酵素

酵素とは何か、生物の中でどのような働きをしているのかを解説します。また、その主な特徴は何ですか。

酵素とは何ですか?またその働きは何ですか?

酵素は、生物内だけでなく、生物が発生する場所に近い環境でも化学反応が起こるようにするという重要な機能を果たすタンパク質分子です。

酵素は、処理が必要な化合物（ 「基質」と呼ばれる）のアンカーマトリックスとして機能し、これが修飾されて「生成物」と呼ばれる新しい化合物が生成されます。

酵素は、生物の通常の条件下では達成できない多くの反応の速度を加速することができます。

「リソソーム」も参照してください。

酵素の特徴：

1. タンパク質の性質

タンパク質は多数のアミノ酸で構成されており、それらはペプチド結合によってグループ化され、長鎖を形成します。これらのチェーンは通常、らせん、コイル、折り目を形成します。

このため、酵素は触媒機能を発揮する上で非常に重要な特徴的な構造をとります。一般に、酵素は球状のタンパク質です。

2. 特異性

一般に、酵素は高い基質特異性を持っています。これは、酵素が処理しなければならない化合物を「認識」し、それを「活性部位」として知られる場所に固定できることを意味します。鍵が錠の設計に適合するのと同じように、基板は前記活性部位に「適合」する。場合によっては、互いに非常に類似した化合物が同じ活性部位に挿入されることがあります。これは、反応の「競合阻害」と呼ばれます。

3. 別の場所

細胞の構造を考慮すると、酵素によっては細胞質ゾルに存在するもの、細胞膜に存在するもの、特定の細胞小器官 (例:ミトコンドリア、ペルオキシソーム、葉緑体) に存在するものがありますが、異なる構造に存在する酵素もあります。

また、一部の酵素は細胞の外 (細胞外) に放出されますが、他の酵素は常に細胞内に留まる (細胞内) ことも明確にする価値があります。

4. 異なる最適条件

酵素は通常、一定範囲の温度と pH 条件で活性を発揮しますが、その反応速度が最大となる最適条件があります。人間の体内のほとんどの酵素は、体温である 36 ～ 37°C でよく働きます。

極端な環境に生息する一部の細菌の場合、最適な温度や最適な pH はそれとはまったく異なる場合があります。場合によっては、同じ種類の酵素内に最適 pH が異なるサブグループが存在することがあります(例: 酸性ホスファターゼとアルカリ性ホスファターゼ)。

5. 最低濃度で必要です

これらのタンパク質を特徴付けるこの特異性を考慮すると、これらのタンパク質は非常に効率的な組み立てラインのように機能し、数秒のうちに 1 つまたは複数の化合物を別の化合物に変換するため、通常の代謝プロセスを実行するのに必要なタンパク質はごく少量だけです。

6. わずかな変更でも不活性化につながる可能性があります

場合によっては、いくつかのアミノ酸の変化が酵素の活性の低下、あるいはその活性の完全な喪失を意味する場合があることに留意する必要があります。同様に、たとえば酵素も酸化される可能性があり、そのような条件下では反応を触媒できなくなる可能性があります。

7. 一部のエージェントは活性化につながります

一部の化合物は、活性部位ではなく別の位置で酵素に結合し、その活性化をもたらす構造変化を引き起こすことができます。これらはアロステリックアクチベーターまたはエフェクターと呼ばれます。

8. 酵素の種類

酵素は、触媒する反応の一般的な種類に従って分類されます。いくつかの非常に重要なグループは、加水分解酵素 (加水分解を触媒する)、オキシドレダクターゼ(酸化還元反応を触媒する)、オキシゲナーゼ(分子に酸​​素を導入する)、ポリメラーゼ(単位を繰り返し構造に結合する)、ホスファターゼ(分子からリン酸基を解放します）。

9. 産業用途

プロセスを実行する一部の酵素の能力は、規模の変更に必要な調整を加えて、工業規模で使用されることがあります。

たとえば、製パン業界ではアミラーゼが使用されます。これはでんぷんを分解し、より単純な糖に変換する酵素です。これらの単糖はパンの製造に関与する酵母によって使用されます。

プロテアーゼはグルテン構造を破壊し、良好な混練を可能にし、よりプラスチックの生地を実現するためにも使用されます。

10. 多くの場合補因子が必要です

一部の酵素は、機能するために他の非タンパク質物質が同時に存在する必要があります。これらの物質は通常、金属イオン(銅、マンガン、マグネシウム) または有機物質であり、後者の場合、通常は補酵素とも呼ばれます。