효소란 무엇일까요?

각종 화학반응에서 자신은 변화하지 않지만, 반응물질의 반응속도를 빠르게 하는 단백질을 말한다. 즉, 단백질로 만들어진 촉매라고 할 수 있다. - 네이버

 

※ 무기촉매와 효소 중 효소만 다루는 글 입니다.

 

0. 특히 생물체 안에서 일어나는 반응에 대해서 촉매의 역할을 하는 것이 효소라고 할 수 있습니다.

물질 대사가 일어나는 모든 물체, 즉 모든 살아있는 생명에는 효소가 있고, 대사가 일어나고 있습니다.

 

화학반응이 일어나는 조건엔 '활성화 에너지'가 있습니다.

그리고 화학반응이 일어나는 생물엔 여러 분자가 있는데 그 분자들은 활성화 에너지를 가지고 있죠.

이 때 분자가 가진 활성화 에너지가 반응을 일으켜야하는 활성화 에너지의 정도에 충족이 되면,

그 분자는 화학반응에 참여할 수 있게 됩니다.

 

여기서 효소가 화학반응 속도를 빠르게 하는 방법은,

화학반응의 활성화 에너지를 낮춥니다.

즉 화학반응에 참여할 수 있는 분자들이 많아지며 화학반응이 쉽고 빠르게 일어나게 됩니다.

 

효소가 없이 화학반응을 일으키려면?

온도를 높이거나 오랫동안 기다리면 됩니다. 그런데 기다린다는 게 조금이 아니라, 

어떤 반응은 효소가 없으면 수십 년이 걸리는 경우도 있습니다.

온도를 높이려고.. 몸에 불을 지를 순 없죠.

효소는 정말 효율적이며 안전한 시스템입니다.

 

DNA가 생체 활동을 조절하는 원리 중 하나가 효소 발현을 조절하는 것입니다.

유전 정보가 잘못되어, 비 정상적인 효소를 만들거나 정상 효소를 만들어도 그 양이 적절하지 않다면, 

생체활동에 문제가 생기게 되고, 이게 바로 유전병입니다.

(또 방사선은 DNA 정보를 교란시키고 효소 정보에 오류가 생기는걸 야기합니다)

 

ㅡ 효소의 특징

 

1. 효소는 단백질로 구성되어 있습니다. 

그래서 pH와 온도 등 환경 요인에 크게 영향을 받아요.

모든 효소는 특정한 온도 범위와 pH내에서 가장 활발하게 작용합니다.

보통 35~45도에서 활성이 가장 크다고 합니다. 

그 온도 이상이면 단백질 분자구조에 변형이 일어나 촉매 기능이 떨어져서 활성도 떨어진다고 합니다.

 

pH가 일정 범위를 넘어도 기능이 급격히 떨어지는데, 효소 작용은 특정 구조를 유지하고 있을 때에만 나타납니다.

효소의 단백질 구조가 주변 용액의 pH 변화에 따라 구조가 달라질 수 있어서

각 효소에 맞는 pH 환경이 조성되어야 합니다.

 

2. 효소의 기질특이성

효소는 아무 반응이나 촉매하는게 아닙니다.

한 가지 효소는 한 가지 반응이나, 극히 비슷한 몇 가지 반응만을 촉매하는 특이성이 있습니다.

자물쇠와 그에 맞는 열쇠 처럼요.

 

3. 효소의 분류

물질대사가 일어나는 생물엔 화학반응이 수도 없이 필요하고

하나의 효소는 보통 하나의 화학반응에만 촉매의 역할을 하니, 그에 따른 효소의 종류도 어마 어마하게 많습니다.

 

그래서 기질(화학반응의 대상)의 명칭의 어미를 -아제(-ase)로 바꾸어 이름을 짓는 경우가 많습니다.

예를 들면 말토오스를 분해하여 포도당으로 만드는 효소는

기질인 말토오스의 어미를 고쳐 말타아제(maltase)로 합니다. 

또 때로는 효소가 관여하는 반응의 종류를 표시하면서 어미를 역시 -아제로 바꾸어 이름을 만들기도 합니다.

수소이탈반응에 관여하는 효소는 수소이탈효소라고 말합니다.

 

여기서, 어떤 물질의 수소이탈반응을 촉진시키는 효소인가를 분명히 해야합니다. 

예를 들어, 석신산의 수소이탈반응을 촉진시키는 효소는 석신산 수소이탈효소라고 부릅니다.

 

이런 공식을 적용시키지 않는 효소의 이름들은,

초기 몇몇 효소들이 하나씩 발견되었을 때 이미 지은 이름이기 때문이에요.

어마 어마하게 많은 효소가 있다는 걸 알게된 후로는 이런 법칙성으로 이름을 짓는답니다.

 

효소가 촉매하는 반응의 화학적 종류에 따라 효소를 6군으로 크게 나눕니다.

이 6군의 각 군은 다시 몇가지로 세분화되고, 또 각각을 세분하는 식으로 4단계로 분류합니다.

또 각 군에 1, 2, 3...의 번호를 붙이고, 분류 단계마다 번호를 붙여

한 가지 효소는 4개의 숫자로 된 번호를 가지게 됩니다.

각 단계의 번호는 연달아 쓰되, 각 번호 사이에 점을 찍도록 합니다.

예를 들어, 펩신의 번호는 3, 4, 4, 1로 제 3군에 속하고, 3군이 다시 세분된 것 중 4군에 속한다는 뜻이죠.

 

가장 상위 6군

제 1군 산화환원효소 - 산화환원 반응에 관여하는 모든 효소들로, 기질로부터 수소나 산소 원자 또는

전자를 다른 분자에 전달합니다.

탈수소효소와 옥시데이스 등이 있습니다.

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제 2군 전이효소 - 어떤 분자에서 작용기를 떼어 내어 다른 분자에 옮겨 주는 효소를 포함합니다.

아미노기전이효소와 포스포릴레이스 등이 있습니다.

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제 3군 가수분해효소 - 고분자를 가수분해하여 저분자로 만드는 효소들을 포함하고, 

가수분해는 물분자를 첨가하여 큰 분자를 쪼개는 반응입니다.

아밀라아제 등 소화효소와 아르지네이스 등이 있습니다.

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제 4군 분해, 부가효소 - 기질로부터 가수분해에 의하지 않고 어떤 기(基)를 떼어 내어, 기질분자에

이중 결합을 남기거나, 또는 이중결합에 어떤 기를 붙여 주는 효소들을 말합니다.

카복시기 제거 효소 등이 있습니다.

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제 5군 이성질화효소 - 기질 분자의 분자식은 변화시키지 않고 다만

그 분자구조를 바꾸는 데에 관여하는 모든 효소들을 말합니다.

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제 6군 연결효소 - 합성효소라고도 부르며, ATP(아데노신삼인산)라는 물질 또는 이와 유사한 물질로부터 

인산기(燐酸基)를 떼어 내면서 그 때 방출되는 에너지를 이용하여 어떤 두 물질을 결부시키는 효소들을 총칭 합니다.

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