酵素の機能

シグナル伝達

酵素はシグナル伝達に関与することができます。シグナル伝達とは、化学的または物理的なシグナルが一連の分子イベントを通じて細胞内を伝達され、最終的に細胞応答が現れる現象です。シグナル伝達で最も一般的な酵素は、タンパク質のリン酸化を触媒するプロテインキナーゼです。

高分子分解

大きな分子は酵素によって小さな断片に分解され、人間の体に容易に吸収されるようになります。多くの栄養成分は、糖、タンパク質、脂肪などの大きな分子の形で存在し、人間の体ではそのままでは吸収できません。そのため、これらの成分は酵素によって小さな断片に分解されてから吸収されます。この過程はカタボリズム（異化）と呼ばれます。吸収後、小さな分子は組織の修復、再生、成長を通じて体を新しくするための構成要素として利用され、この過程はアナボリズム（同化）と呼ばれます。カタボリズムやアナボリズムには、アミラーゼやプロテアーゼなど多くの酵素が必要です。

エネルギー生成

酵素は生物にエネルギーを生成することができます。アデノシン三リン酸（ATP）は、化学エネルギーの主な貯蔵形態です。ATPは充電されたバッテリーのようなもので、生物活動に必要なエネルギーを放出します。酵素はエネルギーを適切な化学形態に変換し、ATP分子に蓄える変換装置の役割を果たします。これらの酵素の多くはATPシンターゼと呼ばれます。

イオンポンプ

細胞膜内の一部の酵素はイオンポンプとして働き、能動輸送機構に関与してイオンを濃度勾配に逆らって細胞膜を通して移動させます。これらの一次イオン輸送体は、ATP、太陽光、その他の酸化還元反応など様々なエネルギー源からエネルギーを変換し、電気化学的勾配に潜在的エネルギーとして蓄えることができます。

防御と除去

生物内には、外部環境から取り込まれたものや体内で生成された非栄養性物質が常に存在し、これらは細胞成分に変換されたりエネルギー源として利用されたりすることができません。したがって、これらは排除されるか、生理学的、病理学的、または毒性学的成分として利用されるために、他の産物に変換される必要があります。この過程に関与する酵素は、単一の酵素、複数の酵素を含む複合体、または酵素系であり、酸化、還元、加水分解などの一連の生化学反応を行います。

細胞調節

酵素は細胞内部構造の一部を移動させたり再編成したりして、細胞活動を調節することができます。酵素は細胞内の一部から別の部分へ物質を運び、細胞分裂時には染色体を引き離し、また繊毛を引っ張って細胞運動を引き起こしたり、気道内の粘液を上方に移動させて気道を清潔に保つ役割も果たします。これらの運動に関与する代表的な酵素は、ミオシンATPアーゼ、キネシンATPアーゼ、ダイニンATPアーゼです。

その他の機能

さらに、酵素は運動を生み出すこともできます。ミオシンはATPを加水分解して筋収縮を生じさせ、細胞骨格の一部として細胞内物質を細胞内で輸送します。酵素は免疫応答や老化過程など、他にも多くの機能で重要な役割を果たしています。ルシフェラーゼはホタルが光る主な理由であり、ウイルス内の酵素は細胞への感染やウイルス粒子の宿主細胞からの放出に関与しています。