意味
酵素は、植物や動物の細胞で生成されるタンパク質であり、修飾されることなく生物学的反応を促進する触媒として機能します。
酵素は、特定の物質と組み合わせて別の物質に変換することによって機能します。古典的な例は、唾液、胃、膵臓、小腸に存在する消化酵素によって与えられます。これらは消化に不可欠な機能を果たし、食物を基本的な成分に分解するのを助けます。廃棄物として排出されます。
各酵素には特定の役割があります。たとえば、脂肪を分解する酵素は、タンパク質や炭水化物には作用しません。酵素は生物の健康に不可欠です。酵素が1つでも不足すると、深刻な障害を引き起こす可能性があります。よく知られている例は、フェニルケトン尿症（PKU）です。これは、必須アミノ酸を代謝できないことを特徴とする病気です。フェニルアラニン、その蓄積は身体の変形や精神疾患を引き起こす可能性があります。
生化学的研究
酵素は、生物学的触媒であるという特徴を持つ特定のタンパク質です。つまり、反応の活性化エネルギー（Eatt）を分解し、その経路を変更して、速度論的に遅いプロセスを高速化する機能を備えています。
酵素は、熱力学的に可能な反応の動力学を増加させ、触媒とは異なり、多かれ少なかれ特異的です。したがって、それらは基質特異性を持っています。
酵素は反応の化学量論に関与していません。これが起こるためには、最終的な触媒部位が最初の触媒部位と同一でなければなりません。
触媒作用では、ほとんどの場合、プロセスの速度を決定する遅い段階があります。
私たちが酵素について話すとき、平衡反応について話すのは正しくありません、代わりに、私たちは 定常状態 （特定の代謝物が形成され、継続的に消費され、その濃度が時間の経過とともにほぼ一定に保たれる状態）。ある酵素によって触媒される反応の生成物は、通常、それ自体が次の反応の反応物であり、別の酵素によって触媒されるなどです。
酵素によって触媒されるプロセスは、通常、一連の反応で構成されます。
酵素（E）によって触媒される一般的な反応は、次のように要約できます。
Eは酵素です
Sは基質です。
ESは酵素と基質の間の付加物を表します。
Pは製品です。
Kは反応の速度定数です。
ジェネリック酵素（E）は基質（S）と結合して、速度定数K1の付加物（ES）を形成します。速度定数K2のE + Sに解離して戻ることができます。または、（「寿命」が十分に長い場合） ）は、速度定数K3でPを形成するために進むことができます。
次に、生成物（P）は酵素と再結合し、速度定数K4で付加物を再形成します。
酵素と基質が混合されている場合、2つの種の間の出会いがまだ起こっていない時間の一部があります。つまり、酵素と基質が持っている非常に短い時間間隔（反応に依存します）がありますまだ満たされていません。この期間の後、酵素と基質がますます接触し、ES付加物が形成されます。その後、酵素が基質に作用し、生成物が放出されます。c "は、ES付加物の濃度を定義できない初期の時間間隔であると言えます。この期間の後、定常状態と見なされます。が確立されます。つまり、付加物の取得につながるプロセスの速度は、付加物の破壊につながるプロセスの速度に等しくなります。
ミカエリスメンテン定数（KM）は、平衡定数です（上記の最初の平衡を参照）。良い近似で（K3も考慮する必要があるため）、KMは速度定数K2とK1の比率で表されると言えます（上記の最初の平衡における付加物ESの破壊と形成を指します）。 。
ミカエリス・メンテン定数により、「酵素と基質の間の親和性の指標：KMが小さい場合c」は「酵素と基質の間の親和性が高い場合、ES付加物は安定しています。
酵素は調節（または調節）の対象となります。
過去には、主に負の調節、つまり酵素の触媒能力の阻害についての話がありましたが、正の調節、つまり酵素の触媒能力を高めることができる種もあります。
抑制には4つのタイプがあります（実験データを数式と一致させるためにモデルで行われた近似から得られます）。
- 競合阻害
- 非競合的阻害
- 不競合阻害
- 競争的抑制
分子（阻害剤）が基質と競合できる場合の競合阻害について説明します。構造の類似性については、阻害剤が基質の代わりに反応する可能性があるため、「競合阻害」という用語が使用されます。酵素が阻害剤または基質に結合する確率は、両方の濃度と酵素との親和性に依存します。したがって、反応速度はこれらの要因に依存します。
抑制剤が存在しない場合と同じ反応速度を得るには、より高い基質濃度が必要です。
