Mekanisme kerja enzim dalam mengkatalisis reaksi kimia adalah dengan berikatan dengan suatu substrat untuk menghasilkan suatu produk. Ada dua teori yang menjelaskan mengenai mekanisme tersebut, yakni:

1. Teori Lock and Key (teori gembok dan kunci)

Teori lock and key menjelaskan bahwa sisi aktif enzim hanya cocok dengan satu jenis substrat, yang dianalogikan seperti gembok dengan kuncinya. Enzim diumpamakan sebagai gembok yang mempunyai bagian kecil yang dapat mengikat substrat (sisi aktif), sedangkan substrat diumpamakan sebagai anak kuncinya.

Cara kerja enzim teori Lock and Key
(Sumber: Sembiring & Sudjino,  2009, h. 18)

2. Teori Induced Fit (teori ketepatan induksi)

Teori ketepatan induksi menjelaskan bahwa sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat.

Cara kerja enzim teori Induced Fit
(Sumber: Sembiring & Sudjino,  2009, h. 19)



Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Kinerja Enzim

Seperti yang telah dijelaskan dalam sifat enzim sebelumnya, bahwa kinerja enzim juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan yang akan kita ketahui lebih lanjut sebagai berikut.

1. Suhu

Enzim tersusun dari protein, oleh karena itu enzim sangat peka terhadap suhu. Suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein (yang berarti enzim telah rusak), dan suhu yang terlalu rendah dapat menghambat laju reaksi (enzim pada suhu 0°C tidak aktif, akan tetapi juga tidak rusak). Setiap enzim mempunyai suhu optimum yang spesifik, jika enzim berada di bawah/di atas suhu optimum maka kerja enzim akan terhambat. Suhu optimum untuk aktivitas enzim pada manusia dan hewan berdarah panas ± 37°C, sedangkan pada hewan berdarah dingin ± 25°C.

Pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim
(Sumber: Campbell, et al., 2010, h. 167)

 2. pH (Derajat Keasaman)

Enzim mempunyai pH optimum yang dapat bersifat asam maupun basa. Sebagian besar enzim pada manusia mempunyai pH optimum antara 6–8, misalnya enzim tripsin yang mendegradasi protein. Namun, ada beberapa enzim yang aktif pada kondisi asam, misalnya enzim pepsin.

Perubahan pH dapat mengakibatkan sisi aktif enzim berubah, sehingga dapat menghalangi terikatnya substrat pada sisi aktif enzim. Selain itu, perubahan pH dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi, sehingga menurunkan aktivitas enzim.

Pengaruh pH terhadap aktivitas enzim
(Sumber: Campbell, et al., 2010, h. 167)

3. Konsentrasi Enzim dan Substrat

Agar reaksi berjalan optimum, perbandingan jumlah antara enzim dan substrat harus sesuai. Jika enzim terlalu sedikit dan substrat terlalu banyak, reaksi akan berjalan lambat dan bahkan ada substrat yang tidak terkatalisasi. Namun bila semakin banyak penambahan enzim, maka reaksi akan berjalan semakin cepat hingga dicapai kecepatan konstan. Kecepatan konstan tercapai apabila semua substrat sudah terikat oleh enzim.

Hubungan antara konsentrasi enzim dengan kecepatan reaksi
 (Sumber: Mader, 1998; Sembiring & Sudjino,  2009, h. 23)

4. Zat-Zat Penggiat (Aktivator)

Terdapat zat kimia tertentu yang dapat meningkatkan aktivitas enzim. Misalnya, garam-garam dari logam alkali dalam kondisi encer (2%–5%) dapat memacu kerja enzim. Demikian pula dengan ion logam Co, Mg, Ni, Mn, dan Cl. Akan tetapi, mekanisme kerja zat penggiat ini belum diketahui secara pasti.

5. Zat-Zat Penghambat (Inhibitor)

Ada dua macam inhibitor enzim, yaitu inhibitor reversibel (dapat kembali) yang tidak berikatan kuat dengan enzim sehingga dapat lepas, dan inhibitor irreversibel (tidak dapat kembali) yang berikatan kuat dengan enzim sehingga tidak dapat lepas.

     a. Inhibitor Reversibel

         Inhibitor reversibel meliputi tiga jenis hambatan berikut.

1)    Inhibitor kompetitif (hambatan bersaing)

    Pada penghambatan ini zat-zat penghambat mempunyai struktur mirip dengan struktur substrat. Dengan demikian, zat penghambat dengan substrat saling berebut (bersaing) untuk bergabung dengan sisi aktif enzim.

Inhibitor kompetitif
(Sumber: Sembiring & Sudjino, 2009, h. 20)

2)      Inhibitor nonkompetitif (hambatan tidak bersaing)

    Penghambatan ini dipicu oleh terikatnya zat penghambat pada sisi alosterik sehingga sisi aktif enzim berubah. Akibatnya, substrat tidak dapat berikatan dengan enzim untuk membentuk kompleks enzim-substrat.

Inhibitor nonkompetitif
(Sumber: Sembiring & Sudjino, 2009, h. 20)

3)      Inhibitor umpan balik

    Hasil akhir (produk) suatu reaksi dapat menghambat bekerjanya enzim. Akibatnya, reaksi kimia akan berjalan lambat. Apabila produk disingkirkan, reaksi akan berjalan lagi. Inhibisi umpan balik mencegah sel menyintesis lebih banyak produk dari yang dibutuhkan. Berikut contoh Inhibisi umpan balik. 

Inhibisi umpan balik pada sintesis isoleusin
(Sumber: Campbell, et al., 2010, h. 171)

      b. Inhibitor Tidak Reversibel

    Hambatan ini terjadi karena inhibitor bereaksi tidak reversibel dengan bagian tertentu pada enzim sehingga mengakibatkan bentuk enzim berubah. Perubahan bentuk enzim ini mengakibatkan berkurangnya aktivitas katalitik enzim tersebut. Hambatan tidak reversibel umumnya disebabkan oleh terjadinya proses destruksi (perusakan) atau modifikasi sebuah gugus enzim atau lebih yang terdapat pada molekul enzim.

Contoh-contoh enzim dalam proses metabolisme sebagai berikut. Lihat di sini