Enzymes (Phần 2)

VII. Sự ức chế enzyme

Bất cứ chất nào mà làm giảm tốc độ của một phản ứng xúc tác bởi enzymes thì đều được xem là một chất ức chế. Các chất ức chế có thể là có thể đảo ngược được hoặc không thể đảo ngược được. Các chất ức chế không thể đảo được được liên kết với các enzyme thông qua các liên kết cộng hóa trị. Ví dụ, chì có thể đóng vai trò như là một chất ức chế không thể đảo ngược được của một số enzyme. Nó hình thành các liên kết cộng hóa trị với chuỗi bên sulfhydryl của cysteine trong các proteins. Ferrochelatase, một enzyme liên quan đến sự tổng hợp heme, bị ức chế không thể đảo ngược bởi chì. Các chất ức chế có thể đảo ngược được liên kết với các enzyme bằng các liên kết không phải cộng hóa trị để hình thành nên một phức hợp enzyme-chất ức chế. Sự pha loãng phức hợp enzyme-chất ức chế sẽ làm phân ly các chất ức chế và hồi phục lại hoạt động của enzyme. Hai loại ức chế có thể đảo ngược thường gặp nhất là tranh chấp và không tranh chấp.

A. Sự ức chế tranh chấp

Loại ức chế này xảy ra khi mà chất ức chế liên kết một cách có thể đảo ngược được với cùng vị trí mà cơ chất bình thường sẽ liên kết vào và vì thế, nó tranh chấp với cơ chất để liên kết với vị trí hoạt động của enzyme.

1. Tác động đến V_max: Tác động của một chất ức chế tranh chấp bị đảo ngược bằng cách tăng nồng độ cơ chất. Ở một [S] đủ cao, tốc độ phản ứng sẽ đạt đến V_max như trong trường hợp không có chất ức chế, nghĩa là V_max sẽ không thay đổi trong trường hợp có mặt của một chất ức chế tranh chấp (Hình 1).

enzymes-1 — **Hình 1** – A. Tác động của một chất ức chế tranh chấp lên đồ thị tốc độ phản ứng so với nồng độ cơ chất ([S]). B. Đồ thị Lineweaver-Burk trong sự ức chế tranh chấp của một enzyme. (Chú ý: Độ dốc sẽ tăng nếu nồng độ chất ức chế tăng).

2. Tác động lên K_m: Một chất ức chế tranh chấp làm tăng rõ ràng Km đối với một cơ chất. Điều này có nghĩa là trong sự có mặt của chất ức chế tranh chấp thì cần nhiều cơ chất hơn để đạt được nửa giá trị V_max.

3. Tác động lên đồ thị Lineweaver-Burk: Sự ức chế tranh chấp cho thấy một đồ thị Lineweaver-Burk đặc trưng mà trong đó các đồ thị của các phản ứng ức chế và không ứng chế giao trên trục y ở 1/V_max (V_max thì không thay đổi). Các phản ứng ức chế và không ức chế cho thấy các sự giao khác nhau đối với trục x, cho thấy rằng K_m thì tăng rõ ràng trong trường hợp có mặt của chất ức chế tranh chấp – 1/K_m di chuyển đến gần 0 hơn từ một giá trị âm (xem Hình 12). (Chú ý: Một nhóm các chất ức chế tranh chấp quan trọng tương tự với trạng thái chuyển tiếp, là các phân tử ổn định gần giống cấu trúc của trạng thái chuyển tiếp và vì thế, liên kết với enzyme chặt chẽ hơn so với cơ chất).

4. Các thuốc statin là các ví dụ về các chất ức chế tranh chấp: Các thuốc statin là các thuốc làm giảm cholesterol có hoạt động ức chế một cách tranh chấp bước giới hạn tốc độ (bước chậm nhất) trong sự sinh tổng hợp cholesterol. Phản ứng này được xúc tác bởi hydroxymethylglutaryl coenzyme A reductase (HMG CoA reductase). Các statins, như atorvastatin và pravastatin, là các cấu trúc tương tự với cơ chất tự nhiên cho enzyme này và nó tranh chấp một cách hiệu quả để ức chế HMG CoA reductase. Bằng cách này, chúng ức chế sự tổng hợp cholesterol mới (Hình 2).

enzymes-2 — **Hình 2** – Pravastatin tranh chấp với hydroxymethylglutaryl coenzyme A(HMG CoA) về vị trí hoạt động của HMG CoA
reductase.

