酵素とは?酵素の特徴を理解して入試問題を解ける【生物基礎】

生物と遺伝子

生物基礎のテスト勉強をしているときにこんな疑問はないですか?

たなかくん
たなかくん

  • 酵素ってよく聞くけどいまいち何かわからない。
  • 酵素の働きと特徴をわかりやすく教えてほしい。
  • 酵素についての入試問題を知りたい

 

こんなお悩みを解決できるようにわかりやすく解説します。

 

  • 本記事の内容酵素とは?
  • 酵素の働き
  • 酵素の形について
  • 酵素の特性
  • 酵素に関する入試問題

 

ぜひ、参考にして下さいね。

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酵素とは?

ある化学物質が別の化学物質に変化する化学反応は一般的に簡単には起こりません。

 

人工的に化学反応を起こすためには、強酸、強アルカリ、高温、高圧などの特殊な条件にする必要があります。

 

例えば、消化酵素の一つであるアミラーゼは、デンプンをマルトースに分解する役割があります。

 

デンプンを人工的に分解するには、強酸性・100℃という条件下が必要になります。

 

しかし、消化酵素の働きによって、デンプンは中性、約36℃(体温)という条件でも速やかに分解することができます。

 

特定の化学反応を促進する物質を触媒といい、触媒によって反応条件を穏やかにすることができます。

 

生体内では酵素が触媒として働き、代謝を促進しています

 

 

酵素の触媒作用によって、中性、体温という穏やかな条件でも化学反応は速やかに進行します。

 

触媒は、化学物質の変化を促進するが、それ自体は変化しないという特徴をもっています。

 

このことから、酵素もそれ自体は変化せず、何度も使うことができます

 

酵素の働き

酵素の具体的な働きは、以下のとおりです。

 

  • 生体内の物質にくっついて作用
  • 反応を促進する重要な働き

 

それぞれ深堀りしていきます。

 

生体内の物質にくっついて作用

 

酵素は、ある物質と結合することによって化学反応が起こります。生体内での反応は具体的には、以下の図のとおりです。

 

 

化学反応が起きると、ある物質は分解され、新しい物質が作られていきます。

 

生体内では、必要な物質を酵素がある物質からどんどん作り変えられることによって供給されています。

 

反応を促進する重要な働き

 

酵素には、反応を促進する働きもあります。

 

酵素は、生体内で起こっているほぼすべての「代謝」という化学反応に関わっています。

 

人工的にするには難しい化学反応をより効率的に行うために、反応を促進する働きが酵素にはあります。

 

酵素の形について

酵素は特定の物質に作用するという特性があります。

 

これは、酵素と作用する物質には鍵と鍵穴の関係があり、両者がぴったりとはまらないと結合して複合体になることができません。

 

複合体になると、化学反応が促進され、新しい物質へと変化していきます。

 

酵素の反応によって、できた産物を生成物といいます。

酵素の特性について

酵素の特性は以下の3つです。

 

  • 基質+酵素=酵素基質複合体
  • 酵素には「最適温度」がある!
  • 酵素には「最適pH」がある!

 

それぞれについて詳しく解説していきます。

 

基質+酵素=酵素基質複合体

 

酵素が作用する物質のとこを基質といいます。

 

酵素には種類ごとに特有の活性部位があり、その活性部位の立体構造にはまる基質だけが結合することができます。

 

活性部位に基質が結合した状態を「酵素ー基質複合体」といい、化学反応が促進されます。

 

 

このように、酵素が特定の基質だけに作用することを基質特異性といいます。

 

酵素には「最適温度」がある!

 

酵素には、「最適温度」というものがあります。

 

酵素反応は化学反応なので、無機的な化学反応と同じように温度があがると反応速度はあがっていきます。

 

しかし、酵素はタンパク質なので、高温になると変性して働くことができなくなります。

 

高温になるとともに、変性の具合も増えていき、反応速度が低下していくことから、酵素がもっとも働きやすい「最適温度」があります。

 

酵素には「最適pH」がある!

 

酵素には「最適pH」があります。

 

タンパク質の立体構造は、pHの影響を受けます。

 

その酵素が働く環境のpHで、好ましい立体構造をとるようになっています。

 

多くの酵素の最適pHは、体液のpHとほとんど同じである6~8ですが、中には、胃の中で働くペプシンのように、強い酸性が最適pHの酵素も存在します。

 

酵素に関する入試問題について

 

それでは、最後に「酵素」に関係した入試問題の紹介と、解答解説していきます。

 

今回の問題は、2016年センター試験生物の第一問の問1の問題です。

 

酵素について出題された入試問題

 

問:酵素についての記述として合っているものを二つ選びましょう。

 

 

問題の解説

 

それでは、問題の解答・解説をしていきます。

 

」と「

 

しっかりと選ぶことができたでしょうか。

 

「①」は、酵素が作用する物質を基質といいましたね。

酵素と基質が結合して、酵素-基質複合体が形成して、化学反応が促進されるということでした。

 

「②」は酵素は、酵素反応の前後では変化することはありません。

 

酵素は、生体内で「触媒」なので、それ自体は変化することはないです。

このことから、「⑥」の選択肢についても誤りですね。

酵素自体は変化しないので、失活することはありません。

 

「③」は、最適温度の話です。

最適温度とは、その酵素が最も反応速度が速くなる温度のことを言いました。

 

つまり、最適温度以下では温度を上げるにつれて、反応速度は高くなります。

 

しかし、反応速度を超えると、酵素の立体構造は変わってくるため、反応速度は低下していきます。

 

「⑤」は、最適pHの話です。

ほとんどの酵素の最適pHは、体内とpHと近い中性付近になります。

 

このことから、弱酸性でもっとも高くなるというのは、誤りですね。

胃の中で働く「ペプシン」は酸性が最適pHになりますが、ヒトの体の中では、珍しい特徴を持つ酵素になります。

 

まとめ

 

というわけで以上です。

今回は、「酵素の働き・特性」についてご紹介しました。

 

酵素の分野では、酵素の特性などをしっかり覚えておかないと選択肢などで迷ってしまう可能性があります。

 

しっかり抜け漏れのないようにして、この範囲は得点源にしていきたいところですね。

 

もし忘れたら、またこの講義に戻ってきて、ぜひ今後の勉強に役立てて下さい。

 

今回も最後までありがとうございました。

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