효소 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 효소 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 인간 글리옥살라제 I. 효소 ( [UNK] [UNK], 영어 : enzyme ) 는 생명체 내부의 화학 반응을 매개하는 단백질 촉매이다. 효소는 기질과 결합하여 효소 - 기질 복합체를 형성함으로써 반응의 활성화 에너지를 낮추는 촉매 역할을 한다. 각 종류의 효소의 이름은 대개'- 에이스'( - ase, 영어 ) 또는'- 아제'( - ase, 독일어 ) 로 끝난다. [ 1 ] 효소는 기질에 대한 특이성을 가지고 있으며, 일반적으로 상온에서 체온 정도의 온도와 중성 pH에서 잘 작동한다. 하지만 특이한 생명체의 효소들은 극한 조건 ( 예 : 섭씨 72도, pH 2의 강한 산성 상태 등 ) 에서도 작동할 수 있다. 는 촉매하
주어야 한다. 그림에서 제일 높은 지점에 분자가 위치한 것을 전이상태라고 한다. 전이상태는 결합의 파괴와 형성 그리고 전하의 변화라고 하는 것이, 기질에도 생성물에도 균등하게 진행될 수 있는 어떤 시점에 도달한 순간을 가리킨다. 바닥상태와 전이 상태의 에너지의 차를 활성화 에너지 ( [UNK] ) 라고 부른다. 반응 속도는 이 활성화 에너지에 의하여 좌우된다. 온도를 높여 주게 되면 반응속도는 증가하는데, 이러한 상태는 에너지의 장벽을 넘어가는데 충분한 에너지를 가지고 있는 분자의 수가 많아지기 때문이다. 또한 활성화 에너지는 촉매를 가해 줌으로써 낮출 수 있다. 촉매는 반응의 활성화 에너지를 낮추어 줌으로써 반응 속도를 증가시킨다. 효소는 촉매의 일종인 생체촉매로서 반응속도를 증가시킨다. [ 15 ]
체온 정도의 온도와 중성 pH에서 잘 작동한다. 하지만 특이한 생명체의 효소들은 극한 조건 ( 예 : 섭씨 72도, pH 2의 강한 산성 상태 등 ) 에서도 작동할 수 있다. 는 촉매하는 반응의 종류와 반응하는 기질의 종류에 따라 효소 번호 ( EC number ) 로 분류된다. 목차 1 용어의 유래 2 효소의 성질 2. 1 3차원 구조 2. 2 조효소 3 효소의 기질 특이성 4 효소의 활성화 에너지 4. 1 엔트로피와 깁스자유에너지 4. 2 반응속도 4. 2. 1 반응속도에 대한 정확한 열역학적 정의 4. 2. 2 효소의 활성화 에너지의 변화와 반응 속도의 관계 4. 3 결합에너지 4. 3. 1 결합에너지와 그 작용기작 4. 3. 2 결합에너지의 효소 반응 기전에 대한 역할 정리 5 효소 반응 속도론
자유에너지의 변화는 [UNK] ( 붕괴되거나 형성되는 화학결합과 비공유결합성 상호작용의 종류와 수에 의해 결정됨 ) 와 무작위성의 변화인 [UNK] 의하여 결정되는 것이다. : [UNK] = [UNK] - [UNK] [ 13 ] [UNK] 크기는 특별한 화학반응이나 반응계가 초기의 평형으로부터 얼마나 멀어져 있는가에 의존한다. 화학반응에 관계되는 각각의 화합물은 결합의 종류와 수에 관계되는 일정량의 위치 에너지를 가지고 있다. 자유에너지 감소반응은 자발적으로 일어나는 반응으로, 생성물은 기질보다 더 적은 자유에너지를 가지므로 반응이 일어남에 따라 자유에너지를 방출하고 일을 할 수 있다. 이 때 방출된 에너지의 일부만이 일을 수행하는데 사용된다. 이와 다르게 자유에너지증가 반응은 에너지를 흡수하는 반응이다. [ 13 ]