B. Sự ức chế không tranh chấp

Loại ức chế này được nhận ra bởi tác động đặc trưng của nó là gây ra một sự giảm trong V_max (Hình 3). Sự ức chế không tranh chấp xảy ra khi mà chất ức chế và cơ chất liên kết ở các vị trí khác nhau trên enzyme. Chất ức chế không tranh chấp có thể liên kết với enzyme tự do hoặc phức hợp ES, bằng cách đó, ngăn cản phản ứng xảy ra (Hình 4).

enzymes-3 — **Hình 3** – A. Tác động của một chất ức chế không tranh chấp lên đồ thị tốc độ phản ứng so với nồng độ cơ chất ([S]). B. Đồ thị Lineweaver-Burk trong sự ức chế không tranh chấp của một enzyme. (Chú ý: Độ dốc sẽ tăng nếu nồng độ chất ức chế tăng).

enzymes-4 — **Hình 4** – Một chất ức chế không tranh chấp liên kết với cả enzyme tự do và phức hợp enzyme-cơ chất (phức hợp ES).

1. Tác động lên V_max: Các tác động của một chất ức chế không tranh chấp không thể được vượt qua bởi sự tăng nồng độ cơ chất. Vì thế, các chất ức chế không tranh chấp sẽ làm giảm rõ V_max của phản ứng.

2. Tác động lên K_m: Các chất ức chế không tranh chấp thì sẽ không can thiệp vào sự liên kết của cơ chất với enzyme. Vì thế, enzyme cho thấy cùng một giá trị Km trong trường hợp có mặt hay vắng mặt của chất ức chế không tranh chấp, nghĩa là, K_m thì không thay trong trường hợp có mặt một chất ức chế không tranh chấp.

3. Tác động đến đồ thị Lineweaver-Burk: Sự ức chế không tranh chấp thì rõ ràng khác so với sự ức chế tranh chấp bằng cách vẽ đồ thị 1/V₀ đối với 1/[S] và chú ý rằng V_max giảm rõ ràng trong trường hợp xuất hiện một chất ức chế không tranh chấp, ngược lại, K_m thì sẽ không thay đổi (xem Hình 3).

C. Các chất ức chế enzyme đóng vai trò là các thuốc

Ít nhất 10 loại thuốc kê đơn thường gặp ở Hoa Kỳ đóng vai trò như là các chất ức chế enzyme. Ví dụ, kháng sinh beta-lactam được sử dụng rộng rãi như penicillin và amoxicillin, có tác dụng ức chế các enzyme liên quan đến sự tổng hợp thành tế bào vi khuẩn. Các thuốc cũng có thể tác động bằng cách ức chế các phản ứng ngoại bào. Điều này được minh họa bởi các thuốc ức chế men chuyển (ACE inhibitors). Chúng làm hạ huyết áp bằng cách chẹn ACE huyết tương, thành phần mà sẽ phân tách angiotensin I để hình thành nên chất co mạch mạnh, angiotensin II. Những thuốc này bao gồm captopril, enalapril và lisinopril, gây giãn mạch và vì thế, gây ra sự giảm huyết áp. Aspirin, một thuốc không kê đơn, sẽ ức chế không thể đảo ngược sự tổng hợp prostaglandin và thromboxane bằng cách ức chế cyclooxygenase.

