysoki poziom stereospecyficzności, regioselektywności i chemoselektywności]. Niektóre enzymy uczestniczące w produkcji metabolitów
wtórnych charakteryzują się stosunkowo szerokim zakresem akceptacji różnych substratów. Sugeruje się, że odgrywają one bardzo ważną rolę w ewolucji nowych szlaków metabolicznych.
Model „klucza i zamka” (ang. „Lock and key” model)
W większości przypadków enzymy są niezwykle specyficzne wobec swoich substratów. Jak sugerował w roku 1894 Hermann Emil Fischer, zarówno enzym jak i jego substraty są do siebie geometrycznie dopasowane w taki sposób, że idealnie pasują jeden do drugiego (jak „klucz i zamek”)[34]. Model ten wyjaśnia specyficzność enzymów, ale nie wyjaśnia w jaki sposób stabilizowany jest stan przejściowy podczas reakcji enzymatycznej.
Model wymuszonego dopasowania (ang. Induced fit model)
Idea indukowanego dopasowania enzymu i substratu
W 1958 roku Daniel Koshland zaproponował modyfikację modelu „klucza i zamka”. Ponieważ enzymy są zwykle dość elastyczne strukturalnie, ich centrum aktywne podlega ciągłym rearanżacjom przestrzennym podczas oddziaływania z substratami[37]. W rezultacie, substrat nie tyle wiąże się do niezmiennego strukturalnie miejsca aktywnego, ale grupy boczne aminokwasów je tworzące podlegają rearanżacjom przestrzennym, ściśle dopasowując swe pozycje do wiązanego substratu, co dopiero umożliwia przeprowadzenie katalizy. W niektórych wypadkach, jak np. glikozydazy, także cząsteczki substratu podlegają lekkim zmianom strukturalnym po wejściu do centrum aktywnego, wzmacniając w ten sposób dopasowanie[38]. Centrum aktywne kontynuuje rearanżację, aż osiągnięte zostanie końcowe stadium dopasowania z substratem
KATALIZA ENZYMATYCZNA zjawisko przyspieszania czy wręcz umożliwiania przez enzymy reakcji zachodzących in vivo. Praktycznie wszystkie reakcje zachodzące w komórkach i tkankach organizmów żywych są katalizowane przez enzymy, mocno wyspecjalizowane org. katalizatory o skomplikowanej strukturze cząsteczki. Enzymy tworzą z substratami połączenia międzycząsteczkowe, w których cząsteczka substratu ulega aktywacji, polegającej na osłabieniu określonych wiązań. W zespole aktywnym (połączenie enzym-substrat) dochodzi do odpowiednich przemian (np. rozpadu wiązań, przegrupowań atomów), niekiedy z udziałem niewielkich cząsteczek innych związków. W rezultacie tych przemian powstaje połączenie enzym-produkt, które z kolei łatwo ulega rozkładowi na swobodny produkt i swobodny enzym (który może przyłączać następną cząsteczkę substratu). Połączenia enzym-substrat powstają w warunkach fizjologicznych w wyniku przypadkowych ruchów cząsteczek. Aby połączenie takie było wystarczająco trwałe, cząsteczka produktu musi pasować do centrum aktywnego cząsteczki enzymu (jak klucz do zamka), inaczej nie dojdzie do aktywacji substratu. Selektywność tworzenia połączeń enzym-substrat jest więc w reakcjach k.e. zapewniona przez warunki stereochemiczne. Do procesów k.e. należą: trawienie pokarmu, reakcje zachodzące podczas powielania materiału genetycznego i wiele, wiele innych. K.e. wykorzystuje się także w przemyśle spożywczym (fermentacja, produkcja niektórych serów i przetworów mlecznych) oraz w produkcji proszków do prania (należy jednak pamiętać, że proszki enzymatyczne tracą swoją aktywność w wyższej temp.).
V Czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznej
Wyrażenie wiążące szybkość katalizy ze stężeniem substratu i enzymu oraz z szybkościami poszczególnych etapów reakcji nazywamy równaniem Michaelisa-Menten
Stała Michaelisa (Km) - jest to takie stężenie substratu, przy którym szybkość reakcji enzymatycznej jest równa połowie szybkości maksymalnej (Vmax) tej reakcji. Stała ta jest wyrażana w molach na dm³ i określa powinowactwo enzymu do substratu: im jest mniejsza, tym powinowactwo jest większe, natomiast duża wartość tej stałej mówi o małym powinowactwie enzymu do substratu.
