Mekanisme dasar peningkatan laju reaksi dengan katalis enzim (1)

Mekanisme dasar suatu enzim dalam meningkatkan laju reaksi kimia dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelompok.

Facilitation of proximity, atau kemudahan kedekatan, yang disebut juga sebagai efek keakraban, yang berarti bahwa laju reaksi antara dua molekul ditingkatkan bila dalam larutan encer keduanya dijaga dalam jarak dekat satu sama lain dalam sisi aktif enzim, sehingga menaikkan konsentrasi efektif reaktan.

Katalisis kovalen, yakni rantai-rantai samping asam amino menyediakan sejumlah gugus nukleofilik untuk katalisis.  Gugus-gugus nukleofilik ini antara lain RCOO^–, R––NH₂, aromatik––OH, histidil, R––OH, dan RS^–.  Gugus-gugus ini menyerang bagian elektrofilik (kekurangan elektron) pada substran untuk membentuk ikatan kovalen antara substran dengan enzim, yakni membentuk suatu reaksi intermediet.  Tipe proses ini terutama terbukti pada enzim pentransfer gugus (EC Kelas 2).  Dalam pembentukan intermediet yang berikatan kovalen, penyerangan oleh enzim nukleofil (Enz-X dalam contoh di bawah) pada substrat bisa menghasilkan asilasi, fosforilasi, atau glikosilasi pada nukleofil.

Menuliskan mekanisme kimia suatu reaksi berarti menggambarkan penataan ulang elektron pada saat substrat diubah menjadi produk melalui suatu keadaan transisi.  Cara yang biasanya digunakan untuk melukiskan alur penataan ulang ikatan adalah dengan memakai panah lengkung yang menandakan arah aliran elektron.

Diagram aliran elektron untuk hidrolisis ikatan peptida adalah seperti berikut:

H₂O nukleofilik menyerang karbon karbonil elektrofilik, yang menjadi kekurangan elektron karena penarikan elektron kepada oksigen karbonil.  Perhatikan bahwa dalam intermediet tetrahedral pada struktur yang kedua dan ketiga, karbon memiliki penataan tetrahedral biasa yang terdiri atas empat ikatan.

Suatu intermediet fosfoenzim dibentuk dalam salah satu tipe katalisis kovalen enzim:

Banyak contoh mekanisme dasar katalisis ini yang bisa ditemukan dalam enzim-enzim EC Kelas 2.  Salah satu contohnya yakni heksokinase.

Intermediet kovalen bisa diserang oleh nukleofil kedua yang menyebabkan pelepasan produk.  Bila nukleofil kedua adalah air, maka reaksi keseluruhan dinamakan hidrolisis.  Banyak nukleofil yang bukan hanya suatu rantai samping asam amino pada enzim, tetapi merupakan suatu gugus prostetik, misalnya piridoksal fosfat dalam transaminase.