酵素：それらがどのように機能し、何をするか
酵素は人体の化学反応を加速するのに役立ちます。それらは分子に結合し、特定の方法でそれらを変更します。それらは、他の何千もの役割の中でも、呼吸、食物の消化、筋肉および神経機能に不可欠です。
この記事では、酵素とは何か、それがどのように機能するかを説明し、人体の酵素のいくつかの一般的な例を示します。
基礎
酵素は、複雑な形に折りたたまれたタンパク質で構成されています。それらは体全体に存在します。
私たちを生かし続ける化学反応、つまり私たちの代謝は、酵素が実行する仕事に依存しています。
酵素は化学反応を加速（触媒）します。場合によっては、酵素は化学反応を、それがない場合よりも何百万倍も速くすることができます。
基質は酵素の活性部位に結合し、生成物に変換されます。製品が活性部位を離れると、酵素は新しい基質に付着し、プロセスを繰り返す準備が整います。
酵素は何をしますか？
消化器系–酵素は、体がより大きな複雑な分子をブドウ糖などのより小さな分子に分解するのを助け、体がそれらを燃料として使用できるようにします。
DNA複製–体内の各細胞にはDNAが含まれています。細胞が分裂するたびに、そのDNAをコピーする必要があります。酵素は、DNAコイルをほどき、情報をコピーすることにより、このプロセスを支援します。
肝臓酵素–肝臓は体内の毒素を分解します。これを行うために、それは酵素の範囲を使用します。
酵素のしくみ
「ロックアンドキー」モデルは1894年に最初に提案されました。このモデルでは、酵素の活性部位は特定の形状であり、ロックアンドキーのように基質のみがそれに適合します。
このモデルは現在更新されており、誘導適合モデルと呼ばれています。
このモデルでは、活性部位は基質と相互作用するにつれて形状が変化します。基板が完全にロックされ、正確な位置に配置されると、触媒作用を開始できます。
完璧な条件
酵素は特定の条件でのみ機能します。人体のほとんどの酵素は、約37°C（体温）で最もよく機能します。より低い温度でも、それらはまだ機能しますが、はるかに遅くなります。
同様に、酵素は特定のpH範囲（酸性/アルカリ性）でのみ機能します。彼らの好みは、彼らが体のどこにあるかによって異なります。たとえば、腸の酵素は7.5 pHで最もよく機能しますが、胃の酵素は胃がはるかに酸性であるため、pH2で最もよく機能します。
温度が高すぎる場合、または環境が酸性またはアルカリ性すぎる場合、酵素は形を変えます。これにより、活性部位の形状が変化し、基質が活性部位に結合できなくなります。酵素が変性します。
補因子
一部の酵素は、特定の非タンパク質分子が結合していないと機能しません。これらは補因子と呼ばれます。たとえば、体のpHを維持するのに役立つ酵素である炭酸脱水酵素は、亜鉛イオンに結合しないと機能しません。
阻害
体のシステムが正しく機能することを保証するために、酵素を遅くする必要がある場合があります。たとえば、酵素が製品を作りすぎている場合、生産を減らすか停止する方法が必要です。
酵素の活性は、いくつかの方法で阻害することができます。
競合阻害剤–分子が活性部位をブロックするため、基質は阻害剤と競合して酵素に結合する必要があります。
非競合的阻害剤–分子は活性部位以外の場所で酵素に結合し、その効果を低下させます。
不競合阻害剤–阻害剤は、酵素と基質が互いに結合した後、それらに結合します。生成物は活性部位を離れにくくなり、反応が遅くなります。
不可逆的阻害剤–不可逆的阻害剤は酵素に結合し、それを永久に不活性化します。
特定の酵素の例
人体には何千もの酵素があります、ここにほんのいくつかの例があります：
- リパーゼ–腸内の脂肪を消化するのを助ける酵素のグループ。
- アミラーゼ–でんぷんを砂糖に変えるのを助けます。アミラーゼは唾液に含まれています。
- マルターゼ–唾液にも含まれています。砂糖マルトースをブドウ糖に分解します。マルトースは、ジャガイモ、パスタ、ビールなどの食品に含まれています。
- トリプシン–小腸で発見され、タンパク質をアミノ酸に分解します。
- ラクターゼ–小腸にも見られ、乳糖である乳糖をブドウ糖とガラクトースに分解します。
- アセチルコリンエステラーゼ–神経と筋肉の神経伝達物質アセチルコリンを分解します。
- ヘリカーゼ–DNAを解明します。
- DNAポリメラーゼ–デオキシリボヌクレオチドからDNAを合成します。
手短に
酵素は人体の日々の走りに大きな役割を果たしています。化合物に結合して変化させることにより、それらは消化器系、神経系、筋肉などの適切な機能に不可欠です。
