생물의 물질대사에 반드시 관여하는 효소란 무엇인가?

[양서화]

인산가수분해효소는 대표적으로 효소 세제에 들어있는 효소입니다.

생물의 물질대사에 반드시 관여하는 효소란 무엇인가?

(1) 효소의 구성

① 고분자 효소 단백질이고 DNA 지배에 의해 세포 속에서 합성되며

   콜로이드 상태로 물이 있는 곳에서 작용

② 활성화 효소의 구성 : 단백질로 구성된 주효소와 주효소를 도와주는 조효소로 구성

③ 활성 부위 : 효소에서 촉매 작용을 하는 특정 부위(기질과의 접촉 부위)

(2) 효소의 기능

① 효소는 생물체 내의 화학 반응을 촉매한다.

② 반응을 촉매는 해도 반응물질에 흡수되거나 소모되지 않는다

  (따라서, 재사용을 통한 적은 양으로 많은 반응을 촉매)

③ 효소와 기질의 결합은 비교적 약한 결합

④ 효소 기질 복합체를 거치면 활성화 에너지가 낮아져 반응이 쉽게 진행된다.

⑤ 활성화 에너지란 무엇인가?

  (ㄱ) 어떤 물질이 화학 반응을 일으키기 위해 필요한 최소의 운동에너지를

     활성화에너지라 한다.

  (ㄴ) 효소 촉매 반응에서는 효소-기질 복합체가 형성되며, 이 때 에너지가

     적게 쓰이기 때문에 효소 촉매 반응에는 활성화 에너지가 적게 쓰이는 것이다.

  (ㄷ) 생물체의 체온 정도의 저온에서도 반응이 쉽게 일어나며,

     반응 속도를 느리게 하여 생물이 생명 현상을 영위하는 데 불편이 없도록 한다.

(3) 생물체 내외에서 일어나는 화학 반응의 차이

① 생물체 밖 화학 반응

   반응이 한 번에 일어나므로 많은 양의 열과 빛이 한꺼번에 방출된다.

② 생물체 내 화학 반응:   반응이 여러 중간 단계를 거치면서 일어나므로

   에너지가 단계적으로 소량씩 방출되며, 효소에 의해 조절되므로 체온

   범위의 온도와 1기압 상태에서 신속하게 일어난다.

(4) 효소의 성질

① 기질 특이성

  (ㄱ) 효소는 특정 기질에만 작용한다.

  (ㄴ) 이것은 효소의 활성 부위의 구조 때문이다.

  (ㄷ) 기질과 유사한 물질이 효소와 결합하면 효소가 작용할 수 없게 된다.

     이 때 이물질을 저해제라 한다.

② 효소 작용과 온도

  (ㄱ) 효소가 작용하는 데는 최적의 온도가 있다.

  (ㄴ) 효소가 최적 온도 이상이 되면 효소 단백질이 변성되기 때문에

      반응 속도가 급격히 감소된다.

      

③ 효소 작용과 pH

  (ㄱ) 효소는 종류에 따라 적정 pH가 있다.

  (ㄴ) 효소 단백질은 각각 최적 pH에서 가장 안정된 입체구조를 유지하기 때문이다.

           

④ 효소 반응 속도는 효소 농도에 비례한다.(단, 기질 풍부할 때)

         

⑤ 효소 반응 속도는 어느 한도까지 기질 농도에 비례 (효소 농도 일정시)

         

(5) 효소의 명명 : 기질의 이름 뒤에 -ase를 붙이는 것이 통례이다.

(6) 효소의 종류

 ① 산화, 환원 효소 :  산화, 환원 반응의 촉매 작용  ex 탈수소효소, 시토크롬효소

 ② 전이 효소  :  특정 작용기의 전이를 촉매  ex 아미노기 전이 효소

 ③ 가수 분해 효소  :  가수 분해 반응 촉매  ex 소화 효소 전부

 ④ 합성 효소 :   물질의 결합을 촉매 ex 리가아제. RNA , DNA 중합 효소,.

                  글루탐산 합성 효소

 ⑤ 분해 효소  :    과산화수소를 물과 산소로 ex. 카탈라제

 ⑥ 이성질화 효소  :    기질내의 원자 배열 변경  ex. 6탄당인산 이소머라제

(7) 효소의 조효소(유기물로 구성) 및 보조 인자(무기물로구성)

   탈탄산 효소 : 티아민(비타민B1)

   탈수소효소(FAD)탈탄산 효소 : 리보플라빈(비타민B2)

   탈수소효소(NAD)탈탄산 효소 : 니코틴아미드

   아미노기전이효소탈탄산 효소 : 피리독신(비타민B6)

   시토크롬, 옥시다제 : Fe

   아스코르브산 산화효소 : Cu

   펩티다제 : Zn

   포스파타아제 : Mg

(8) 효소는 스스로 반응 속도 조절 한다(무기 촉매와 다른 점).

         

⇒ 최종 산물이 최초의 효소에 영향을 주어 반응 속도가 조절된다.

① 경쟁적 저해 : 최종 산물이 기질과 유사하여 활성화 자리를 저해하여

                 최종생성물을 일정하게 유지함. 기타 항생제에서 응용

(예) 페니실린 항생제의 기능 =세균세포벽합성저해(용혈현상에 의해 세균 죽음)

               

              

② 비경쟁적 저해 : 최종 산물이 반응 효소의 다른 자리에 결합하여 효소의 활성화 부위를 변형시켜 기질과 결합을 저해하여 반응속도 조절

                 

(9) 효소의 활용 : 각종 세제, 발효식품, 의약품, 유전병 치료 등

**유전자 돌연변이로 생기는 유전병은 생체 효소의 결핍에 의한 것으로

유전자 삽입 기술 또는 직접 효소를 투입함(페닐케톤뇨증)으로 치료가 가능하다.