3.14: ターンオーバー数と触媒効率

酵素のターンオーバー数は、単位時間あたりに変換できる基質分子の最大数です。ほとんどの酵素の代謝回転数は、1秒あたり1〜1000分子の範囲です。カタラーゼは、毎秒最大2.8×10⁶分子の過酸化水素を水と酸素に変換することができる、既知の最高の回転数を持っています。リゾチームは、知られているターンオーバー数が最も低く、1秒あたり半分子です。

キモトリプシンは、消化中にタンパク質を分解する膵臓酵素です。キモトリプシンの回転数は毎秒100分子です。この反応が触媒なしで起こると、ペプチド結合が中性pHの水中で切断されるまでに数百年かかります。したがって、キモトリプシンの高いターンオーバー数は、腸内のタンパク質の迅速な消化に役立ちます。

酵素リブロース1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼオキシゲナーゼまたはRuBisCOは、毎秒3分子の_CO2を固定する回転数が非常に低く、最も遅い酵素の1つです。しかし、自然界にRuBisCOが豊富にあるため、離職率の低さが補われています。RuBisCOは、葉に含まれる全タンパク質の約50%を占めています。

ターンオーバー数が多い酵素は、必ずしも高効率であるとは限りません。酵素の触媒効率は、ターンオーバー数k_catと親和性_{K M}の比によって与えられます。言い換えれば、酵素は効率的であるために、基_{質に対しても}低いKMを持つ必要があります。ほとんどの酵素の平均触媒効率は約10^{5 M-1 s-1}であり、これは中程度の効率であることを意味します。触媒効率が10、8-10、⁹、^M-1、^s-1の間の酵素で、超効率的または触媒的に完璧な酵素はほとんどありません。