抑制剤の存在下で、ミカエリス・メンテン定数が増加することが実験的に示されています。
代わりに、「非競合的阻害、モジュレーター（正または負の阻害剤）として機能するはずの分子と酵素との間の相互作用」に関しては、相互作用が行われる場所とは異なる場所で起こる。酵素と基質の間で発生します。したがって、私たちはアロステリック変調について話します（ギリシャ語から アロステロス→ 他のサイト）。
阻害剤が酵素に結合すると、酵素の構造に変化が生じ、その結果、基質が酵素に結合する効率が低下する可能性があります。
このタイプのプロセスでは、この値は酵素と基質の間の平衡に依存し、阻害剤の存在下でもこれらの平衡は変化しないため、ミカエリスメンテン定数は一定のままです。
不競合阻害の現象はまれです。典型的な不競合阻害剤は、ES付加物に可逆的に結合してESIを引き起こす物質です。
基質過剰からの阻害は、2番目の基質分子がES複合体に結合し、ESS複合体を生じさせるときに発生するため、競合しない場合があります。
他方、競合的阻害剤は、前の場合のように基質酵素付加物にのみ結合することができる：基質の遊離酵素への結合は、阻害剤がその部位にアクセスできるようにする立体配座修飾を誘導する。
ミカエリスメンテン定数は、阻害剤濃度が増加するにつれて減少します。したがって、明らかに、基質に対する酵素の親和性が増加します。
セリンプロテアーゼ
それらは、キモトリプシンとトリプシンが属する酵素のファミリーです。
キモトリプシンは、疎水性および芳香族アミノ酸の右側を切断するタンパク質分解および加水分解酵素です。
キモトリプシンをコードする遺伝子の産物は活性がありません（コマンドで活性化されます）。キモトリプシンの不活性型は、245アミノ酸のポリペプチド鎖によって表されます。キモトリプシンは、5つのジスルフィド架橋とその他の小さな相互作用（静電力、ファンデルワールス力、水素結合など）により、球状の形状をしています。
キモトリプシンは、膵臓のキモス細胞によって生成され、特別な膜に含まれ、食物の消化時に膵管を通って腸に排出されます。キモトリプシンは実際には消化酵素です。私たちが食事を通して摂取するタンパク質と栄養素は消化を受けてより小さな鎖に還元され、吸収されてエネルギーに変換されます（例えば、アミラーゼとプロテアーゼは栄養素をブドウ糖とアミノ酸に分解し、血管を通して細胞に到達しますそれらは門脈に到達し、そこから肝臓に運ばれ、そこでさらなる治療を受けます）。
酵素は非活性型で生成され、「作動しなければならない部位」に到達したときにのみ活性化されます。アクションが終了すると、非アクティブ化されます。一度非活性化された酵素は再活性化できません。「さらなる触媒作用を得るには、別の酵素分子に置き換える必要があります」。キミトリプシンがすでに膵臓で活性型で産生された場合、後者を攻撃します：膵炎は、膵臓ですでに活性化されている（そして必要な部位ではない）消化酵素による病状です;それらのいくつかは時間内に治療されない場合、死に至る。
キモトリプシンおよびすべてのセリンプロテアーゼでは、触媒作用はセリンの側鎖にアルコールアニオン（-CH2O-）が存在するためです。
セリンプロテアーゼは、その触媒作用がセリンによるものであるため、まさにこの名前が付けられています。
すべての酵素がその作用を実行した後、基質上で再び作動することができる前に、それは水で回復されなければなりません;水によるセリンの「放出」はプロセスの最も遅い段階であり、それはこの段階ですこれは触媒作用の速度を決定します。
触媒作用は2つの段階で起こります：
- 触媒特性を備えたアニオンの形成（アニオンアルコラート）と、それに続くペプチド結合の切断とエステルの形成を伴うカルボニル炭素（C = O）への求核攻撃。
- 触媒の回復を伴う水の攻撃（再びその触媒作用を発揮することができる）。
セリンプロテアーゼファミリーに属する様々な酵素は、異なるアミノ酸で構成することができますが、それらすべてについて、触媒部位は、セリンの側鎖のアルコール性アニオンによって表されます。
セリンプロテアーゼのサブファミリーは、凝固に関与する酵素のサブファミリーです（タンパク質が不活性型から「活性型の他の型」に変換されることから成ります）。これらの酵素は、凝固が可能な限り効果的であり、空間と時間（凝固は迅速に発生する必要があり、損傷した領域の近くでのみ発生する必要があります）凝固に関与する酵素はカスケードで活性化されます（単一の酵素の活性化から、数十億の酵素が得られます：各活性化酵素、順番に他の多くの酵素を活性化します）。