VIII. Sự điều hòa enzyme

Sự điều hòa tốc độ phản ứng của các enzyme là cần thiết nếu như một tổ chức cần điều hòa nhiều quá trình chuyển hóa của nó. Tốc độ của hầu hết các enzyme thì sẽ đáp ứng nhanh với các sự thay đổi của nồng độ cơ chất bởi vì mức nội bào của nhiều cơ chất sẽ nằm trong khoảng K_m. Vì thế, một sự tăng trong nồng độ cơ chất sẽ thúc đẩy sự tăng lên của tốc độ phản ứng, có xu hướng đưa nồng độ cơ chất về mức bình thường. Ngoài ra, một số enzyme với các chức năng điều hòa chuyên biệt sẽ đáp ứng với các chất tác động dị lập thể và/hoặc sự biến đổi cộng hóa trị hoặc cho thấy sự thay đổi trong tốc độ tổng hợp enzyme (hay sự thoái hóa) khi các điều kiện sinh lý bị thay đổi.

A. Các enzyme dị lập thể

Các enzyme dị lập thể không tuân theo động học Michaelis-Menten nhưng được điều hòa bởi các phân tử được gọi là các chất tác động (effectors), liên kết không phải cộng hóa trị với chúng ở một vị trí khác với vị trí hoạt động. Những enzyme này thì hầu như luôn luôn bao gồm nhiều tiểu đơn vị và vị trí điều hòa (vị trí dị lập thể) liên kết với chất tác động thì khác so với vị trí liên kết cơ chất và có thể được định vị trên một tiểu đơn vị mà không có tác dụng xúc tác phản ứng.

Các chất tác động mà ức chế hoạt động của enzyme được gọi là các chất tác động âm, ngược lại những chất tác động mà làm tăng hoạt động của enzyme được gọi là các chất tác động dương. Các chất tác động âm và dương có thể ảnh hưởng đến ái tính của enzyme đối với cơ chất của enzyme đó (K_0.5), thay đổi hoạt động xúc tác tối đa của enzyme (V_max) hoặc cả hai (Hình 5). Chú ý rằng các enzyme dị lập thể thường xuyên xúc tác cho “bước cam kết” (committed step – các bạn tìm kiếm từ này để hiểu rõ nhé, nhớ tìm bằng tiếng Anh), thường là bước giới hạn tốc độ, ở đầu con đường sinh tổng hợp các chất.

enzymes-5 — **Hình 5** – Các tác động của các chất tác động âm hay dương lên enzyme dị lập thể. A. Tốc độ tối đa (V_max) bị thay đổi. B. Nồng độ cơ chất giúp đạt đến nửa tốc độ tối đa (K_0.5) bị thay đổi.

1. Các chất tác động homotropic: Khi chính một cơ chất đóng vai trò như là một chất tác động thì tác động được gọi là homotropic. Thường gặp nhất là một cơ chất dị lập thể thực hiện chức năng như là một chất tác động dương. Trong một trường hợp như thế, sự có mặt của một phân tử cơ chất ở một vị trí trên enzyme sẽ làm tăng cường các thuộc tính xúc tác của các vị trí liên kết cơ chất khác. Có nghĩa là các vị trí liên kết của chúng phối hợp với nhau trong việc liên kết cơ chất và được gọi là thực hiện tính hợp tác (cooperativity). Những enzyme này sẽ cho thấy một đường cong dạng sigmoid khi V₀ được thể hiện trên đồ thị so với nồng độ cơ chất, như trong Hình 5. Đồ thị này thì tương phản với đường cong dạng hyperbol đặc trưng của các enzymes tuân theo động học Michaelis-Menten như được bàn luận trước đó. (Chú ý: Khái niệm tính hợp tác của sự liên kết chất tan thì tương tự với sự liên kết của oxygen với hemoglobin – các bạn xem tại đây).

2. Các chất tác động heterotropic: Khi chất tác động là một phân tử khác mà không phải là cơ chất thì nó được gọi là tác động heterotropic. Ví dụ, xem xét sự ức chế phản hồi được thể hiện trong Hình 6. Enzyme giúp chuyển D thành E có một vị trí dị lập thể liên kết với sản phẩm cuối cùng, G. Nếu như nồng độ của G tăng lên (bởi vì nó không được sử dụng nhanh như cách nó được tổng hợp), bước đầu tiên không thể được đảo ngược duy nhất đối với con đường chuyển hóa này thì thường sẽ bị ức chế. Sự ức chế phản hồi cung cấp cho tế bào các lượng sản phẩm thích hợp mà nó cần bằng cách điều hòa dòng các phân tử cơ chất qua con đường tổng hợp sản phẩm. Các chất tác động heterotropic thường xuất hiện. Ví dụ, enzyme đường phân phosphofructokinase-1 bị ức chế một cách dị lập thể bởi citrate, không phải là một cơ chất của enzyme.

