常に、あなたからの意識的な考えなしに、あなたの体の何兆もの細胞はあなたを生きてバランスを保つ膨大な数の化学反応を受けています。 これらの反応は十分な時間があれば自然に起こるかもしれませんが、この速度は人体の要件に対して十分に速くはありません。
その結果、ほとんどすべての生化学反応は、 酵素、生物学的です 触媒 それは100万倍以上速く反応することができます。
酵素の調整は非常に高いです。 何百もの既知の酵素のほとんどは1つの反応しか触媒できず、ほとんどの反応は1つの特定の酵素によってのみ触媒できます。
酵素とは正確には何ですか？
が 核酸 分子RNA（リボ核酸）は時々非酵素触媒として作用することができます、本当の酵素は タンパク質、の長いチェーンで構成されていることを意味します アミノ酸 特定の形に折りたたまれています。 自然界には20種類のアミノ酸があり、そのすべてがあなたの体にある程度必要です。
あなたの体はこれらの約半分を作ることができますが、他のものは食事療法で摂取されなければなりません。 あなたが食べなければならないものは呼ばれます 必須アミノ酸.
アミノ酸はすべて、カルボン酸（-COOH）基、アミノ（-NH）に結合した中心炭素原子を持っています2）グループ、および化学図で通常「-R」と指定されている側鎖。
側鎖はアミノ酸の独特の振る舞いを決定します。 タンパク質中のアミノ酸の順序は、 一次構造. アミノ酸の文字列はと呼ばれます ポリペプチド; 通常、分子がそのように呼ばれるとき、それは完全な機能的なタンパク質ではなく、1つの一部です。
アミノ酸ストリングは、らせん状またはシート状の形成に配置できます。 これはタンパク質と呼ばれます 二次構造. 主に分子の異なる部分にあるアミノ酸間の電気的相互作用の結果として、分子が最終的に3次元に配置される方法は、 三次構造.
自然界の多くのものと同様に、形は機能に適合します。 つまり、酵素の形状によって、特定の酵素がどれだけ強く「シーク」するかなど、その正確な動作が決まります。 基板 （つまり、酵素が作用する分子）。
酵素はどのように機能しますか？
酵素はどのように触媒活性を発揮しますか？ この質問は、2つの関連する質問に分けることができます。
1つ：原子の基本的な動きの観点から、酵素はどのように反応を加速しますか？ そして2つ：酵素の構造に関するどのような特別な機能がこれを可能にしますか？
酵素が反応速度を速める方法は、反応の開始と終了の間の経路を滑らかにすることです。 これらの種類の反応では、 製品 （反応が終わった後に残った分子）は、 反応物 （反応中に生成物に変化する分子）。
ただし、反応をローリングさせるには、製品はエネルギーの「こぶ」を克服する必要があります。 活性化エネルギー （Ea).
私道から100垂直フィート上にある、家から0.5マイル離れた場所で自転車に乗っていると想像してみてください。 道路が最初に50フィート上昇してから、私道に到達するために150フィート急降下する場合は、惰性走行を開始する前に、明らかにしばらくペダルを漕ぐ必要があります。 しかし、道路が0.5マイルの長さの均一で穏やかなダウングレードで構成されている場合は、ずっと惰性で走ることができます。
酵素は、事実上、最初のシナリオを2番目のシナリオに変換します。 標高差は100フィートのままですが、全体的なレイアウトは同じではありません。
ロックアンドキーモデル
分子協力のレベルでは、酵素-基質複合体はしばしば次の観点から説明されます。 「ロックとキー」の関係：基質に結合する酵素分子の部分で、 活性部位は、基板分子にほぼ完全に適合するように形作られています。
キーをロックにスライドさせて回すと、ロックが変更されます（ デッドボルト）、触媒は基質分子を変化させることによって酵素活性を達成します 形状。
これらの変化により、機械的な歪みによって基板の化学結合が弱くなる可能性があります。 最終的な製品の形状に向かって移動するのに十分な「プッシュ」または「ツイスト」を分子に与えます。
多くの場合、対象となる製品は 遷移状態 その間、これは反応物のように見え、生成物のように見えます。
関連モデルは 誘導適合 概念。 このシナリオでは、酵素と基質は最初は完全にロックアンドキーフィットしませんが、それらの事実そのものが 接触すると、基質の形状が変化し、物理的な酵素-基質が最適化されます インタラクション。
基質の変化により、遷移状態の分子により近くなり、反応が進むにつれて最終生成物に変化します。
酵素機能に影響を与えるものは何ですか？
それらは強力ですが、すべての生体分子と同様に、酵素は無敵ではありません。 他の分子だけでなく、細胞や組織全体を損傷または破壊するのと同じ条件の多くは、酵素活性を遅くしたり、それらが完全に機能しなくなったりする可能性があります。
ご存知かもしれませんが、 体温 健康を維持するには、狭い範囲（通常は華氏97.5度から98.8度）にとどまる必要があります。 この理由の1つは、体温がこのレベルを超えると、酵素が適切に機能しなくなることです。これは、発熱と見なされます。
また、強酸性条件は酵素の化学結合を破壊する可能性があります。 このような温度およびpH関連の損傷は 変性 酵素の。
さらに、ご想像のとおり、酵素の量を増やすと反応がさらに速くなる傾向があり、酵素の濃度を下げると反応が遅くなります。
同様に、酵素の量を同じに保ちながら基質を追加すると、酵素が「最大になり」、存在するすべての基質に対応できなくなるまで反応が加速します。
コエンザイムと補因子とは何ですか？
クロスカントリーの募金自転車旅行に行き、途中で友人がバンから飲み物や新鮮な服をくれてサポートされているとします。
あなたの友人は、旅行中に、車両用のガスや乗組員用の食べ物など、自分のサポートが必要になります。
あなたの旅行が「反応」と考えることができ、バンの乗組員があなたの旅を「触媒する」「酵素」である場合、ルート上の食料品店は次のように考えることができます 補酵素 –で 生化学、酵素ではないが、酵素がその働きを最もよく実行するために必要な物質。
基質と同様に、補酵素は基質が結合する酵素の活性部位に結合しますが、それら自体は基質とは見なされません。
補酵素は、多くの場合、電子キャリア、または反応全体で分子間を移動する原子または官能基の一時的なドッキング位置として機能します。 補因子 亜鉛などの無機分子で、生体内の酵素を助けますが、補酵素とは異なり、酵素の活性部位には結合しません。
一般的な例 補酵素 含める：
- 補酵素A、またはCoAは、酢酸塩に結合してアセチルCoAを形成します。これは、細胞呼吸に重要であり、糖グルコースから細胞にエネルギーを生成します。
- ニコチンアミドアデニンジヌセロチド （NAD）と フラビンアデニンジヌセロチド （FAD）、これは細胞呼吸にも寄与する高エネルギー電子キャリアです。
- ピリドキサールリン酸、または ビタミンB6、分子間でアミノ基を移動します。