補酵素について 色々、なるべく簡単に教えてください。 すべての酵素には補酵素があるんですか? |
[補酵素の要らない酵素]
酵素は体内で起こるいろいろな化学反応をスムーズに進める触媒で,ほとんどはタンパクでできています(1982年RNA製の酵素が発見されリボザイムと名付けられましたが,少数派です).タンパクは多数(たいていは100個〜1000個以上) のアミノ酸がペプチド結合でつながった大きな分子です.タンパク分子を上手く折りたたむと,側鎖のいろいろな官能基が化学反応の触媒として働けるよう立体的に配置されます.タンパクをつくるアミノ酸は20種類,そのうち側鎖をもたないアミノ酸があるので側鎖の種類は19種,この側鎖の組合わせ方でいろいろな種類の化学反応を触媒する反応装置ができ上がります.例えば消化酵素のトリプシンやキモトリプシンでは,カルボン酸,イミダゾール基,ヒドロキシ基をもつ側鎖がトリオを組み,別な側鎖チームが基質のタンパクをしっかり捕まえてペプチド結合を効率よく加水分解します.デンプンを消化する唾液アミラーゼ,脂肪を分解するリパーゼ,細菌細胞壁を分解するリゾチームも酵素だけの力で反応を触媒します.補酵素は要りません.
[補酵素の必要な酵素]
しかしタンパク分子のもつ側鎖だけではうまく触媒できない化学反応もたくさんあります.酸化還元反応では基質からとってきた水素原子をどこかに預けないと次の反応を触媒できません.アミノ基を移すトランスアミナーゼ反応でも,基質からとってきたアミノ基を預ける分子が必要です.多くの補酵素は,基の一時預かりの役割をもちます.トランスアミナーゼでは,アミノ基をもつある分子(仮にA-NH2としておきます)のアミノ基を取って一旦補酵素(仮にXという名前としましょう)に預けます.つぎに預けていたアミノ基を別な分子(Bとしましょう)にくっつけてやれば,アミノ基がA分子からB分子に移ります.
まず A-NH2+X → A+X-NH2
つぎに X-NH2+B → X+B-NH2
AからBに直接アミノ基を移した方が簡単そうですが,補酵素のX分子は,相手がどんな分子でもうまくアミノ基を取ってこれるだけの反応性を備えています.しかしAとBはさほど反応性がないので,いくら酵素が触媒してあげようとしても直接の反応はできません.ホルミル基,脂肪酸のアシル基,カルボニルをもつ基などを移し変える酵素も,移し変える基の一次預かり用にそれぞれ専用の補酵素をもっています.
補酵素の中には酵素にしっかりくっついて,まず離れないもの,酵素にゆるくくっついて,基を一時預かりすると酵素から離れ,別な酵素に近寄って預かった基を渡すものとあります.
[補酵素の原料はビタミン]
酸化還元反応で水素原子を一時預かりする補酵素の一つは,ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドという長い名前で,普通はNAD+と書きます.これがなければ体内で酸化還元反応が止まってしまうから病気になります.NAD+をつくるのに必要なニコチンアミドは,ヒトをはじめ高等動物は自力で合成できず,食べ物から摂ります.ニコチンアミドかニコチン酸,どちらを食べてもそれを原料に体内でNAD+をつくれます.
( 注意: タバコのニコチンは名前が似てるだけでNAD+の原料にはなりません.タバコを吸っても害だけです.そこで思い違いされないように,ニコチン酸のことをナイアシン,ニコチンアミドのことをナイアシンアミドと呼びかえることもあります.ナイアシンは大事な栄養素です,こう言われてタバコを連想する人はいないでしょう ) |
ヒトの栄養として量的に多い三大栄養素は,タンパク質,脂質,糖質(炭水化物ともいいます) ですが,ニコチン酸やニコチンアミドのように,微量だけど絶対に必要な栄養素をビタミンといいます.ビタミンにはA,B,C,D,Kなどありますが,ニコチン酸やニコチンアミドはビタミンBグループの仲間です.このグループには,チアミン(ビタミンB1のこと),リボフラビン(ビタミンB2),ピリドキシン(ビタミンB6),コバラミン(ビタミンB12) のほか,葉酸,パントテン酸,ビオチンなど無番号のビタミンも含まれます.葉酸は,以前は腸内細菌がつくってくれるから欠乏の心配はないと言われてましたが,適量を摂取すると神経管損傷など胎児の奇形を大幅に減らせるので,注目されてます.
以上の,一時預かりの役目をもつ補酵素とは違いますが,アスコルビン酸(ビタミンCのこと) は皮膚や血管組織のコラーゲンをつくるとき,できかけの未完成コラーゲンを完全なコラーゲンに仕上げる酵素にとって絶対に必要な分子です.補酵素の仲間には数えませんが,なければ酵素が働けない点で重要性は同じです.アスコルビン酸が不足すると壊血病になって歯茎から出血し,ひどくなると全身がボロボロになって助かりません.
[酵素反応,補酵素,ビタミンの関係]
どんな酵素にどの補酵素が必要か,その原料のビタミンは何か? 一覧表にまとめておきます.
もっと詳しく知りたい人,化学式も調べたい人は,コーン・スタンプ生化学,ヴォート基礎生化学などを読んで下さい.
酵 素 |
補 酵 素 |
ビ タ ミ ン |
酸化還元酵素 酸化還元酵素(別種) トランスアミナーゼ 脂肪酸の代謝に働く酵素 炭素1個の基を移す酵素 炭素1個の基を移す酵素(別種) カルボキシ基をつける酵素 カルボニルをもつ基を移す酵素 |
NAD+,NADP+ FAD,FMN ピリドキサルリン酸 補酵素A (CoA) テトラヒドロ葉酸 コバミド補酵素 ビオシチン チアミン二リン酸 |
ニコチン酸,ニコチンアミド リボフラビン(ビタミンB2) ピリドキシン(ビタミンB6) パントテン酸 葉 酸 コバラミン(ビタミンB12) ビオチン チアミン(ビタミンB1) |
鉄,カルシウム,マグネシウムなどもある種の酵素の働きに欠かせませんが,
このような無機物はミネラルと総称し,普通は補酵素の仲間に数えません.
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