**Hình 6** – Sự ức chế phản hồi của một con đường chuyển hóa.

B. Các sự sửa đổi cộng hóa trị

Nhiều enzymes được điều hòa bởi sự sửa đổi cộng hóa trị, thường gặp nhất là bằng sự thêm vào hoặc loại bỏ các nhóm phosphate khỏi các gốc serine, threonine hay tyrosine chuyên biệt của enzyme. Sự phosphoryl hóa protein được xem như là một trong các cách chủ yếu mà các quá trình trong tế bào được điều hòa.

1. Sự phosphoryl hóa hay dephosphoryl hóa: Các phản ứng phosphoryl hóa được xúc tác bởi một họ các enzymes được gọi là protein kinases, giúp xúc tác sự thêm một nhóm phosphate vào trong protein của chính nó hay cơ chất enzyme, sử dụng ATP như là một chất cho phosphate. Phosphoprotein phosphatases là các enzymes giúp tách các nhóm phosphate khỏi các proteins và các enzymes đã bị phosphoryl hóa (Hình 7).

**Hình 7** – Chỉnh sửa cộng hóa trị bằng cách thêm vào hay loại bỏ đi các nhóm phosphate. (Chú ý: HPO₄^2- có thể được biểu diễn là P_i và PO₃^2- là P). ADP, adenosine diphosphate.

2. Đáp ứng của enzyme với sự phosphoryl hóa: Phụ thuộc vào enzyme cụ thể, dạng phosphoryl hóa của một enzyme có thể hoạt động hơn hoặc ít hoặc động hơn so với dạng không phosphoryl hóa. Ví dụ, sự phosphoryl hóa được điều hòa bởi hormone của glycogen phosphorylase, một enzyme làm thoái hóa glycogen, sẽ làm tăng cường hoạt động của nó, ngược lại, sự phosphoryl hóa của glycogen synthase, một enzyme mà tổng hợp glycogen, sẽ làm giảm hoạt động của nó.

C. Sự tổng hợp enzyme

Các cơ chế điều hòa mô tả ở trên có thể điều chỉnh hoạt động của các phân tử enzyme đang tồn tại. Tuy nhiên, các tế bào cũng có thể điều hòa lượng enzyme xuất hiện bằng cách thay đổi tốc độ thoái hóa enzyme hay thường gặp hơn, là tốc độ của sự tổng hợp enzyme. Sự tăng hay giảm của quá trình tổng hợp enzyme dẫn đến một sự thay đổi trong tổng số lượng các vị trí hoạt động. Các enzyme trải qua sự điều hòa tổng hợp thường là các enzyme được cần đến ở chỉ một giai đoạn của sự phát triển hay dưới các điều kiện sinh lý nhất định. Ví dụ, sự tăng lên của mức insulin là kết quả của mức glucose máu cao gây ra một sự tăng lên trong sự tổng hợp các enzyme then chốt liên quan đến chuyển hóa glucose.

Ngược lại, các enzyme mà liên tục được sử dụng thì thường không được điều hòa bởi việc thay đổi tốc độ tổng hợp enzyme. Các sự thay đổi trong mức enzyme do tăng hay giảm tổng hợp protein thì chậm (thường vài giờ đến vài ngày) so với các thay đổi được điều hòa về mặt dị lập thể hay chỉnh sửa cộng hóa trị trong hoạt động của enzyme, những thay đổi mà xảy ra trong vài giây đến vài phút. Bảng 1 tổng hợp các cách thông thường mà hoạt động của enzyme được điều hòa.

