1. 효소 (酵素, Enzyme)
ㅇ 생체 내 각종 화학반응을 조절(촉진)하는, 생물학적 촉매
- 주로, 단백질 분자이고, 이들은 유전자로 암호화됨
ㅇ 생체 내 모든 과정들이 효소를 필요로 함
- 인체 내 5~7만종의 단백질 효소 존재 추정
2. 효소의 특징
ㅇ 촉매력
- 생체 내 화학 반응 속도를 증감
. 화학 반응의 활성화 에너지를 낮추어, 반응 속도를 수백만 배까지 빠르게 함
ㅇ 특이성 (선택성)
- 기질 특이성 (Substrate Specificity) : 특정 화학반응에 만 관여하는, 배타적인 성향을 띔
. 효소는 특정 분자를 식별하여 이들의 반응을 촉매함
. 例) 효소는 기질을, 항체는 항원을 식별 함
- 작용 특이성 (Reaction Specificity) : 동일 기질이라도, 효소는 특정 화학 반응 종류에 만 관여
. 例) 어떤 효소는 가수분해 만, 어떤 효소는 산화반응 만 수행
ㅇ 반응에 의해 소모되지 않음
- 반복 기능 수행, 재사용 가능
ㅇ 온도 및 pH 의존성
- 효소는 특정 온도,pH 에서 가장 활성이 높음 (최적 온도/최적 pH 존재)
. 例) 펩신 : pH 2, 트립신 : pH 8
ㅇ 효소의 구조적 특징
- 대부분의 효소는, `단백질 분자(화학적 촉매 작용을 담당)`와
`보조 효소(금속 이온이나 유기 분자로, 반응을 돕는 보조)`라는 두 부분으로 이루어짐
3. 효소의 반응 유형(종류)
ㅇ 산화 환원 반응
- 전자, 수소, 산소 원자의 이동을 촉매
. 例) 탈 수소 효소, 산화 효소
ㅇ 가수분해 및 탈수축합 반응
- 가수분해 반응 (Hydrolysis)
. 물(H2O)을 첨가하여 공유결합을 끊는 반응
. 소화,분해 대사의 핵심 반응
. 대부분 Hydrolases(가수분해 효소) 계열
.. 단백질 → 아미노산 (protease 펩타이드 결합 절단)
.. 지방 → 지방산 + 글리세롤 (lipase 에스터 결합 절단)
.. 다당류 → 단당류 (amylase, lactase, sucrase, maltase 등)
.. 핵산 → 뉴클레오타이드 (nuclease, phosphatase 등)
- 탈수 반응 (Condensation, Dehydration)
. 물 분자 1개를 제거하며 결합 형성
. 가수분해의 역반응
. 생체 고분자 합성 과정에서 중요
.. 아미노산 + 아미노산 → 펩타이드 결합 + H2O
.. 단당류 + 단당류 → 글리코시드 결합 + H2O
ㅇ 교환 추가 제거 반응
- 한 기(基)나 원자단을 다른 분자로 옮기는 반응 (Transferases)이거나,
이중결합을 형성하거나 깨뜨리며 원자나 기를 첨가/제거 반응 (Lyases)
. 例) 아미노기 전이 효소, 데카르복실화 효소
ㅇ 결합 반응
- 두 분자를 에너지(ATP 등)를 이용해 결합시키는 반응
. 例) DNA ligase, 카르복실화 효소
4. [용어]
ㅇ 기질 (Substrate) : 효소에 의해 작용을 받는 화합물(반응물)
ㅇ 생성물 (Product) : 효소의 작용으로 생성된 화합물(산물)
ㅇ 활성 부위,활성 자리 (active site) : 효소가 기질과 결합하는, 효소의 특정 장소
- 주로, 효소에 결합된 금속 이온 주위가 활성 자리 역할을 많이 함
ㅇ 중간 생성물 (intermediate) : 경로 과정 중에, 생성물이 다음 분자의 생성을 위한 기질
5. [참고사항]
ㅇ 아릴레이스, 아밀라아제 (amylase)
- 다당류를 가수분해하는 효소
. 녹말(식물의 포도당 중합체), 글리코젠(동물의 포도당 중합체) 처럼
. α-결합의 글루코스로 되어 있는 다당류에 작용하여,
. 작은 다당류와 이당류인 말토오스로 가수분해
- 타액에 포함됨
ㅇ 수크레이스 (sucrase)
- 이당류 분해 효소로, 특히 자당(sucrose)을 분해
. 분류 : 소화 효소 (당 분해 효소, disaccharidase)
. 존재 위치 : 소장 상피세포의 브러시 보더 (미세 융모막)
. 작용 기질 : 자당 (설탕)
.. 자당 + 물 → 포도당(glucose) + 과당(fructose) → 분해된 단당류는 소장에서 흡수됨
- 수크레이스 – 이소말타아제 복합체
. 실제로는, sucrase – isomaltase complex 형태로 존재
. 두 효소가 하나의 단백질 복합체로 작용
.. 수크레이스 : 자당 → 포도당 + 과당
.. 이소말타아제 : 이소말토스, α-1,6 결합 분해