酵素は、プロセスをスピードアップする触媒として機能する生体分子です。それらは、さまざまな組み合わせのアミノ酸の鎖によって形成されるタンパク質源です.酵素は反応性において非常に特異的です。人体には、体内で発生するさまざまな代謝反応を触媒する何千もの酵素があります。
酵素とは?
酵素は通常、細胞のリボソームと RNA (Ribo Nucleic Acids) によって生成される三次元の球状タンパク質です。すべての酵素は、特定の基質に対して機能する特定の活性部位を表面に持っています。基質は、変化して生成物を形成する反応の反応種です。すべての素材と製品には特定のエネルギーがあります。エネルギーが低いものもあれば、エネルギーが高いものもあります。基質が生成物になるためには、反応する粒子が活性化エネルギーと呼ばれるエネルギー障壁を越える必要があります。すべての基質分子のこの活性化エネルギーは等しくない可能性があり、結果として生成物が少なくなり、完了するまでに比較的長い時間がかかります。
基質から生成物への変換速度を上げるために、反応に適した少数の酵素が使用されます。これにより、反応の活性化エネルギーが減少し、反応速度が向上します。
例 1:口の中の唾液は唾液酵素を生成し、口の中の食物の消化を促進します。
例 2:アンモニアの生成
N2 + 3H2 → 2NH3
この反応が完了するまでには比較的長い時間がかかります。プロセスをスピードアップするために、鉄 (Fe) 金属触媒が使用されます。同じ反応で、モリブデンがプロモーターとして使用されます。
酵素の活性部位
酵素は立体構造を持つため、特定の形状の活性部位を持っています。活性部位のサイズまたは形状のわずかな変化により、酵素の活性が変化する可能性があります。酵素の活性部位は、さらに結合部位と触媒部位に分類できます。
結合部位:この部位は基質を選択し、それを活性部位に結合します。
触媒部位:この部位は、酵素の触媒機能を果たします。
補因子は、体内に存在する 20 種類のアミノ酸によっては実行されない反応を実行または触媒する非タンパク質分子です。補因子には、有機物と無機物があります。
補因子はタンパク質に結合して活性化しますが、補因子タンパク質を持たないタンパク質は不活性です。
酵素は細胞内にも細胞外にもあります。細胞内とは、体内で生成され、細胞の機能のために保持されるものです。細胞外酵素は、細胞内で生成され、細胞の外に送られ、外部で働く酵素です。
酵素作用のメカニズム
酵素触媒活性は、活性部位での熱力学的変化とプロセスの観点から説明できます。
熱力学的変化:
体内または体外のすべての化学反応には、反応分子と生成物分子の間に特定のエネルギー障壁があります。反応物と生成物の間のエネルギー差は、活性化障壁と言われています。
すべての基質分子がバリアを通過するのに十分なエネルギーを持っているわけではないため、触媒がないとほとんどの反応は遅くなります。酵素は、反応物の活性化障壁を減らし、多くの反応物のこの障壁を越えて反応速度を上げ、プロセスをスピードアップすることにより、反応物が生成物に変換する経路を変更するのに役立ちます.触媒との反応速度は大幅に増加する。反応物と生成物のエネルギーの合計である全体のエネルギーは変わりません。
アクティブ サイトでのプロセス:
酵素は基質分子との共有結合によって活性部位に結合し、活性化エネルギーが非常に低い酵素-基質複合体を形成し、短時間で容易に生成物を形成します。
反応後、酵素は放出され、変化することなく元の形になります。
酵素の活性化
不活性酵素から、代謝活動を実行できる活性型への変換は、酵素活性化と言われています。酵素の活性化は、補因子と酵素前駆体の変換によって行われます。
補因子による活性化:
ほとんどの酵素は補因子によって活性化されます。
例 1:補因子としてマグネシウムイオンを使用するホロ酵素である DNA ポリメラーゼ。
例 2:馬の肝臓デヒドロゲナーゼは、補因子として亜鉛イオンを使用します。
酵素は非常に特異的な方法で作用します。それらは、次の点で異なる程度の特異性を持っています:
- 結合特異性
- グループの特異性
- 絶対的な特異性
- 光学的または立体特異性
- 二重特異性
酵素前駆体の変換:
酵素を活性化する一般的な方法は、タンパク質をより単純なアミノ酸に分解する特異的タンパク質分解です。
例:トリプシノーゲンのタンパク質分解は、他のチモーゲンを活性化するトリプシンを形成します。
プロモーター
プロモーターは、酵素の活性を高めるのに役立つ化学成分です。それらは、酵素の効率を高めるのに役立ちます。促進剤は通常、化学反応において触媒と一緒に少量摂取されます。
例:ハーバーのプロセスでは、これはモリブデンを触媒鉄の促進剤として使用するアンモニアの形成です。
結論
酵素は、体内外のさまざまな反応を促進する生体分子です。これらの酵素は、酵素活性化剤と呼ばれる物質によって活性化されます。それらがなければ、酵素は不活性のままです。