IX. Các enzymes trong máu người

Trong khi hầu hết các enzyme thực hiện chức năng bên trong tế bào thì các enzymes có thể được tìm thấy ở bên ngoài các tế bào, trong các dịch cơ thể bao gồm huyết tương máu, thành phần dịch của máu. Các enzymes mà xuất hiện trong huyết tương của những người khỏe mạnh có thể được phân thành 2 nhóm chính. Đầu tiên, một nhóm các enzymes tương đối nhỏ được tiết một cách chủ động vào trong máu bởi một số loại tế bào. Ví dụ, gan tiết zymogens (các tiền thân bất hoạt) của các enzymes protease liên quan đến sự đông máu. Những proteases như thế có thể được hoạt hóa và có chức năng về mặt enzyme ở trong máu. Thứ hai, các enzymes được giải phóng từ các tế bào trong suốt quá trình thay thế tế bào bình thường. Những enzymes này hầu như luôn luôn chỉ thực hiện chức năng nội bào và không có khả năng xúc tác các phản ứng bên trong huyết tương máu. Ở những người khỏe mạnh, mức những enzyme này thì tương đối hằng định và cho thấy một trạng thái ổn định khi mà tốc độ giải phóng enzymes từ các tế bào bị phá hủy vào trong huyết tương thì được cân bằng bởi một tốc độ loại bỏ chúng khỏi huyết tương. Sự tăng mức các enzyme này bên trong huyết tương có thể chỉ điểm cho sự phá hủy mô và sự chết tế bào lớn hơn so với các tế bào chết từ sự thay thế tế bào bình thường (Hình 8).

**Hình 8** – Sự giải phóng các enzymes từ các tế bào bình thường **(A)** và các tế bào bị bệnh và bị chấn thương **(B)**.

Huyết tương của máu là phần dịch, không phải tế bào của máu. Các xét nghiệm về hoạt động của enzyme thường sử dụng huyết thanh nhiều nhất, là phần dịch mà thu được bởi sự ly tâm của máu toàn phần sau khi đã để đông. Huyết tương là dịch sinh lý, ngược lại huyết thanh là một dịch được xử lý trong phòng xét nghiệm từ mẫu máu toàn phần của bệnh nhân.

A. Các mức enzyme của huyết tương máu trong các tình trạng bệnh lý

Nhiều bệnh gây ra tổn thương mô bao gồm sự vỡ của màng bào tương và sự phân giải của các tế bào trong mô. Kết quả là các tế bào bị phá hủy giải phóng các thành phần của chúng vào trong các dịch cơ thể bao gồm huyết tương máu, gây ra một sự tăng lên trong nồng độ của các enzymes trong huyết tương. Những enzymes này bình thường là ở bên trong tế bào và không thể xúc tác các phản ứng khi xuất hiện ở bên ngoài vị trí tế bào bình thường của chúng. Tuy nhiên, những enzymes này thì thường xuyên được đo trong các mẫu máu của bệnh nhân cho mục đích chẩn đoán. Mức enzyme đặc hiệu trong huyết tương thường liên quan đến mức độ tổn thương mô. Vì thế, xác định mức độ tăng lên của một enzyme nhất định trong huyết tương thì thường sẽ hữu ích trong đánh giá mức độ tổn thương mô, đáp ứng với các liệu pháp và tiên lượng bệnh nhân.

B. Các enzyme huyết tương là các công cụ có tác dụng chẩn đoán

Một số enzyme cho thấy mức độ hoạt động tương đối cao chỉ trong một hoặc một số ít mô (Bảng 2). Vì thế, việc các mức enzymes này tăng lên trong huyết tương máu phản ánh sự tổn thương đối với mô tương ứng. Ví dụ, enzyme alanine aminotransferase (ALT) là một trong số nhiều enzymes mà có nhiều trong gan. Sư tăng lên của ALT trong huyết tương cho thấy tổn thương có thể có đối với mô gan. Sự đo mức ALT giải phóng vào trong máu bệnh nhân từ các tế bào chết là một phần của việc xét nghiệm chức năng gan. Các sự tăng lên trong huyết tương của các enzymes với một sự phân bố mô rộng thì sẽ cung cấp một sự chỉ điểm ít đặc hiệu hơn về vùng tế bào bị tổn thương và sẽ giới hạn giá trị chẩn đoán của chúng.