血栓症は、凝固酵素の機能不全による病状です。これは、凝固に使用される酵素が必要なく（損傷がないため）活性化されることによって引き起こされます。
他の酵素には調節（調節）酵素と抑制酵素があります。後者と相互作用して、それらはそれらの活性を調節または阻害します。酵素の生成物でさえ、酵素の阻害剤になる可能性があります。より多く作用する酵素もあり、より多くの基質が存在します。
リゾチーム
ルイージパスツールは、ペトリ皿にくしゃみをすることで、粘液にバクテリアを殺すことができる酵素があることを発見しました。 リゾチーム;ギリシャ語から： リソ =どのサイズ; zimo =酵素。
リゾチームはバクテリアの細胞壁を破壊することができます。細菌、および一般的な単細胞生物は、その形状を制限する機械的に耐性のある構造を必要とします。バクテリアの内部には非常に高い浸透圧があるため、水を引き付けます。水の侵入に対抗し、細菌の量を制限する細胞壁がない場合、原形質膜は爆発します。
細胞壁は、N-アセチル-グルコサミン（NAG）の分子とN-アセチル-ムラミン酸（NAM）の分子が交互になっている多糖鎖で構成されています。 NAGとNAMの間の結合は加水分解によって切断されます。細胞壁のNAMのカルボキシル基は、アミノ酸とのペプチド結合に関与しています。
さまざまな鎖の間に、疑似ペプチド結合からなるブリッジが形成されます。分岐はリジン分子によるものです。全体としての構造は非常に分岐しており、これにより高い安定性が得られます。
リゾチームは抗生物質（バクテリアを殺す）です：バクテリアの壁にひびを入れることによって働きます。この構造（機械的に耐性がある）が壊れると、バクテリアは破裂するまで水を吸い込みます。リゾチームは、NAMとNAGの間のβ-1,4グルコシド結合をなんとか切断します。
リゾチームの触媒部位は、多糖鎖が挿入されている酵素に沿って走る溝によって表されます。鎖の6つのグルコシド環が溝に配置されます。
溝c "の位置3にはチョークがあります。この位置には、高次元のNAMが入ることができないため、1つのNAGしか配置できません。実際の触媒部位は位置4と5の間にあります。位置3のNAGでは、カットはNAMとNAGの間で行われます（その逆はありません）。したがって、カットは特定のものです。
リゾチームが機能するための最適なpHは5です。酵素の触媒部位、すなわち4位と5位の間には、アスパラギン酸とグルタミン酸の側鎖があります。
相同性の程度：タンパク質構造間の親族関係（すなわち類似性）を測定します。
リゾチームとラクトースシンターゼの間には強い関係があります。
ラクトースシンテターゼはラクトース（主要な乳糖）を合成します。ラクトースはガラクトシルグルコシドであり、c "はガラクトースとグルコースの間のβ-1,4グルコシド結合です。
したがって、ラクトースシンテターゼは、リゾチームによって触媒される反応とは逆の反応を触媒します（代わりにβ-1,4グルコシド結合を分割します）
ラクトースシンターゼは二量体です。つまり、2つのタンパク質鎖で構成されており、一方は触媒作用を持ち、リゾチームに匹敵し、もう一方は調節サブユニットです。
妊娠中、糖タンパク質は乳腺の細胞によってガラトシルトランスフェラーゼの作用によって合成されます（「リゾチームと40％の配列相同性があります）：この酵素はガラクトシル基を高エネルギー構造から糖タンパク質の構造妊娠中、ガラクトシシルトランスフェラーゼをコードする遺伝子の発現が誘導されます（他の製品を与える他の遺伝子の発現もあります）：活性化されているため、乳房のサイズが大きくなります乳腺（以前は不活性）で乳を生成する必要があります。出産時に、調節タンパク質であるα-ラクタルブミンが生成されます。これは、ガラクトシルトランスフェラーゼの触媒能力を（基質の識別によって）調節することができます。 α-ラクトアルブミンによって修飾されたガラクトシルトランスフェラーゼは、ガラクトシルをグルコース分子に転移することができます：β-1,4グリコシド結合を形成し、ラクトース（ラクトースシンテターゼ）を与えます。
したがって、ガラクトーストランスフェラーゼは分娩前に乳腺を準備し、分娩後に乳汁を生成します。
糖タンパク質を生成するために、ガラクトシルトランスフェラーゼはガラクトシルとNAGに結合します。出産時に、乳酸アルブミンはガラクトシルトランスフェラーゼに結合し、ガラクトシルトランスフェラーゼにグルコースを認識させ、NAGではなくラクトースを生成します。
