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なぜ酵素は通常、1つの基質(または密接に関連する基質のグループ)でのみ機能するのですか?

酵素は非常に特異的な触媒です。つまり、通常、特定の基質を含む1つまたは非常に限られた数の反応のみを触媒します。この特異性は、いくつかの重要な要因から生じます。

1。形状と構造:

* アクティブサイト: 酵素は一意の3次元形状を持ち、この形状の中で、アクティブサイトと呼ばれる特定の領域を所有しています。活性部位は、基質が触媒反応を結合して受ける場所です。

* ロックアンドキーモデル: アクティブサイトの形状は、ロックとキーのように、基板の形状を補完します。この正確な適合により、酵素は他の分子を除く特定の基質を認識して結合できます。

2。化学相互作用:

* 非共有結合: 活性部位には、水素結合、イオン相互作用、ファンデルワールス力など、基質と非共有結合を形成する特定のアミノ酸残基も含まれています。これらの相互作用は、酵素の特異性にさらに貢献します。

* 誘導フィット: 場合によっては、酵素の活性部位は基質結合時にその形状をわずかに変化させ、適合をさらに強化し、反応を促進することができます。

3。進化選択:

* 特異性は有益です: 特異性は、高度に制御された効率的な代謝経路を可能にするため、生物にとって有利です。酵素は細胞内の専門労働者のようなもので、それぞれが特定のタスクを実行します。

* 進化的圧力: 時間が経つにつれて、酵素は、効率と精度が最も高い人々を支持する選択的圧力のために、特定の基質と相互作用するように進化してきました。

4。グループの特異性:

* 同様の構造: 一部の酵素はグループの特異性を示します。つまり、同様の構造的特徴を共有する密接に関連する基質のグループに作用することができます。これは、同様の結合部位と化学的特性を共有しているためです。

例:

* ラクターゼ: この酵素は、牛乳に含まれる二糖である乳糖を特異的に分解します。それは乳糖に高い親和性を持ち、他の糖と相互作用しません。

* ペプシン: この酵素は胃のタンパク質を消化します。その活性部位は、さまざまなペプチド結合に結合することができますが、特定の部位を分解し、タンパク質の選択的故障に寄与することを好みます。

例外:

ほとんどの酵素は高い特異性を示しますが、いくつかの例外があります。たとえば、一部の酵素はより広い範囲の基質に作用する可能性があり、他の酵素はpHや温度などの環境要因の影響を受ける可能性があり、それらの特異性に影響を与える可能性があります。

要約すると、酵素特異性は、独自の形状、活性部位構造、およびその基質との化学的相互作用の結果であり、細胞内の高効率と制御との特定の反応を触媒することができます。

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