酵素生化学 - 酵素とは何か、どのように働くのか
生化学反応における酵素を理解する
これは制限酵素またはエンドヌクレアーゼであり、特定の場所で DNA 分子を切断する酵素の一種です。カリスタ画像/ゲッティイメージズ
酵素は、生化学反応を触媒する高分子として定義されます。 この種の化学反応では 、 開始分子 基板と呼ばれます。酵素は基質と相互作用して、それを新しい生成物に変換します。ほとんどの酵素は、基質の名前と -ase 接尾辞を組み合わせて命名されます (例: プロテアーゼ、ウレアーゼ)。体内のほぼすべての代謝反応は、反応が十分に迅速に進行して有用になるようにするために酵素に依存しています.
と呼ばれる化学物質 アクティベーター 酵素活性を高めることができますが、 阻害剤 酵素活性を低下させます。酵素の研究は、 酵素学 .
酵素を分類するために使用される 6 つの広いカテゴリがあります。
- オキシドレダクターゼ - 電子伝達に関与
- 加水分解酵素 - 加水分解によって基質を切断します (水分子を取り込みます)
- イソメラーゼ - 分子内の基を転移して異性体を形成する
- リガーゼ (またはシンテターゼ) - ヌクレオチドのピロリン酸結合の分解を新しい化学結合の形成に結びつける
- リアーゼ - 二重結合全体に、または二重結合を形成するために、水、二酸化炭素、またはアンモニアを追加または除去します
- トランスフェラーゼ - 化学基をある分子から別の分子に移す
酵素のしくみ
酵素の働き 活性化エネルギーを下げる 作る必要がある化学反応発生する。他のように 触媒 、酵素は反応の平衡を変化させますが、その過程で消費されません.ほとんどの触媒はさまざまな種類の反応に作用しますが、酵素の重要な特徴は特異的であることです。つまり、ある反応を触媒する酵素は、別の反応には影響しません。
ほとんどの酵素は、相互作用する基質よりもはるかに大きい球状タンパク質です。サイズは 62 アミノ酸から 2,500 を超えるアミノ酸残基までさまざまですが、それらの構造の一部のみが触媒作用に関与しています。酵素にはいわゆる 活性部位 、基板を正しい構成に向ける 1 つまたは複数の結合部位を含み、 触媒部位 、活性化エネルギーを低下させる分子の一部です。酵素の構造の残りの部分は、主に活性部位を細胞に提示する働きをします。 最良の方法で基板 .あるかもしれません アロステリックサイト 活性化剤または阻害剤が結合して、酵素活性に影響を与えるコンフォメーション変化を引き起こすことができます。
一部の酵素は、a と呼ばれる追加の化学物質を必要とします。 補因子 、触媒作用が発生するため。補因子は、金属イオンまたはビタミンなどの有機分子である可能性があります。補因子は、酵素に緩くまたは強く結合することがあります。緊密に結合した補因子は呼ばれます 補綴グループ .
酵素が基質とどのように相互作用するかについての 2 つの説明は、 「ロック＆キー」モデル 、1894 年に Emil Fischer によって提案され、 誘導適合モデル これは、1958 年に Daniel Koshland によって提案された鍵と鍵のモデルを修正したものです。鍵と鍵のモデルでは、酵素と基質が互いに適合する 3 次元形状を持っています。誘導適合モデルは、基質との相互作用に応じて、酵素分子がその形状を変えることができることを提案しています。このモデルでは、活性部位が完全に結合するまで、酵素と場合によっては基質が相互作用するにつれて形状が変化します。
酵素の例
5,000 以上の生化学反応が酵素によって触媒されることが知られています。この分子は、工業製品や家庭用品にも使用されています。酵素は、ビールの醸造やワインやチーズの製造に使用されます。酵素欠乏症は、フェニルケトン尿症や白皮症などのいくつかの疾患に関連しています。一般的な酵素のいくつかの例を次に示します。
- 唾液中のアミラーゼは、食物中の炭水化物の最初の消化を触媒します。
- パパインは、肉の軟化剤に含まれる一般的な酵素で、タンパク質分子を一緒に保持している結合を切断する働きをします。
- 酵素は洗濯用洗剤や染み抜き剤に含まれており、タンパク質の染みを分解し、布地の油を溶かすのに役立ちます.
- DNA ポリメラーゼは、DNA がコピーされるときに反応を触媒し、正しい塩基が使用されていることを確認します。
酵素はすべてタンパク質ですか？
知られているほとんどすべての酵素はタンパク質です。かつて、すべての酵素はタンパク質であると考えられていましたが、触媒作用のある RNA またはリボザイムと呼ばれる特定の核酸が発見されました。 RNAがどのように触媒として作用するかについてはほとんど知られていないため、ほとんどの学生は酵素を研究していますが、実際にはタンパク質ベースの酵素を研究しています.