생명과학 ② 3-1. 효소의 구성과 종류

▎생명과학 ② 3-1. 효소의 구성과 종류

1. 생체 반응과 효소

1) 물질 대사

① 생명체의 생명 활동을 유지하기 위해 체내에서 끊임없이 일어나는 화학 반응이다.

  ⓐ 동화 작용 : 외부로부터 물질을 받아들여 생명 활동에 필요한 물질을 합성하는 작용이다. (예) 광합성

  ⓑ 이화 작용 : 체내의 물질을 분해하여 필요한 에너지를 얻는 작용이다. (예) 호흡

② 효소의 중요성

물질 대사도 일련의 화학 반응이므로 화학 반응을 일으킬 수 있는 활성화 에너지를 낮추어 물질 대사를 촉진한다.

2) 생체 반응의 특성

① 생체 밖에서의 화학 반응

  ⓐ 일반적으로 신속하게 진행되지 않는다.

  ⓑ 일시적이고 급격하게 일어난다.

  ⓒ 높은 온도와 압력이 필요하며, 한꺼번에 많은 양의 빛과 열이 방출된다.

② 생체 내에서의 화학 반응

  ⓐ 매우 빠르고 정교하게 단계적으로 진행된다.

  ⓑ 체온 정도의 낮은 온도와 압력에서 진행된다.

3) 활성화 에너지

① 활성화 에너지

화학 반응은 일정한 에너지 이상을 가진 분자들의 충돌들에 의해 일어나는데 , 이때 화학 반응을 일으키기 위해서 필요한 분자의 최소한의 운동 에너지를 활성화 에너지라고 한다.

② 촉매 : 활성화 에너지를 낮추어 화학 반응의 속도를 빠르게 하는 물질이다. (예) 이산화망간

  ⓐ 촉매의 특성 : 촉매는 자신은 변하지 않으면서 반응의 속도만 변화시킨다.

  ⓑ 생체 촉매 : 생물체에서 화학반응의 속도를 높여 주는 생체 촉매를 효소라고 한다. (예) 카탈라아제

4) 효소의 작용

① 효소-기질 복합체의 형성

효소의 체내 화학 반응 과정에서 기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성함으로써 기질이 쉽게 반응을 일으킬 수 있는 상태로 만들어 준다.

② 효소는 기질과 결합하여 새로운 산물을 만들어 낸 후 분리되어 다른 기질과 결합하여 다시 반응을 일으킬 수 있으므로 반응 속도를 높인다.

(예) 세포 호흡 결과 생성된 이산화탄소는 탄산무수화 효소가 있으면 없을 때에 비해 반응 속도가 약 만 배 빨라진다.

2. 효소의 구성과 종류

1) 효소의 구성 : 주성분은 단백질이며, 여기에 비단백질 성분이 결합해 구성되기도 한다.

① 단백질로만 구성되는 효소 : 아밀라아제, 펩신, 리파아제 등 가수 분해 효소들이 있다.

② 단백질 부분에 비단백질 성분이 결합해 구성되는 효소 

 - 대부분의 효소들이 속한다.

  ⓐ 주효소 : 효소의 단백질 부분이다.

  ⓑ 보조 인자

   - 대부분의 효소가 촉매 기능을 나타내기 위해 가지고 있는 비단백질 성분이다.

   - 보조 인자에다 조효소와 금속 이온이 있다.

  

<보조 인자의 종류>

보조 인자	종       류
조효소	비타민 복합체, , , 등의 유기 분자
금속 이온	아연, 철, 구리, 망간, 마그네슘 등

   - 보결족 : 효소와 강하게 결합되어 있는 보조 인자를 보결족이라고 한다.

   - 효소의 작용에 필수적인 역할을 하므로 보조 인자가 제거되면 효소는 활성을 잃게 된다.

  ⓒ 전효소

주효소와 보조 인자가 결합하여 완전한 기능을 나타내는 효소를 전효소라고 한다.  전효소 = 주효소 + 보조 인자

③ 활성부위 : 모든 효소에 공통적으로 있는 구조로, 효소가 기질과 결합하는 부위이다.

2) 효소의 종류

① 생물체 내에서 일어나는 화학 반응과 효소의 종류는 매우 다양하다.

② 효소의 기능에 따라 산화 환원 효소, 전이 효소, 가수 분해 효소, 부가 효소, 이성질화 효소, 합성 효소의 6가지로 분류된다.

<효소의 종류와 작용>

종류	기 능	효 소	작 용
산화 환원 효소	산화, 환원 반응에  관여한다.	옥시다아제
		탈수소 효소	에탄올 + → 아세트알데히드 +
전이  효소	어떤 분자에서 원자단을  떼어 내어 다른 분자에  옮겨 준다.	크레아틴키나아제	크레아틴+            → 크레아틴인산+
		아미노기 전이 효소	글루탐산 +피르부산             케토글루타르산+알라닌
가수  분해  효소	물의 도움을 받아 고분자  물질을 저분자로 분해한다.	아밀라아제	녹말 → 엿당+덱스트린
		말타아제	엿당 → 포도당+포도당
		수크라아제	설탕 → 포도당+과당
부가  효소	원자단을 제거하거나  첨가시킨다.	카탈라아제	과산화수소 → 물+산소
		카르복실라아제	피르부산 → 아세트알데히드+이산화탄소
이성 질화  효소	기질의 분자식을  변화시키지 않고  그 분자의 구조를 바꾼다.	탄당 인산  이성화질 효소	포도당--인산  ⇌  과당--인산
합성  효소	를 이용한 물질의  합성에 관여한다.	시트르산 합성 효소	활성아세트산+옥살아세트산 ⇌ 시트르산
		글루탐산 합성 효소	케토글루타르산+암모니아 ⇌ 글루탐산