酵素は分子、特にタンパク質であり、成分（反応物および生成物）を恒久的に変化させることなく相互作用することにより、生化学反応を加速するのに役立ちます。 この促進プロセスは、 触媒作用、それに対応して、酵素自体は次のように識別されます 触媒.
酵素、の多くのプレーヤーのように 微生物学 世界は、長くて面倒な名前を持つことができます、 ほとんどすべてが「-ase」で終わります。 しかし、酵素の名前が付けられている正式なシステムに精通している場合は、多くのことを解明できます その酵素がどのような反応を正確に知らなくても、特定の酵素の機能に関する謎の 触媒作用します。
触媒とは何ですか？
口語的には、触媒とは、特定の取り組みの流れ、効率、または有効性を向上させるエンティティです。 あなたがバスケットボールのコーチであり、特定の人気のある選手をゲームに参加させると、群衆とチーム全体が興奮することを知っている場合は、触媒の存在を活用しています。
人間の触媒は物事を起こさせ、周囲の人々も最大限に熟練しているように見せかける傾向があります。 同様に、生物学的触媒は、特定の生化学的プロセスをほぼ自動的に見せることができます。 事実、これらのプロセスは、 酵素。
触媒は、定義上、反応の終了時に元の形態から変化しないため、触媒が関与する化学反応の式に書き込まれないことがよくあります。
酵素：定義と発見
1870年代後半までに、酵母の何かが砂糖の供給源を引き起こす可能性があることが確立されました。 自発的に発生するよりもはるかに速くアルコール飲料に変化し、それは同じです の原理 発酵 チーズの熟成に適用されます。
適切な条件下で放置すると、ある種の腐った果実は最終的にエチルアルコールの形成をもたらす可能性があります。 ただし、酵母を追加すると、発酵が高速化されるだけでなく、化学反応全体に予測可能性と制御手段の両方が導入されます。
「酵素」はギリシャ語で「酵母を使って」を意味します。 今日使用されているように、それは 生物学的 生物内の触媒、または生命システムによって、そして生命システムの利益のために生成される物質。
酵素の基本
すべての酵素の主な機能は、細胞内で発生する代謝プロセスを触媒することです。 より正式な酵素の定義では、酵素は生細胞内の反応に作用するだけでなく、同じ生物または異なる生物によっても生成されなければならないことを指定しています。
個々の酵素は、それらの観点から説明することができます 特異性. これは、酵素とその酵素との関係がどれほど排他的であるかの尺度です。 基板 または 基板. 基板 酵素が結合する分子であり、通常は反応物です。 酵素が1回の反応で1つの基質にのみ結合する場合、これは 絶対の 特異性。 それが多くの異なるが化学的に類似した基質に結合できるとき、酵素は グループ 特異性。
酵素活性
酵素がどれだけうまく機能するか、つまり、中性条件と比較して、酵素が標的とする反応にどれだけ影響を与えることができるかは、いくつかの要因に依存します。 これらには、酵素だけでなくすべてのタンパク質の安定性に影響を与える温度と酸性度が含まれます。
ご想像のとおり、酵素がまだ「飽和」していない限り、基質の量を増やすと反応速度が上がる可能性があります。 逆に、酵素を追加すると、特定のレベルの基質での反応をスピードアップでき、生産の上限に達することなく、より多くの基質を追加できるようになります。
酵素が関与する反応における基質の消失（および反応物の出現）の速度は線形ではなく、反応が完了に近づくにつれて遅くなる傾向があります。 これは、時間の経過とともに緩やかになる下り勾配によって、濃度対時間のグラフに表されます。
よく知られている酵素
最もよく知られ、最もよく研究されている酵素を特徴とする酵素のほとんどすべてのリストは、解糖系の触媒であるクエン酸（すなわち、 クレブスまたはトリカルボン酸）サイクルまたはその両方。 これらのプロセスは、それぞれが複数の個別の反応で構成されており、細胞内でグルコースがピルビン酸に分解されます。 細胞質とピルビン酸の回転する一連の中間体への変換により、最終的に好気性呼吸が起こります。
解糖の初期部分に関与する2つの酵素は グルコース-6-ホスファターゼ そして ホスホフルクトキナーゼ、 一方、 クエン酸シンターゼ クエン酸回路の主要なプレーヤーです。
それらの名前に基づいて、これらの酵素が何をする可能性があるかを予測できますか？ そうでない場合は、約5分後に再試行してください。
酵素の命名法
酵素の名前は簡単に舌から転がり落ちることはないかもしれませんが、それは化学を受け入れるためのコストです。 ほとんどの名前は2つの単語で構成されており、最初の単語は酵素が作用する基質を識別します。 2番目は関与する反応のタイプを通知します（次のこの2番目の属性について詳しく説明します） セクション）。
圧倒的な数の酵素名は「-ase」で終わりますが、重要でよく研究されているものの多くはそうではありません。 人間の消化に関係する酵素のリストには以下が含まれます トリプシン そして ペプシン. ただし、酵素の接尾辞「-ase」は、それ自体が、問題のタンパク質が実際には酵素であり、機能の詳細を扱っていないという事実にすぎません。
酵素クラス
酵素には6つの主要なクラスがあり、それらの機能に基づいてカテゴリーに分類されます。 これらのクラスのほとんどには、サブクラスも含まれています。 それらの名前は、それらが何をするかを決定するのに役立ちますが、ギリシャ語またはラテン語を知っている場合に限ります。
- オキシドレダクターゼ 基質がどちらかである反応に関与する酵素です 酸化 （つまり、電子を失う）または 削減 （つまり、電子を獲得します）。 例には、で終わる酵素が含まれます デヒドロゲナーゼ, オキシダーゼ, ペルオキシダーゼ そして レダクターゼ. 乳酸脱水素酵素、乳酸とピルビン酸の相互変換を触媒します 発酵、オキシドレデュカターゼクラスに属します。
- トランスフェラーゼ、名前が示すように、電子や単一原子だけでなく、官能基をある分子から別の分子に移動します。 キナーゼ分子にリン酸基を付加する（例えば、解糖系におけるフルクトース-6-リン酸へのリン酸基の付加）がその例である。
- 加水分解酵素 加水分解反応を触媒します。この反応では、水分子（ "hydro-"）を使用して、大きな分子（ "-lase"）を切断し、小さな分子に分解します。 ホスファターゼキナーゼの機能的な反対である、リン酸基を除去することによってこれを行います。 プロテアーゼ, ペプチダーゼ そして ヌクレアーゼタンパク質が豊富な分子を分解する、は2番目のサブタイプです。
- リアーゼ 炭素原子から基を取り除くことにより、分子内に二重結合を作成します。 （逆反応では、二重結合の炭素原子の1つに基が追加され、単結合に変換されます。）で終わる酵素 デカルボキシラーゼ, ヒドラターゼ, シンターゼ そして リアーゼ それ自体が例です。
- イソメラーゼ 異性化反応を触媒します。これは、分子を再配列して生成する異性化反応です。 異性体、同じ数と種類の原子（つまり、同じ化学式）を持つが、形状が異なる分子。 したがって、それらは一種のトランスフェラーゼですが、分子間で基を移動する代わりに、分子内で移動します。 イソメラーゼ, ムターゼ そして ラセマーゼ 酵素はこのクラスに分類されます。
- リガーゼ ATPのプロセスを通じて結合の形成を触媒します 加水分解、原子またはグループをある場所から別の場所に移動するのではなく。 カルボキシラーゼシンテターゼ の例です リガーゼ酵素.