는 아미노산 잔기로 이루어진 글로블린 단백질이다. [ 7 ] [ 8 ] 효소는 이러한 아미노산 잔기들을 정확한 공간적 위치에 가지고 있다. 효소는 그들이 작용할 기질보다 크며, 효소의 작은 부분 ( 대략 3 ~ 4 아미노산 ) 만이 촉매작용에 관여한다. [ 9 ] 이렇게 기질이 와서 붙는 자리를 활성 자리라고 한다. 또한 효소는 조효소가 붙는 자리를 포함하고 있다. 어떤 효소들은 반응물이나 생성물에 직접적, 간접적으로 붙는 작은 분자들을 위한 결합 자리 역시 가지고 있다. 이러한 결합은 효소의 활성을 촉진하거나 저해할 수 있다. 즉, 구조적인 변형이 효소의 반응능력을 조절할 수 있다. 다른자리 특이성 조절, en : allosteric regulation 문서를 참고하십시오. 다른 단백질들과 마찬가지로 효소는 긴 선형의 아미노산
줌으로써 낮출 수 있다. 촉매는 반응의 활성화 에너지를 낮추어 줌으로써 반응 속도를 증가시킨다. 효소는 촉매의 일종인 생체촉매로서 반응속도를 증가시킨다. [ 15 ] 활성화 에너지는 세포가 계속해서 살아가는데 있어서 대단히 중요하다. 분자는 활성화 에너지가 높을수록 안정하며, 만일 이러한 에너지의 장벽이 없으면 복잡한 구조를 가지고 있는 생체의 거대분자는 좀 더 단순한 분자의 형태로 자발적으로 변화되어 버릴 것이다. 또한 세포가 가지고 있는 복잡하면서도 고도의 질서를 유지하고 있는 구조나 대사 경로는 존재 할 수 없게 된다. 효소는 세포가 살아가는데 필요한 반응에 대하여 선택적으로 활성화 에너지를 저하시키도록 진화되어 온 것이다. 결합에너지 [ 편집 ] 결합에너지와 그 작용기작 [ 편집 ] 효소가 특이적
에너지가 된다. 전이상태는 기질이 에너지 언덕의 꼭대기에 있는 대단히 짧은 시간인데, 효소가 촉매하는 반응의 경우에 에너지 장벽의 높이가 아주 낮기 때문에 효소 반응은 비효소 반응보다 훨씬 빠른 것이다. [ 16 ] 여기서 가장 중요한 효소 반응의 원리는 효소와 기질 간의 약한 결합이 효소 촉매 반응의 주요한 에너지원이 된다는 것이다. 이와 같은 반응에서 효소와 약한 상호작용에 관여하고 있는 기질의 부분은 절단 부위나 변화를 받는 부위로부터 다른 곳에 있다. 따라서 전이상태에서 처음으로 형성되는 약한 상호작용이 촉매 반응의 진행에 가장 중요한 역할을 하게 된다. [ 16 ] 결합에너지의 효소 반응 기전에 대한 역할 정리 [ 편집 ] 결합에너지는 촉매 반응에 필요한 에너지를 공급할 뿐 아니라 반응의 특이성을 확보하는 데에도 관계한다.
다. [ 3 ] 19세기에 당이 효모에 의해 알코올로 바뀌는 발효에 대해 연구하던 중, 루이스 파스터는 효모에 의해 당이 발효되어 알코올을 만드는 반응이 " 발효소 " 에 의하여 촉매된다고 결론을 내렸다. [ 4 ] 최초로 이 용어를 사용한 사람은 독일 생리학자인 빌헬름 퀴네이다. " enzyme " 은 그리스어 : [UNK] 즉 " in leaven " 이라는 뜻이며, leaven은 효모 ( yeast ) 를 의미한다. 한자어 번역인 효소 ( [UNK] [UNK] ) 는 효모 ( [UNK] 母, yeast ) 에 있는 요소 ( 要 [UNK] ) 라는 뜻이다. 1897년에 에드워드 채너는 효모의 추출물이 당을 알코올로 발효하는 능력을 가지고 있다는 것을 발견함으로써 발효는 세포로부터 분리되어도 여전히 촉매작용을 할 수 있는 분자에 의하
가수 분해와 산화 이외의 다양한 자름을 촉매한다. EC 5 : 이성질화 효소류 : 이성질화를 촉매한다. EC 6 : 연결 효소류 : 공유 결합으로 두 분자를 묶는다. 각각의 효소에는 6개의 숫자로 된 분류번호와 그것이 촉매하는 반응을 나타내는 계통명이 부여된다. [ 19 ] 효소 저해제 [ 편집 ] 이 부분의 본문은 효소 저해제입니다. 효소반응률은 다양한 효소 저해제에 의해 조절 될 수 있다. 저해제의 종류로는 경쟁적 저해제, 비경쟁적 저해제, 불경쟁적 저해제 ( 무경쟁적 저해제 ), 혼합 저해제가 있다. 각주 [ 편집 ] ↑ 안용근 ( 2015 ). 《 나는 효소이다 》. 3. 효소 이름과 번호쪽. ISBN 89704408. ↑ de Réaumur, R
