学習目標
- 以下を定義または記述する：
- 代謝
- 異化反応
- 同化反応
- 酵素
- 酵素
- 酵素
- 基質
- アポ酵素
- ハロ酵素
- 補因子（補酵素）
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- 酵素濃度
- 基質濃度
- 温度
- pH
- 塩濃度
生き、成長し、再現するために、微生物は様々な化学変化を受ける。 彼らは細胞に入ることができるように栄養素を変え、細胞の部分を合成してエネルギーを得るために入るとそれらを変えます。 代謝は、細胞内の組織化された化学反応のすべてを指します。 化学化合物が分解される反応は異化反応と呼ばれ、化学化合物が合成される反応は同化反応と呼ばれる。 これらの反応はすべて酵素の制御下にある。
酵素は、化学反応を促進または触媒するために機能する少量の細胞内に存在する物質です。 酵素の表面には、通常、一つまたは二つの特定の基質が結合することができる活性部位または触媒部位として機能する小さな隙間がある。 （酵素が通常結合するものは基質と呼ばれます。)酵素への基質の結合は、酵素-基質複合体と呼ばれるテンポア中間体を形成するために誘導フィットと呼ばれるプロセスを通じて、柔軟な酵素の形状をわずかに変化させる(図\(\PageIndex{1}\))。
酵素は活性化のエネルギー、すなわち分子が互いに反応するために供給されなければならないエネルギーを低下させるため、化学反応の速度を速める（図\(\PageIndex{2}\)）。 酵素は酵素-基質複合体を形成することによって活性化のエネルギーを低下させ、酵素反応の生成物を形成して放出することを可能にする（図\(\PageIndex{3}\)）。
多くの酵素は、その反応を助けるために非タンパク質補因子を必要とする。 この場合、アポ酵素と呼ばれる酵素のタンパク質部分は、補因子と結合して酵素全体またはハロ酵素を形成する（図\(\PageIndex{3}\)）。 いくつかの補因子は、Ca++、Mg++、およびK+などのイオンである。; 他の補因子は、化学基または電子のキャリアとして機能する補酵素と呼ばれる有機分子である。 補酵素の例としては、ＮＡＤ＋、ＮＡＤＰ＋、ＦＡＤ、および補酵素Ａ（Ｃｏａ）が挙げられる。
酵素の特徴
化学的には、酵素は一般に球状タンパク質である。 （リボザイムと呼ばれるいくつかのRNA分子はまた、酵素であり得る。 これらは通常、細胞の核領域に見出され、RNA分子の分裂を触媒する）。 酵素は、より複雑な化合物を分解または合成する触媒である。 彼らは生命を支えるのに十分な速さで化学反応を起こすことを可能にします。 酵素は、分子が互いに反応するために供給されなければならないエネルギーである活性化のエネルギーを低下させるため、化学反応の速度を速める。 酵素が通常結合するものは基質と呼ばれます。 酵素は非常に効率的です。 酵素は、一般に、典型的には、毎秒1〜10,000分子の基質を触媒することができる。 酵素は、それらの反応中に変化しないので、細胞内に少量しか存在しない。 そしてそれらは基質のために非常に特定です。 一般に、それぞれの特定の化学反応のための一つの特定の酵素があります。
酵素活性
酵素活性は次のような多くの要因によって影響されます:
- 酵素の濃度: 十分な濃度の基質が利用可能であると仮定すると、酵素濃度を増加させると酵素反応速度が増加する。
- 基質の濃度：一定の酵素濃度およびより低い基質濃度では、基質濃度が制限要因である。 基質の集中が増加すると同時に、酵素の反応速度は増加します。 しかし、非常に高い基質濃度では、酵素は基質で飽和し、より高い濃度の基質は反応速度を増加させない。
- : 各酵素に最もよく働く最適温度がある。 より高い温度は酵素活性の増加で一般に起因します。 温度が上昇するにつれて、分子運動が増加し、より多くの分子衝突が生じる。 しかし、温度がある点を超えて上昇すると、熱が酵素を変性させ、その水素結合を変性させることによってその三次元機能的形状を失うことになる。 一方、低温は分子運動を減少させることによって酵素活性を低下させる。
- : 各酵素は、その三次元形状を維持するのに役立つ最適なpHを有する。 PHの変化は、酵素の電荷を変化させることによって酵素を変性させることができる。 これは、その機能的形状に寄与する酵素のイオン結合を変化させる。
- 塩濃度：各酵素は最適な塩濃度を持っています。 塩濃度の変化はまた、酵素を変性させる可能性がある。
細菌酵素と消毒剤の使用と細菌を制御するための極端な温度との間のいくつかの関係。
- 塩素、ヨウ素、ヨードホアズ、水銀、硝酸銀、ホルムアルデヒド、エチレンオキシドなどの多くの消毒剤は、細菌の酵素を不活性化し、代謝をブロックします。
- オートクレーブ、沸騰、低温殺菌などの高温では、タンパク質や酵素が変性します。
- 冷凍や凍結などの低温では、酵素反応が遅くなったり停止したりします。
概要
- 酵素は、細胞内に少量存在する物質で、化学反応を促進または触媒し、生命を維持するのに十分な速さで起こるように機能します。酵素の表面上の
- は、典型的には、1つまたは2つの特定の基質が結合することができる活性部位または触媒部位として機能する小さな隙間である。
- 酵素が通常結合するものは基質と呼ばれます。
- 酵素への基質の結合は、酵素-基質複合体と呼ばれる一時的な中間体を形成する誘導フィットと呼ばれるプロセスを通じて、柔軟な酵素の形状をわずか
- 酵素は活性化のエネルギー、すなわち分子が互いに反応するために供給されなければならないエネルギーを低下させるため、化学反応の速度を速
- 多くの酵素は、その反応を助けるために非タンパク質補因子を必要とする。 この場合、アポ酵素と呼ばれる酵素のタンパク質部分は、補因子と結合して酵素全体またはハロ酵素を形成する。
- いくつかの補因子は、Ca++、Mg++、K+などのイオンであり、他の補因子は、化学基または電子のキャリアとして機能する補酵素と呼ばれる有機分子である。 補酵素の例としては、ＮＡＤ＋、ＮＡＤＰ＋、ＦＡＤ、および補酵素Ａ（Ｃｏａ）が挙げられる。
- 化学的には、酵素は一般に球状タンパク質である。 リボザイムと呼ばれるいくつかのRNA分子はまた、通常はRNA分子を切断するために機能する酵素であり得る。
- 酵素は反応中に変化せず、基質に非常に特異的であるため、細胞内に少量しか存在しません。
- 酵素活性は、酵素の濃度、基質の濃度、温度、pH、および塩濃度を含む多くの要因によって影響される。
貢献者と帰属
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ゲイリー-カイザー博士（ボルチモア郡のコミュニティ-カレッジ、カトンズビルキャンパス)