3.15: 촉매적으로 완벽한 효소

촉매적으로 완벽한 효소 이론은 1976년 W.J. Albery와 J. R. Knowles에 의해 처음 제안되었습니다. 이러한 효소는 생화학 반응을 고속으로 촉매합니다. 촉매 효율 값의 범위는 10, 8-10, ^{9 M-1}, ^{s-1입니다.} 이러한 효소는 ‘확산 제어(diffusion-controlled)’라고도 하는데, 이는 촉매 작용에서 유일하게 속도를 제한하는 단계가 활성 부위로의 기질 확산이기 때문입니다. 예를 들어 트리오스 인산염 이성질체화효소, 푸마라아제 및 슈퍼옥사이드 디스뮤타제.
 

대부분의 효소는 표면에 존재하는 하전된 그룹으로 인해 기질을 활성 부위로 방향을 지정하고 조종하기 때문에 촉매 완벽성을 달성합니다. 일부 다른 효소는 특정 활성 부위 배열을 가지고 있어 촉매 완성에 기여합니다. 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase)와 같은 효소에서 활성 부위의 구리 및 아연과 같은 금속 이온 및 활성 부위에 가까운 아르기닌과 같은 하전 아미노산은 슈퍼옥사이드 음이온이 산소 및 과산화수소로 전환되는 속도를 높입니다. 효소의 무작위 돌연변이는 기질과의 이러한 상호 작용을 선호하며, 더 높은 효율을 가진 효소는 시간이 지남에 따라 자연적으로 선택됩니다.

완벽한 효소는 고효율 반응을 촉매할 뿐만 아니라 유해한 반응 중간체로부터 세포를 보호하는 데도 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 트리오스 인산염 이소머라제(TPI)는 디하이드록시아세톤 인산염(DHAP)과 글리세르알데히드 3-인산염(G3P)의 상호 전환을 촉매하는 해당작용 경로의 효소입니다. DHAP를 G3P로 천천히 전환하면 결국 독성 화합물로 분해되는 에네디올 중간체를 형성합니다. TPI는 촉매적으로 완벽한 효소이기 때문에 반응 속도를 높이고 중간체를 산물로 빠르게 변환하여 바람직하지 않은 화합물을 방지합니다. 지금까지, 촉매적으로 완벽하게 진화한 효소는 거의 없습니다. 대부분의 효소는 적당히 효율적입니다.