How enzymes work. 酵素の仕組み

あらゆる生きている細胞では、あらゆる瞬間に幾千もの化学反応が起こっています。これらの反応は代謝、タンパク質合成、細胞の誕生と成長など生命の重要な仕事を担っています。酵素と呼ばれるタンパク質がどのようにこれらの反応を生命維持が可能なレベルにまで促進しているか学びましょう。

PDBアーカイブから得られる分子構造に基づいて、クエン酸回路を担う酵素アコニターゼが機構を観察し、酵素がアミノ基をどのように活用して、触媒作用を行うかを理解します。

あらゆる生きている細胞では、あらゆる時も何千もの化学反応が起こっています。

これらの反応は、酵素によって行われます。酵素は化学反応を触媒するタンパク質です。

酵素は反応を起こし、反応速度を上げ、反応の結果をいつも同じに保ちます。

これらの酵素はしばしばお互いに協力して長い経路を作ります。

例えば、クエン酸回路のようにです。この反応は細胞が炭水化物からエネルギーを生成するのいに使われます。

生命にとって重要な仕事、例えば代謝、タンパク質合成、組織の生成や成長、これらは全て酵素により調整されています。

生命を維持する力を持つ酵素の秘密は酵素の触媒作用が、おだやかなPH、温度、大気圧の条件で働く事です。

触媒による反応の速度は、通常の反応に比べて１００万から１兆倍も速くなります。

酵素を使わずに反応速度を上げるには、追加で必要なエネルギーを熱として供給する必要があります。

熱は分子の衝突を引き起こし、時折り反応がおこるのに十分なエネルギーが与えられます。

多くの場合、分子は、反応を起こす途中に、不安定で高エネルギーな変遷状態を経由します。

酵素の反応のための鋳型として振る舞い、基質と結合し、分子の特定の部位をつかんで、生成物を作ります。

酵素はまた、基質の周囲を反応性をもつ分子で取り囲み遷移状態を安定にします。

これにより反応が簡単に起きる様になります。

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酵素自体は、反応の前後で変化しないことに注目してください。酵素は基質からヒドロキシ基と水素原子を引き離しそしてそれをまた基質に戻します。

反応のはじめと終わりで酵素は同じ状態です。これが酵素の重要な性質です。

反応が終わったあと、酵素は、すぐに次の反応に取り掛かることができます。

このために酵素は、何千もの反応を繰り返し行うことが出来ます。

また酵素の活性部位の形状が柔軟に変化することにも注目して下さい。

多くの酵素は基質を取り囲み、基質の周りを包み込むことで、化学反応が起こるのに適切な環境を作ります。

酵素は、地球上の生命にとって基本的なものです。

いつもあらゆる瞬間に酵素は働いていて、全ての細胞、全ての生物の命を維持しています。