酵素活性

ヨーロッパの探検家は十分な知識、技術、設備を持っていましたが、なぜ彼らは15世紀の終わりまで新世界に到達しなかったのでしょうか?この質問に対する答えが、触媒として機能する酵素と呼ばれる小さな生体分子に関連していることを知って驚かれることでしょう。

触媒とは?これは、より少ないエネルギーで反応をより迅速に起こすことを可能にする物質です。触媒を使わない生物学的反応に必要なエネルギーのグラフをプロットすると、次のようになります。この高さは、反応が進行するために必要な最小エネルギー量である活性化エネルギーを表します。酵素は触媒として機能し、より低い活性化エネルギーで代替の反応経路を提供します。

では、酵素は実際にはどのように機能するのでしょうか?ほとんどの酵素はタンパク質です。その構造のうち、触媒する分子と相互作用する部分は活性部位と呼ばれ、特定の基質にのみ親和性を持ち、他の基質とは結合しません。正しい基質が活性部位に入ると、酵素はその形状を変化させ、より高い親和性構成を達成します。この遷移状態は反応を促進し、反応物を生成物に変換します。しかし、この酵素は製品に対する親和性が低いため、製品を放出して元の形状に戻り、同じプロセスを繰り返す準備ができています。これは、単一の基質を分解して複数の生成物を形成するため、異化酵素の例です。これの反対は同化酵素であり、2つの基質を取り、それらを結合してより大きな製品を作ります。

酵素が機能する方法は他にもたくさんあります。例えば、この酵素は単一の基質を新しい形状に変換します。一方、これは、1つの基板の一部を別の基板に移します。一部の酵素は、それ自体で反応を触媒することができず、反応を触媒するために補因子または補酵素を必要とします。

では、これらすべてが15世紀の航海とどのように関連しているのか疑問に思われるかもしれません。当時、船員はコラーゲン合成に不可欠な補酵素であるビタミンCを含む新鮮な農産物を手に入れることができませんでした。そのため、船員たちは壊血病というビタミンC欠乏症を発症し、しばしば命にかかわる結果となりました。彼らは、ビタミンCが豊富な果物や野菜を漬けることでこの問題を解決しました。酸洗いは食品のpHを下げ、食品を腐敗させる原因となる微生物酵素の活性を妨げました。したがって、微生物酵素の破壊と必須補酵素の保存は、長期の遠征の成功に大きな役割を果たしました。

このラボでは、単位時間あたりの反応速度、つまり生成される製品の量を評価することにより、さまざまな条件が酵素機能にどのように影響するかを定量化できます。まず、標準的な室温と中性のpHでベースライン反応速度を測定します。この速度は、すべての酵素分子が基質で完全に飽和するまで、最初は増加します。そして、酵素が結合基質、触媒作用および放出のサイクルを継続するのに忙しいので、触媒作用は安定したレベルに達する。ベースライン反応速度が確立されると、他の条件の基準点として使用できます。このラボで扱う酵素は、カブペルオキシダーゼです。温度とpHのさまざまな値の下でその活性を評価します。