C. Isoenzymes

Isoenzymes là các dạng khác nhau của một enzyme nhất định mà tất cả chúng đều xúc tác cho cùng phản ứng nhưng hơi khác về các thuộc tính vật lý bởi vì các sự khác nhau xác định về mặt di truyền trong trình tự amino acid. Vì lý do này, các isoenzymes có thể chứa số lượng các amino acids tích điện khác nhau, điều mà cho phép chúng được phân tách với nhau bởi sự điện di (sự di chuyển của các phần tử tích điện trong một điện trường) (Hình 9).

Các cơ quan khác nhau thường chứa các tỷ lệ đặc trưng của các isoenzymes khác nhau. Ví dụ, LDH được tìm thấy với nồng độ tương đối cao trong hầu hết các mô; có 5 dạng isozyme của LDH là LD1 đến LD5, với LD5 phổ biến trong gan và trong cơ xương, LD2 phổ biến trong các tế bào hồng cầu và LD1 phổ biến trong cơ tim. Dấu hiệu của các isoenzymes được tìm thấy trong huyết tương máu có thể đóng vai trò như là một phương tiện để xác định vị trí tổn thương mô. Các mức trong huyết tương của các dạng isoenzyme khác nhau của LDH và của creatine kinase (CK) sẽ thay đổi dưới các trạng thái bệnh tật khác nhau.

1. Cấu trúc bậc 4 của isoenzyme: Các isoenzymes của một enzyme cho trước thường chứa các tiểu đơn vị khác nhau với các sự kết hợp khác nhau. Ví dụ, LDH xuất hiện dưới dạng 5 isoenzymes và mỗi trong số chúng tồn tại như một tetramer gồm 4 tiểu đơn vị (các sự kết hợp của các tiểu đơn vị được gọi là H và M đối với tim (heart) và cơ xương (muscle), nơi mà chúng được phát hiện đầu tiên) như LD1 = HHHH, LD2 (HHHM), LD3 (HHMM), LD4 (HMMM) và LD5 (MMMM). CK xuất hiện dưới dạng 3 isoenzymes. Mỗi isoenzyme CK là một dimer gồm 2 tiểu đơn vị polypeptide (được gọi là các tiểu đơn vị B và M đối với não (brain) và cơ xương (muscle)) liên quan đến một trong 3 tổ hợp: CK1 = BB, CK2 = MB, CK3 = MM. Mỗi isoenzyme CK cho thấy một tính di động trên điện di đặc trưng (xem Hình 9). (Chú ý: Trong thực tế, tất cả các CK trong não là ở dạng BB, ngược lại sẽ là MM trong cơ xương. Trong cơ tim, có một phần lớn CK là MM, nhưng sự xuất hiện của CK MB là duy nhất đối với cơ tim).

2. Isoenzyme được sử dụng trước đây trong chẩn đoán nhồi máu cơ tim (myocardial infarction – MI): Việc đo các mức các isoenzymes đặc hiệu cho tim trong máu (các dấu ấn sinh học (biomarkers)) có một vai trò quan trọng trong chẩn đoán MI trước sự ra đời của các xét nghiệm cho các proteins tim như troponins (xem bên dưới). Bởi vì cơ tim là mô duy nhất chứa trên 5% tổng lượng CK là isozyme CK MB (CK2), nên sự xuất hiện của nó trong huyết tương về thực tế sẽ đặc hiệu cho sự tổn thương đối với cơ tim và được thấy trong một nhồi máu cơ tim cấp (MI hay đau tim). Theo sau một nhồi máu cơ tim cấp, CK MB xuất hiện trong huyết tương bệnh nhân trong khoảng 4 đến 8 giờ sau khi khởi phát đau ngực, đạt đỉnh ở khoảng 24 giờ và trở về mức cơ sở sau 48 đến 72 giờ (Hình 10).

