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효소 [酵素, enzyme]

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작성자 관리자 작성일05-01-23 08:05 조회2,981회 댓글0건

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자료출처: never 백과사전

효소 [酵素, enzyme] 
 
요약
생물체 내에서 각종 화학반응을 촉매(觸媒)하는 단백질. 
 
본문 
모든 화학반응은 반응물질 외에 미량의 촉매가 존재함으로써 반응 속도가 현저히 커지는데, 생물체 내에서도 모든 화학반응이 이 촉매에 의해 속도가 빨라진다. 다만 무기 반응의 촉매와는 달리 생물체 내의 촉매는 모두가 단백질이다. 따라서 생물체 내의 촉매를 특히 효소라고 부른다. 효소는 단백질이기 때문에 무기 촉매와는 달리 온도나 pH(수소이온농도) 등 환경 요인에 의하여 기능이 크게 영향을 받는다. 즉, 모든 효소는 특정한 온도 범위 내에서 활성(活性)이 가장 크게 나타난다. 대개의 효소는 온도가 35∼45℃에서 활성이 가장 크다. 이것은 온도가 올라가면 화학반응 속도가 일반적으로 커짐에 따라 효소의 촉매작용도 커지지만, 온도가 일정 범위를 넘으면 화학반응 속도는 커져도 단백질의 분자 구조가 변형을 일으켜 촉매 기능이 떨어지기 때문이다. 또 효소는 pH가 일정 범위를 넘으면 기능이 급격히 떨어진다. 이것은 단백질의 구조가 그 주변 용액의 pH의 변화에 따라 달라지고, 효소 작용은 특정 구조를 유지하고 있을 때에만 나타나기 때문이다.

효소는 아무 반응이나 비선택적으로 촉매하는 것이 아니고, 한 가지 효소는 한 가지 반응만을, 또는 극히 유사한 몇 가지 반응만을 선택적으로 촉매하는 기질특이성(基質特異性)을 가지고 있다. 기질이란 효소에 의하여 반응 속도가 커지게 되는 물질, 즉 효소에 의하여 촉매작용을 받는 물질을 말한다. 효소에 이와 같이 기질특이성이 있는 것은 효소와 기질이 마치 자물쇠와 열쇠의 관계처럼 공간적 입체구조가 꼭 들어맞는 것끼리 결합하여, 그 결과 기질이 화학반응을 일으키기 때문이라고 해석하는 이론도 있다. 효소 가운데 비교적 잘 알려져 있는 것이 소화효소(消化酵素)인데, 가령 침 속에 있는 프티알린(ptyalin)은 녹말만을 말토오스(일명 맥아당)로 분해하는 촉매작용을 가지고 있고, 또 위 속의 펩신(pepsin)은 단백질만을 부분 가수분해하는 기능을 가지고 있다. 여기서 프티알린은 분자의 입체구조가 녹말 분자와 꼭 들어맞는 구조를 하고 있어서 녹말만을 분해하는 것이며, 펩신은 단백질 분자와 꼭 들어맞는 구조를 하고 있어서 위와 같은 기질특이성이 생기는 것이라고 해석된다.

효소가 화학반응 속도를 빠르게 하는 것은 일반 무기화학 반응에서 촉매의 작용 메커니즘과 마찬가지로 활성화(活性化) 에너지를 낮추기 때문이다. 화학반응은 반응분자들이 서로 충돌 또는 접촉하여 새로운 산물이 생기는 현상이다. 그러나 충돌이 일어났다고 하여 반드시 반응이 일어나는 것은 아니고, 충돌의 결과 화학반응을 할 수 있는 분자는 어느 수준 이상의 충분한 운동에너지를 가진 것들에 한한다. 어떤 물질이 화학반응을 일으키기 위해 필요한 최소의 운동에너지를 그 반응의 활성화 에너지라고 한다. 따라서 운동에너지가 작은 물질이 반응을 일으키기 위해서는 외부로부터 에너지를 흡수하여 활성화되어야 한다. 온도가 높아지면 반응 속도가 커지는 것은, 반응분자들이 열을 흡수하여 운동에너지가 커져서 활성화 에너지 이상의 에너지를 가진 분자의 수가 많아지기 때문이다. 그런데 효소가 존재하면 이 효소가 기질(基質)과 결합하여 효소-기질 복합체가 형성되는데, 이것이 형성되는 데 필요한 활성화 에너지는 효소가 없을 때의 반응의 활성화 에너지보다 훨씬 작다. 그러므로 효소가 어떤 물질의 화학 반응을 촉진하는 것은 반응에 필요한 활성화 에너지를 줄여주기 때문이라고 해석된다.

효소는 기질특이성을 가지고 있으므로 기질의 종류만큼 효소의 종류도 많다. 그래서 가령 A라는 물질이 B로 될 때는 그에 대한 효소 α가 있게 되고, B가 다시 C로 될 때는 또 이에 대한 효소 β가 있게 된다. 생물체 내에 존재하는 유기화합물의 종류는 수없이 많고, 또 이 많은 화합물들이여러 가지 반응에 참여하므로 생물체 내에 존재하는 효소의 종류도 헤아릴 수 없이 많다. 이 많은 효소들을 구별하기 위하여 각 효소에 명칭을 붙이는데, 대체로 그 효소가 작용하는 기질의 명칭의 어미를 -아제(-ase)로 바꾸어 명명한다. 예를 들면, 말토오스(maltose:맥아당)를 분해하여 포도당으로 만드는 효소는 기질인 말토오스의 어미를 고쳐 말타아제로 한다. 또 때로는 효소가 관여하는 반응의 종류를 표시하면서 어미를 역시 -아제로 바꾸어 부르기도 한다. 예를 들어 수소이탈반응(dehydrogenation)에 관여하는 효소는 수소이탈효소(dehydrogenase)라고 부른다. 이 경우는 기질의 이름을 앞에 붙여 어떤 물질의 수소이탈 반응을 촉진시키는 효소인가를 분명히 한다.예를 들어 숙신산의 수소이탈반응을 촉진시키는 효소는 숙신산 수소이탈효소(succinic acid dehydrogenase)

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