활성화 에너지 효소

[양서화]

효소의 여러 기능

 1) 활성화 에너지

  · 화학 반응 : 일정한 에너지 이상을 가진 분자들의 충돌로 발생

  · 활성화 에너지 : 화학 반응을 일으킬 수 있는 분자의 최소 운동 에너지
    ☞ 효소는 이 활성화 에너지를 낮추어 반응이 빠르게 일어나도록 하는 생물이 가진 촉매(생체 촉매)

   
                 [화학반응과 활성화에너지]

   ☞ 과산화수소가 분해될 때 촉매가 없으면 활성화 에너지 : 18kcal/몰
        백금 촉매가 있으면 활성화 에너지 : 11.7kcal/몰
        효소인 카탈라아제가 있을 때의 활성화에너지 : 5.5kcal/몰

  따라서, 효소가 작용할 때 반응 속도가 가장 빠르다.

 2) 생물체 내 반응의 특징

  ① 여러 종류의 중간 생성물이 생기면서 단계적으로 발생

  ② 에너지가 한꺼번에 방출되거나 소모되지 않아서 세포에 손상을 입히지 않음

    

2. 효소의 성분

 1) 주성분

  ▲ 효소의 주성분 : 단백질
                           ⇒ 입체적인 구조로 되어 있음
                               열과 산, 염기에 약함
                               효소의 특성은 주성분이 단백질이기 때문에 나타남

 2) 비단백질 부분

  ① 효소 중에는 단백질로만 된 것도 있지만, 단백질 외에 비타민, 금속 이온 등 단백질이 아닌 물질이 결합되어야 효소로
      작용하는 것도 있음

  ② 비단백질 부분은 효소의 작용을 도움

  ③ 비단백질 부분이 없으면 효소로서의 기능을 하지 못함

3. 효소의 특성

 1) 기질 특이성

  ① 효소는 특정한 기질하고만 결합하여 반응을 촉매 (효소의 기질 특이성)

  ② 효소의 기질 특이성이 있는 이유는
   ㉠ 효소마다 입체 구조가 다르다.
   ㉡ 효소의 입체 구조와 기질의 입체 구조가 맞아야만 결합이 이루어지기 때문이다.

  ③ 예) 아밀라아제는 녹말만을 분해함
           펩신은 단백질만을 분해함
           말타아제는 엿당에는 작용하나, 설탕에는 작용하지 못함

     
                                                [효소의 기질 특이성]

 2) 반복하여 사용된다

  촉매란 자기 자신은 변하지 않고 반응 속도에만 영향을 주는 물질
  ⇒ 효소는 촉매로서의 반응이 끝나면 원래 상태가 되므로 반복하여 작용할 수 있음

 3) 물이 필요하다

  효소의 작용은 입체 구조와 관련
  입체 구조는 물속에 있을 때 작용하기에 알맞음

 4) 효소의 종류

  ① 가수분해효소
      물을 첨가하여 물질을 분해하는 효소
      예) 대부분의 소화 효소
           아밀라아제 : 녹말 → 엿당
           펩신 : 단백질 → 펩톤
           리파아제 : 지방 → 지방산 + 글리세롤

  ② 산화 환원 효소
      물질의 산화 환원 반응에 관여하는 효소
      예) 대부분의 호흡 효소, 탈탄산 효소, 시토크롬 등

  ③ 전이 효소
      한 물질에서 원자단을 다른 물질로 전달하는 효소

4. 효소의 작용에 영향을 주는 요인

 1) 온도

  ① 최적 온도(35℃-40℃)까지는 온도가 올라갈수록 효소의 반응 속도가 빨라짐

  ② 35℃-40℃를 넘게 되면 반응 속도가 급격히 떨어지게 됨

      

  ③  왜 효소는 온도에 이러한 영향을 받나?
       ⇒ 효소가 단백질로 구성
           단백질의 입체 구조는 단백질을 구성하는 아미노산들간의 수소 결합에 의해서 결정되는데, 수소 결합은
           열에 약해 온도가 40℃ 이상으로 올라가면 수소 결합이 파괴되기 시작하여 입체구조가 변형되기 시작
           따라서, 사람의 몸에 있는 효소의 최적 온도는 대부분 체온 범위인 35℃-40℃이다.

 2) pH

  ① 효소의 주성분인 단백질의 입체 구조는 pH(산성도)에 따라 구조가 달라짐

  ② 따라서, 효소의 반응 속도도 pH에 따라 달라짐

  ③ 대부분의 효소는 중성(pH 7) 범위에서 반응 속도가 빠르지만, 효소의 종류에 따라서 최적 pH가 다르다.
      예) 아밀라아제의 최적 pH : 7
           펩신의 최적 pH : 2
           트립신의 최적 pH : 8

 3) 기질의 농도

  ① 기질의 농도가 높아지면 그만큼 효소와 기질이 결합할 수 있는 확률이 높아지므로 반응 속도가 빨라짐

  ② 그러나 모든 효소가 기질과 결합하고 나면 기질의 농도가 높아지더라도 반응 속도는 더 이상 빨라지지 않음