科学者たちは、本質的な生物学的プロセスを可能にする複雑なタンパク質分子の複雑な詳細を理解しようと努力しています。 酵素として知られるこれらの分子は、多くの生物学的反応の触媒として機能します。 酵素がなければ、これらの反応のほとんどは生命を維持するのに十分な速さで起こりません。 酵素は、特定の環境内で動作するように設計されています。 過度の熱は、他のさまざまな条件とともに、酵素活性を著しく損なう可能性があります。
生命の反応
生物学的反応は、生物の生命を維持するエネルギーと特殊な分子を提供します。 ただし、特定の量のエネルギーが反応物分子を刺激するまで、すべての反応が発生することはありません。 このエネルギーは、反応の活性化エネルギーとして知られています。 生物学的環境で利用可能なエネルギーは、多くの場合、適切な数の反応を刺激するには不十分ですが、酵素はこの不十分さを補います。 反応物分子が互いに相互作用する方法を変えることにより、酵素は活性化エネルギーを低下させ、反応がはるかに速く起こることを可能にします。
熱によって変化する
酵素は特殊なタンパク質分子です。つまり、酵素はタンパク質の基本構造、つまり特定の配列で結合された特定の種類のアミノ酸を共有しています。 酵素は一般に、詳細な機能特性を決定する複雑な三次元構造を持っています。 この構造が変化すると、酵素は活性化エネルギーを低下させる役割において効果が低下します。 構造変化の一般的な原因の1つは、熱です。 暖かい温度は、ランダムな分子に関連する運動エネルギーを増加させることにより、酵素活性を高める傾向があります 動きますが、温度が高くなると、酵素は構造の劣化を経験し、酵素を阻害します アクティビティ。
運動中の分子
酵素の注意深く設計された構造の破壊は、変性として知られています。 このプロセスはしばしば望ましいものです。たとえば、一部の食品タンパク質は、調理によって変性した後、消化しやすくなります。 高温は変性の一般的な原因です。 温度が上昇すると、ランダムな分子運動がより活発になります。 最終的に、分子の動きは非常に活発になり、分子は酵素の自然な構造を決定する多数のアミノ酸間の結合を破壊します。 酵素は破壊されませんが、その本質的な構造的特徴は変更されています。 酵素のような複雑なタンパク質では、変性はほとんどの場合不可逆的です。
基質のない酵素
酵素反応の開始時に酵素に付着する無傷の反応物分子または基質は、酵素の機能を修正するために不可欠です。 基質の変性は構造変化を引き起こし、それが酵素の非常に特異的な構造に適合することを困難または不可能にします。 酵素は非常に特異的です。つまり、その複雑な構造により、1つのタイプの分子または密接に関連する分子のグループにのみ結合できるようになります。