7년에 에드워드 채너는 효모의 추출물이 당을 알코올로 발효하는 능력을 가지고 있다는 것을 발견함으로써 발효는 세포로부터 분리되어도 여전히 촉매작용을 할 수 있는 분자에 의하여 촉진된다는 것을 제시하였다. [ 5 ] 1926년에 제임스 섬너가 유레에이스 ( urease ) 를 결정형으로 순수하게 분리하는 데 성공하였다. 1930년대에 들어 존 놀쓰롭과 웬델 스탠리가 소화 효소인 [UNK] 트립신, 키모트립신을 연구하던 중 순수한 단백질이 효소가 될 수 있음을 증명하였다. 이 세 학자는 1946년에 화학분야에서 노벨상을 수상하였다. [ 6 ] 효소의 성질 [ 편집 ] 일반적으로 화학반응이 일어나는 조건과 생명체의 조건은 많이 다르다. 따라서 생명체 내부에서는 생명현상에 필요한
효소(酵素, 영어: enzyme)는 기질과 결합해서 효소-기질 복합체를 형성하여 화학 반응의 활성화 에너지를 낮춤으로써 물질대사의 속도를 증가시키는 생체 촉매이다. 그리고 경우에 따라 속도를 조절하는 생체 보호기능을 수행하기도 한다. 효소는 기질을 생성물로 알려진 다른 분자로 전환시킨다. 세포의 거의 모든 대사 과정은 생명을 유지할 수 있을 만큼의 빠른 속도로 일어나야 하기 때문에 효소 촉매작용을 필요로 한다. 대사 경로는 효소에 의존하여 개별 단계들을 촉매한다. 효소에 대해 연구하는 학문을 효소학이라고 하며, 최근에 유사효소(pseudoenzyme) 분석의 새로운 분야가 성장하여 진화 과정에서 일부 효소가 생물학적 촉매 능력을 상실했다는 것을 알게 되었으며, 이는 종종 유사효소의 아미노산 서열과 특이한 유사촉매(pseudocatalytic) 특성에 기인한다.효소는 5,000가지 이상의 생화학 반응 유형들을 촉매하는 것으로 알려져 있다. 대부분의 효소들은 단백질이지만, 일부 효소들은 촉매 기능을 가지고 있는 RNA 분자이다. 촉매 기능을 가지고 있는 RNA를 리보자임이라고 한다. 효소의 특이성은 독특한 3차원 구조에서 비롯된다. 다른 촉매들과 마찬가지로, 효소는 화학 반응의 활성화 에너지를 낮춤으로써 반응 속도를 증가시킨다. 어떤 효소들은 기질을 생성물로 전환시키는 것을 수백만 배 더 빨리 일어나게 할 수 있다. 극단적인 예로는 오로티딘 일인산 탈카복실화효소가 있는데, 이 효소는 수백만 년이 걸릴 수 있는 반응을 밀리세컨드 단위로 일어나게 한다. 화학적으로 효소는 다른 촉매들과 같아서 화학 반응에서 소모되지 않으며 반응의 평형을 변화시키지도 않는다. 효소는 훨씬 더 특이적이라는 점에서 대부분의 다른 촉매들과 다르다. 효소의 활성은 다른 분자에 의해 영향을 받을 수 있다. 저해제는 효소의 활성을 감소시키는 분자인 반면, 활성화제는 효소의 활성을 증가시키는 분자이다. 많은 약과 독은 효소 저해제이다. 효소의 활성은 최적 온도와 pH 범위 밖에서 현저하게 감소하며, 많은 효소들은 과도한 열에 노출되면 영구적으로 변성되어 구조와 촉매 특성을 상실하게 된다. 예를 들어 어떤 효소들은 항생제의 합성에 상업적으로 사용된다. 일부 가정용 제품들은 화학 반응의 속도를 높이기 위해 효소를 사용한다. 생물학적 세탁 세제에 들어 있는 효소는 옷에 묻은 단백질, 녹말, 지방의 얼룩을 분해하고, 고기 연화제에 들어 있는 효소는 단백질들을 더 작은 분자들로 분해하여 고기를 씹기 쉽게 만든다.