酵素の種類と働き|代謝は体内の化学反応

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酵素とは?

人間は毎日食事を通して、デンプンやたんぱく質を摂取して、これらを消化、分解しています。

もし、たんぱく質を試験官の中で分解させようとすると濃塩酸を加えて何時間も100℃で煮沸してやっと分解させる事が出来るのです。

しかし、人間は食物を摂取した後、そのような事をしなくてもたんぱく質は分解されますが、その理由は、酵素の働きがあるからです。

酵素の力は、1秒間に何万分子という物質に作用することが出来、酵素の働きで、熱や塩酸などに頼らずに栄養素を分解できるのです。

以上のように、酵素はたんぱく質を分解したり、デンプンを分解したり様々な化学反応を体温程度の穏やかな温度のもとで促進させる働きがあるのです。

酵素自体は消費されるわけではなく、他の反応を行わせるのが特徴でこのような働きを触媒作用と言います。

酵素は繰り返し使えるので、微量でも大量の反応を促進させることが可能です。

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酵素が働きかける対象

酵素は以上のような反応を促進させますが、どのような反応でも促進させるわけではありません。

酵素の種類によって働きかける相手が決まっておりそれを基質と言います。

アミラーゼという酵素は、デンプンを分解しますが、たんぱく質を分解できません。

ペプシンとう酵素は、たんぱく質を分解しますが、デンプンは分解しません。

このように酵素の種類によって働きかける相手、つまり基質が決っているという性質を基質特異性と言います。

酵素の弱点

酵素は、高温に弱く、酸性、アルカリ性の影響を強く受けます。

これは、酵素がたんぱく質から出来ているからです。

たんぱく質は高温になると立体構造が変化する性質がありこれを変性と言います。

例えば、卵を熱すると硬くなって、色も透明から白に変化しますが変性が起きているからです。

また、たんぱく質は酸性やアルカリ性によっても大きく変わることで変性を起こします。

このようなたんぱく質で組成されている酵素なので熱や酸性・アルカリ性の変化で同様に変性を起こします。

通常の酵素が働く最適な温度は35℃~40℃あたりでこれを最適温度と言います。

中には高温でも働く酵素があり、温泉が噴き出しているような場所に生息する細菌は最適温度が70℃以上という酵素を持つ生物もいます。

逆に、20℃程度の低温でも働く酵素があり、この種の酵素は洗剤などで使用されています。

通常の酵素は中性でよく働きますが、ペプシンという酵素は強酸性の状況下で最大限の力を発揮します。

ペプシンはの中で分泌され、胃の中で働く酵素の一種で、胃の中では塩酸が分泌され、胃の中を強酸性に保っています。

嘔吐などをした時に感じる酸味はこの胃の塩酸の酸味で、吐いた後に喉などがヒリヒリするのもこの塩酸のせいなのです。

人間の胃の中は塩酸が分泌されそれほど強い酸性の状況下にあり、この塩酸は食物と同時に混入したバイ菌を殺菌する働きも持っています。

消化の仕組み

デンプンは、もともとブドウ糖が結合した物質です。

例えば、サンドウィッチを口にした時、パンの部分は唾液に含まれる酵素アミラーゼにより分解され麦芽糖になります。

デンプンは甘味はありませんが、麦芽糖になると甘味が出てき、しっかり噛んでいると甘味が出てくるのはこの変化によるものです。

麦芽糖は、小腸の中のマルターゼによって分解され最終的にブドウ糖にになって小腸から吸収されます。

たんぱく質は、アミノ酸が非常に多く結合した物質です。

サンドウィッチの肉や卵の部分は、胃の中の消化酵素であるペプシンにより分解され小さくなります。

次に膵液中の酵素トリプシンでさらに小さく分解され最後は小腸内でペプチダーゼという酵素によってアミノ酸にまで分解され小腸から吸収されます。

肉の脂肪分は、口や胃でも分解されず、膵液中の酵素、リパーゼによって分解され脂肪酸とグリセリンという物質に分解されます。

ただ、脂肪は水に溶けないため、リパーゼが働きかける前に水になじみやすい形になる必要があります。

それを行うのが胆液と呼ばれる胆汁で、この胆汁は肝臓で作られいったん胆嚢に蓄えられてから分泌される物質です。

脂肪を分解させる働きはありませんが、脂肪を水に馴染みやすい状態にします。

この作用を乳化作用と言い、リパーゼが働きやすい状態にするのです。

胆汁の中には、コレステロールを材料に作られる物質がありこれが乳化させるために働きます。

コレステロールは、悪い作用を持つイメージがありますがもともとは体に必要な物質なのです。

量が多いと、胆嚢の中で結晶化して胆石を形成したり血中のコレステロールが多いと動脈硬化や合併症を引き起こすのです。

その他の酵素

消化酵素の他にも様々な酵素があります。

人間は呼吸をして二酸化炭素を排出しますが、この二酸化炭素は脱炭酸酵素という酵素の働きで様々な物質から吸い取られた二酸化炭素でこれが集められて肺から体外へ排出されているのです。

脱は、取り除くという意味があり、炭酸は、二酸化炭素を指します。

二酸化炭素が溶け込んだ飲料は炭酸飲料と呼ばれます。

カタラーゼという酵素も身近な酵素で、過酸化水素という物質を水と酸素に分解する働きがあります。

最近はあまり使われなくなりましたが、以前は怪我にオキシドールという解毒薬が使われていました。

このオキシドールは傷口にあてると細かい泡がぶくぶく出ます。

オキシドールには過酸化水素水が含まれており、傷口の細胞に含まれるカララーゼの働きで水と酸素になり生じた酸素が泡となるのです。

この酵素の泡によりバイ菌を殺菌するのがオキシドールなのです。

酵素が健康に与える影響についての解説

酵素の効果と効能について

酵 素 ダ イ エ ッ ト についての解説

まとめ

酵素の特徴

  1. 酵素は触媒作用を持つ

  2. 酵素には基質特異性がある

  3. 酵素は熱に弱く、酸やアルカリ性の影響を受ける

消化の仕組み

  1. デンプン → アミラーゼ → 麦芽糖

  2. 麦芽糖 → マルターゼ → ブドウ糖

  3. たんぱく質 → ペプシン・トリプシン・ペプチダーゼ → アミノ酸

  4. 脂肪 → リパーゼ → 脂肪酸 + グリセリン

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