**Hình 10** – Sự xuất hiện của isozyme creatine kinase CK-MB và troponin tim trong huyết tương sau một nhồi máu cơ tim. (Chú ý: Có thể đo troponin T hoặc troponin I).

Ứng dụng lâm sàng 1: Sử dụng troponins trong chẩn đoán

Troponins T (TnT) và I (TnI) là các proteins điều hòa liên quan đến sự co cơ. Các isoforms đặc hiệu tim (cTn) của các troponins thì được giải phóng vào huyết tương trong đáp ứng với tổn thương của tim và có một sự chỉ điểm tổn thương mô tim với độ nhạy cảm và độ đặc hiệu cao. cTn xuất hiện trong huyết tương trong khoảng 4 đến 6 giờ sau một nhồi máu cơ tim, đạt đỉnh trong 24 đến 36 giờ và vẫn tăng trong khoảng 3 đến 10 ngày. cTn tăng, cùng với biểu hiện lâm sàng và các thay đổi đặc trưng trên ECG (điện tâm đồ) hiện đang được xem là “tiêu chuẩn vàng” trong chẩn đoán một nhồi máu cơ tim. Trong khi các đặc điểm xuất hiện của cTn trong huyết tương sau một nhồi máu cơ tim cấp thì tương tự với của CK MB thì sự thay đổi từ mức bình thường đến các giá trị đỉnh sẽ cao hơn nhiều đối với cTn (xem Hình 10).

X. Tổng hợp bài viết

Các enzymes là các chất xúc tác có bản chất protein có tác dụng làm tăng tốc độ của một phản ứng hóa học bằng cách cung cấp một con đường phản ứng thay thế với năng lượng hoạt hóa thấp hơn (Hình 11).

Các enzymes chứa một khe trống đặc hiệu được gọi là vị trí hoạt động, vị trí mà sẽ liên kết với cơ chất, hình hành nên phức hợp ES, với sự chuyển đổi thành sản phẩm (ES → EP → E + P).

Hầu hết các enzymes tuân theo động học Michaelis-Menten và một đồ thị của tốc độ phản ứng ban đầu (V₀) đối với nồng độ cơ chất [S] có dạng một hình hyperbol; các enzymes dị lập thể thì lại thể hiện bởi một đường cong sigmoid.

Một đồ thị Lineweaver-Burk hay đồ thị nghịch đảo kép của 1/V và 1/[S] sẽ chuyển đường cong có dạng hyperbol thành dạng một đường thẳng và cho phép việc xác định V_max (tốc độ tối đa) và K_m (hằng số Michaelis, phản ánh ái tính đối với cơ chất) dễ dàng hơn.

Một chất ức chế là bất kỳ chất nào mà có thể làm giảm tốc độ của một phản ứng xúc tác bởi enzyme.

Hai loại ức chế enzyme thường gặp nhất là ức chế tranh chấp, làm tăng K_m biểu kiến và ức chế không tranh chấp, làm giảm V_max biểu kiến.

Các enzymes dị lập thể bao gồm các tiểu đơn vị và được điều hòa bởi các chất tác động (effectors) mà có thể liên kết một cách không cộng hóa trị ở vị trí không phải vị trí hoạt động.

Các chất tác động dị lập thể dương làm tăng hoạt động của enzyme và các chất tác động dị lập thể âm làm giảm hoạt động của enzyme.

Các enzyme cũng có thể được điều hòa bởi sự chỉnh sửa cộng hóa trị, thường gặp nhất là thông qua sự phosphoryl hóa xúc tác bởi protein kinase trong khi đó, phosphoprotein phosphatases sẽ loại bỏ các nhóm phosphate.

Sự điều hòa cũng có thể xảy ra bởi các thay đổi trong tốc độ tổng hợp và thoái hóa các enzymes.

Bởi vì hầu hết các enzymes thực hiện chức năng bên trong tế bào nên sự xuất hiện bên trong huyết tương của chúng có thể chỉ điểm tổn thương đối với một mô tương ứng, làm cho các enzymes trở nên có giá trị chẩn đoán trong y học.