อุณหพลศาสตร์ของเอนไซม์ ของ เอนไซม์

รูปปฏิกิริยาที่มีตัวเร่ง แสดงพลังงานนีเวียยู (energy niveau) ที่แต่ละขั้นของปฏิกิริยาซับสเตรต (A และ B) ธรรมดาแล้วต้องการพลังงานมากที่จะให้ถึงทรานซิชัน สเตต (TS) ซึ่งเมื่อปฏิกิริยาเสร็จสิ้นก็จะได้ผลิตภัณฑ์สุดท้าย (C และ D) เอนไซม์จะทำให้ ทรานซิชัน สเตต มีสเถียรภาพ ลดพลังงานนีเวียยู ของ ทรานซิชัน สเตตที่ซึ่งพลังงานถูกต้องการใช้เพื่อที่จะข้ามให้พ้นสิ่งกีดขวาง เพราะว่าถ้ายิ่งต้องการพลังงานนีเวียยูน้อยลงมันก็ง่ายที่จะไปถึงและเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายและบ่อยขึ้น และยังอัตราเร่งของปฏิกิริยาได้มากขึ้นด้วย

ปฏิกิริยาทั้งหมดที่ถูกเร่งโดยเอนไซม์จะต้องเป็นไปได้เอง ("spontaneous") ซึ่งจะมี พลังงานอิสระกิบบ์ส (Gibbs free energy) สุทธิเป็นลบ กับเอนไซม์มันก็มันก็เกิดปฏิกิริยาไปในทิศทางเดียวกับอันที่ไม่มีเอนไซม์ และก็เร็วกว่าด้วย อย่างไรก็ดีปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองโดยไม่ต้องมีตัวเร่ง อาจจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันมากกว่าปฏิกิริยาที่มีตัวเร่ง อย่างไรก็ดีเอนไซม์สามารถเร่งปฏิกิริยาได้ 2 หรือมากกว่าในเวลาเดียวกัน เพื่อว่าปฏิกิริยาที่ชอบอุณหพลศาสตร์จะได้สามารถใช้ขับเคลื่อน ("drive") ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบอุณหพลศาสตร์ได้ ตัวอย่างเช่น การย่อยสะลายสารประกอบพลังงานสูง อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต บ่อยครั้งใช้ขับเคลื่อนปฏิกิริยาที่ไม่ชอบใช้พลังงาน

หลายปฏิกิริยาที่เร่งโดยเอนไซม์ย้อนกลับ

S u b s t r a t e   A + S u b s t r a t e   B ↔ P r o d u c t   C + P r o d u c t   D {\displaystyle \mathrm {Substrate\ A+Substrate\ B\leftrightarrow Product\ C+Product\ D} }

เอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยาไปข้างหน้าและกลับหลังอย่างเท่า ๆ กัน มันจะไม่ทำให้เกิด ความสมดุล (equilibrium) ด้วยตัวของมันเอง เพียงแต่อัตราเร็วเท่านั้นที่มันมีผล ยกตัวอย่างเช่น คาร์บอนิก แอนไฮเดรส (carbonic anhydrase) จะเร่งปฏิกิริยาตามสมการข้างล่างนี้ ตามเงื่อนไขของเวลา

C O 2 + H 2 O C a r b o n i c   a n h y d r a s e → H 2 C O 3 {\displaystyle \mathrm {CO_{2}+H_{2}O{}^{\mathrm {\quad Carbonic\ anhydrase} }\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!{\overrightarrow {\qquad \qquad \qquad \qquad }}H_{2}CO_{3}} } (ใน เนื้อเยื้อ - CO2 ความเข้มข้นสูง) H 2 C O 3 C a r b o n i c   a n h y d r a s e → C O 2 + H 2 O {\displaystyle \mathrm {H_{2}CO_{3}{}^{\mathrm {\quad Carbonic\ anhydrase} }\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!{\overrightarrow {\qquad \qquad \qquad \qquad }}CO_{2}+H_{2}O} } (ใน ปอด - CO2 ความเข้มข้นต่ำ)