효소

*효소 작용: 열쇠와 자물쇠

**촉매(catalyst)**는 화학 반응의 속도를 빠르게 하는 물질이지만, 반응에_consumed_되거나 변화하지 않으며, 다시 사용할 수 있습니다.

효소(enzyne) 는 생물학적 촉매로, 살아있는 세포가 만든 촉매입니다. 그들은 단백질입니다. 효소는 신진대사(metabolism) 의 모든 반응에 관여하므로 생명체 내 거의 모든 화학 반응을 조절합니다.

효소는 필수적입니다. 효소가 없다면 생명을 유지하는 반응들은 매우 느릴 것입니다. 효소는 생명체를 유지할 수 있을 만큼 반응 속도를 높여줍니다.

각 효소에는 활성 부위(active site) 라는 특별한 주머니가 있습니다. 이 효소가 작용하는 분자를 기질(substrate) 이라고 합니다.

• 활성 부위의 모양은 기질의 모양과 상보적(complementary) 입니다 — 열쇠가 자물쇠에 맞는 것처럼 서로 맞습니다.
• 기질이 활성 부위에 맞춰 들어갑니다. (보충) 이로써 효소-기질 복합체(enzyme-substrate complex) 가 형성됩니다.
• 반응이 일어나고 기질이 하나 이상의 생성물(product) 로 변합니다.
• 생성물이 활성 부위를 빠져나가면, 효소는 다시 사용 가능하게 됩니다.

효소의 특이성 (보충)

각 효소는 특이적(specific) 입니다 — 특정 기질 하나에만 작용합니다. 이는 해당 기질만이 활성 부위에 맞는 올바른 모양을 가지고 있기 때문입니다. 다른 모양의 기질은 맞지 않으며, 잘못된 열쇠가 자물쇠를 열지 못하는 것과 같습니다.

효소의 활동은 온도와 pH에 따라 달라집니다. 서로 다른 온도나 pH 값에서 반응 속도를 측정하여 이를 조사할 수 있습니다.

온도(Temperature)

• 온도가 차가운 상태에서 상승하면 효소 활동이 빨라집니다. 효소와 기질 분자는 더 많은 운동 에너지를 가지므로 빠르게 움직이고 자주 만납니다. (보충) 초당 유효 충돌 횟수가 증가합니다.
• 활동은 최적 온도(인체 내 약 37 °C)에서 가장 높습니다.
• 최적 온도를 넘으면 활동이 급격히 감소합니다. 열로 인해 활성 부위의 형태가 변하여 더 이상 기질이 맞지 않게 됩니다. 효소는 변성됩니다. 변성은 영구적이므로 효소는 회복할 수 없습니다.

풀이 예시. A 반응이 50초에 20°C에서 완료되고, 20초에 37°C에서 완료됩니다. 어느 온도에서 속도가 빠르고, 그 차이는 얼마입니까? 짧은 시간은 빠른 속도를 의미하므로, 속도 = 1000 ÷ 시간 공식으로 속도를 구하십시오. 20°C에서의 속도는 1000 ÷ 50 = 20 단위; 37°C에서는 1000 ÷ 20 = 50 단위입니다. 따라서 37°C는 50 ÷ 20 = 2.5배 빠릅니다. 속도가 "30초 증가했다"고 말하지 마십시오. 시간은 속도가 아닙니다. 먼저 시간을 속도로 변환하고, 더 큰 속도는 항상 더 짧은 시간과 관련됨을 기억하십시오.

pH

• 각 효소는 특정 pH에서 가장 잘 작동합니다.
• pH가 너무 높거나 낮으면 활성 부위의 형태가 변하고, 기질이 맞지 않게 되며, 효소는 변성됩니다.

• 효소는 단백질이자 생물학적 촉매입니다: 반응을 가속화하지만 소모되지 않습니다.
• 형태를 설명하십시오: 활성 부위는 기질에 보완적입니다(열쇠-자물쇠 이론). 각 효소는 하나의 기질에 대해 특이적입니다.
• 저온 → 느림 (운동 에너지 부족). 최적 → 가장 빠름. 고온 → 변성됨 (활성 부위의 형태를 영구적으로 잃음).
• 잘못된 pH 역시 활성 부위의 형태를 변화시켜 효소를 변성시킵니다.
• “변성”이라는 용어는 “죽었다”라는 뜻이 아닙니다 - 효소는 생물이 아니기 때문입니다. 활성 부위의 형태가 변하여 더 이상 기질이 맞지 않는다고 말하십시오.