Zwykle używa się do tego celu stałej Michaelisa (Km), która jest takim stężeniem substratu przy którym szybkość reakcji osiąga połowę swojej maksymalnej wartości. Każdy enzym ma swoją charakterystyczną wartość Km dla danego substratu, która charakteryzuje również siłę wiązania substratu w miejscu aktywnym enzymu. Inną użyteczną stałą jest szybkość katalizy (kkat), która jest liczbą obrotów jednego miejsca aktywnego enzymu w czasie jednej sekundy (liczba reakcji przeprowadzana przez jedno miejsce aktywne w czasie jednej sekundy
Regulacja aktywności enzymów przez inhibitory
W wielu reakcjach inhibitory biorą udział w mechanizmie regulacji aktywności enzymatycznej na drodze sprzężenia zwrotnego. Jeśli enzym produkuje jedną substancję ponad potrzeby komórki, to ta substancja może stać się inhibitorem dla tego enzymu, co zmniejsza lub całkowicie hamuje aktywność enzymu, co z kolei zmniejsza stężenie produktu. Taka regulacja jest formą ujemnego sprzężenia zwrotnego. Enzymy, które poddane są tego typu regulacji, to często układy wielopodjednostkowe, posiadające kilka miejsc aktywnych dla substancji regulatorowych. Dla takich enzymów, wykres prędkości katalizowanej reakcji w zależności od stężenia substratu, nie ma przebiegu hiperbolicznego, ale sigmoidalny (kształt litery S)
pH Większość enzymów ma także swoje optymalne pH działania. Optimum pH, obok optimum temperaturowego, to drugi pod względem znaczenia parametr środowiska charakteryzujący aktywność enzymów. Wpływ pH na aktywność enzymów wiąże się z faktem, że enzymy jako białka posiadają wiele aminokwasów ulegających jonizacji, a aminokwasy centrum aktywnego często mogą pełnić swoją rolę tylko w określonym stanie jonizacji. Ponadto na aktywność enzymów, wpływ ma także jonizacja samych substratów oraz kompleksów ES. Również oddziaływania enzym-substrat mogą mieć charakter jonowy, zależny od jonizacji. Przykładem takiego zjawiska jest proces hydrolizy przeprowadzany przez pepsynę. Punkt izoelektryczny (pI) tego enzymu wynosi 1, natomiast optimum jego działania to około 2,0-2,5. W tym odczynie cząsteczka pepsyny, bogata w aminokwasy dikarboksylowe, jest jeszcze ujemnie naładowanym anionem, podczas gdy większość białek ma już przy tym pH ładunek dodatni. Od stopnia jonizacji pewnych grup zależy także ogólna konformacja cząsteczki enzymu, zapewniająca mu pełną aktywność, a w za kwaśnym czy zbyt zasadowym środowisku enzym ulegnie denaturacji.
Wykres zależności aktywności enzymu od pH ma najczęściej kształt dzwonowaty, czyli enzym ma największą aktywność w swoim optymalnym pH i aktywność ta spada wraz z oddalaniem się od tego punktu (np. trypsyna). Niektóre jednak enzymy mają właściwie stała aktywność w szerokim zakresie pH (np. papaina) lub są wrażliwe tylko na niskie pH, zachowując aktywność w wysokim (jak esteraza cholinowa) lub na odwrót. Zależność aktywności od pH bada się w stałej temperaturze przy maksymalnym wysyceniu enzymu substratem
Aktywator enzymatyczny - substancja chemiczna umożliwiająca lub poprawiająca działanie enzymów. Ich działanie polega na odszczepianiu od nieaktywnych proenzymów blokujących grup funkcyjnych (rodników) lub ochronie enzymów przed działaniem różnych czynników chemicznych.
Temperatura Szybkość reakcji enzymatycznych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Wiąże się to ze wzrostem energii kinetycznej cząstek i większą częstotliwością ich zderzeń. Wzrost aktywności enzymatycznej w zależności od temperatury opisuje współczynnik temperaturowy Q10, określający jak zmienia się szybkość reakcji przy wzroście temperatury o 10 °C.
Inhibicja allosteryczna - obniżenie aktywności katalitycznej enzymu w wyniku zmiany jego konformacji spowodowanej przyłączeniem się inhibitora do innego miejsca niż miejsce aktywne. W związku z brakiem współzawodnictwa substratu i inhibitora o miejsce aktywne, zwiększenie stężenia substratu nie może przezwyciężyć inhibicji. Inhibitor znacznie zmniejsza liczbę obrotów enzymu, nie ma wpływu na liczbę cząsteczek enzymu wiążących substrat.
W przypadku inhibicji allosterycznej obserwuje się brak zmiany wartości stałej Michaelisa (gdyż miejsc wiążących na enzymie dostępnych dla substratu jest tyle samo), przy jednoczesnym pomniejszeniu wartości szybkości maksymalnej (z powodu działania inhibitora, zmniejszającego szybkość reakcji katalizowanej przez enzym).
Inhibicja kompetycyjna
W inhibicji kompetycyjnej inhibitor i substrat współzawodniczą o miejsce aktywne cząsteczki enzymu. Związanie przez enzym cząsteczki inhibitora uniemożliwia zatem związanie substratów (i vice versa) i kompleks enzym-inhibitor (EI) jest enzymatycznie nieaktywny. Zazwyczaj inhibitor kompetycyjny jest strukturalnie bardzo podobny (lub ma podobny motyw bezpośrednio wiążący się do centrum aktywnego) do prawdziwego substratu dla określonego enzymu. Na przykład metotreksat jest inhibitorem kompetycyjnym dla enzymu reduktazy dihydrofolianu, który katalizuje redukcję dihydrofolianu do tetrahydrofolianu i obie substancje są strukturalnie bardzo zbliżone. Przyłączenie inhibitora uniemożliwia związanie substratu i odwrotnie, dzięki czemu poprzez regulację stężenia inhibitora możliwa jest kontrola szybkości reakcji. Stałą dysocjacji inhibitora kompetycyjnego można opisać równaniem
Inhibicja niekompetycyjna
Inhibitory niekompetycyjne mogą się wiązać do wolnego enzymu, jednak nigdy do jego miejsca aktywnego, wobec tego nie konkurują z substratami, które także mogą się przyłączyć do powstałego kompleksu. Oba możliwe kompleksy, enzym-inhibitor (EI) i enzym-inhibitor-substrat (EIS) są enzymatycznie nieaktywne. Ponieważ wiązanie inhibitora jest całkowicie niezależne od substratu, co oznacza, że większe stężenie substratu nie wpływa na obniżenie oddziaływań z inhibitorem (w przeciwieństwie do inhibicji kompetycyjnej), zatem zmienia się tylko wartość Vmax a wartość Km pozostaje stała