에너지와 효소

본문내용

서 통증 유발※ 젖산을 나중에 혈액을 통해 간으로 이동되어 다시 포도당으로 전환됨(당신생과정)
㉣ 산소 호흡과 발효의 비교
발효
2ATP 생성
당의 불완전 분해
산소 호흡
38ATP 생성
당의 완전 분해
② 부 패 : 무기호흡으로 나쁜 물질을 만드는 과정
- 자연계의 청소역할(분해자) ---------> 물질순환 기여
2.효소 [enzyme, 酵素]
- 효소란?
세포내 구획
주요 효소
주요 기능
핵
핵산합성효소
DNA복제, RNA 합성
미토콘드리아
탈수소효소군
시트르산회로(호흡기질분해)
전자전달계와 산화적인산화계의 효소군
전자전달과 ATP합성
엽록체
광합성효소군
명반응과 암반응
소포체
각종 합성 및 분해효소
각종 물질의 생성, 분해, 해독
리보솜
단백질합성효소
단백질생합성
리소좀
가수분해효소군
고분자화합물분해(세포내 소화)
골지체
다당류합성효소
분비물질생합성
세포기질
해당계효소군
해당과 발효
지방산합성효소
지방산합성
세포막
ATP분해효소
능동수송
생세포에서 만들어지는 단백질성의 생체촉매.효소에의해 촉매되는 화학반응을 효소반응이라고 하지만 생체내의 화학반응은 거의모두가 효소반응이고 물질대사는 모두가 효소계에 의존하고 있다.효소의 발견은 맥아에 함유되어있는 물질에의한 전분당화나 동물의 소화작용의 연구에 의거했지만 세포 내의 물질대사가 효소에의해 이루어지는것은 알코올발효가 효모추출액에의해 이루어진다고 하는E. Buchner(1892)의 발견에 의해서 밝혀졌다.
요소분해효소를 결정으로 분리한이후 많은 효소가 계속해서 순화되 단백질이라는 것이 확인되었다.또 많은효소에서 조효소의 필요성을 지적했으며 대부분이 비타민을 구조의 일부에 함유하고 또한 기질과의 반응에 관여하는것이 알려졌다. 효소는 보통의 촉매에 비하면 온화한 조건에서 강력하게 작용함과 동시에 특이성이 높고 각효소는 일정기질의 일정반응밖에 촉매하지 못한다.이것은 효소단백질의 입체구조가 촉매활성부위를 중심으로 기질과 특이적으로 결합하는데 적합하다고 생각된다.효소는 단백질이기때문에 각종 외적조건의 영향을 받아서 활성이 변화한다.고온에의한 단백질변성으로 불활성화하기도하고 pH등의 변화에 의해 활성에 변화를 일으킨다.또한 활성부위에 결합하는 물질에의해 활성의저해가 일어나지만 작용물질과 특이적으로 결합하는 부위가활성부위 이외에도 있으며 이 결합에의해 활성이 높아지거나 저해되기도 한다.이것은 생체에서의 대사조절에 큰의미를 갖는다.
효소에는 기질과의 화학반응에 관여하는 저분자부분이존재하는 경우가 있다.이 부분은 단백질부분과 해리되기 쉬울 경우 조효소, 결합이 강할 때는 보결분자단이라고한다. 이것은 색소, 뉴클레오티드, 비타민유도체, 금속화합물인 경우가 많고, 그 변화는 흡수스펙트럼, 전자스핀공명 등으로 파악한다. 또한 특이적인 시약에 의해 화학변화를 받아서 저해를 받는다. 효소는 그 촉매되는 반응의 형에 따라 분류되고 명명한다. 효소에는 가용성 효소로서 세포 내에서 용해된상태로 존재하여 기능하는 것도 있지만 불용성으로 막구조 등과 결합하여 존재하는 것도 있다. 복합효소계로서 근육의 수축이나 물질의 막투과 등의 좀더 고차적인 생리적기능을 담당하는 것도 있다.효소의 세포내 생성은 기질 등의첨가에 의해 촉진되며 대사생성물 등의 첨가로 방해되는 것이 많다. 이것은 특히 미생물에서 현저하고 세포의대사조절에 큰 의의를 갖는다.
현재 반응이 밝혀진 효소는1,000종을 훨씬 초과하고 있지만 결정화된 것은 200종이 넘는것으로 보고 있다.
- 생화학 반응과 효소
1) 생화학 반응 - 생물체 내에서 일어나는 생화학 반응을 물질대사(metabolism)이라고 함
① 특성
효소에 의해 촉매됨
따라서 여러 단계로 반응이 진행되머
최적의 조절 작용이 가능함
② 조건
효소의 최적 조건이 요구됨(최적 pH, 최적 온도 , 최적 기압, 최적 무기환경 등)
2) 효소
① 중요성
생체 밖에서 일어나는 화학반응에는 높은 온도나 압력이 필요한 경우가 대부분이지만 효소에 의해 체온 범위의 온도와 대기압 상태에서 화학반응이 가능함
②구성
전효소 = 주효소 + α
α = 조효소, 보조인자, 보결족 = 주효소에 결합하여 활성부위 형성을 도움
조효소 : 일시적으로 주효소와 결합하는 탄소함유 유기분자 (NAD, NADP, FAD, 비타민 등)
보조인자 : 일시적으로 주효소와 결합하는 금속이온 (금속이온 등)
보결족 : 영구적으로 주효소와 결합해 있는 금속이온+유기분자 함유 구조 틀(헴 그룹 : 헤모글로빈, 시토크롬에 존재)
③ 주성분
단백질
효소의 기능은 단백질의 구조에 의해 결정
온도 변화, pH의 변화 → 단백질 구조에 변화 → 효소의 기능에 변화를 일으킴
무기촉매의 경우 온도와 반응속도는 거의 비례관계
3) 효소의 종류
① 산화환원 효소 ② 전이 효소 ③ 가수분해 효소 ④부가 효소 ⑤이성질화 효소 ⑥합성 효소
4) 효소의 기능
① 촉매작용
자신은 변하지 않으면서 화학반응의 속도를 변화시키는 작용
따라서 효소는 계속해서 촉매작용을 할 수 있음
전체 반응열에는 변화를 주지 않으며 활성화에너지를 증감시킴
효소 + 기질 → [효소-기질복합체] → 효소 + 산물
※ 효소와 기질이 결합하면서 구조적/화학적 변화가 일어나며 이러한 변화가 활성화에너지의 변화를 의미함
※ 효소에 의해 활성화에너지 Ea가 감소됨] [반응열 ΔG는 효소에 의해 영향을 받지 않는다.
[효소 작용에 의해 반응 속도는 매우 빠르게 증가한다.]
② 효소의 작용 기작
열쇠 자물쇠 기작(Lock & Key mechanism)
유도적응 기작
[기질이 효소에 결합하면서 효소의 구조가 바뀌어 촉매반응이 촉진되는 유도적응 기작]
[단순 효소작용일 때와 알로스테릭 작용일 때의 반응 속도 그래프 비교.헤모글로빈의 산소포화도 곡선은 전형적인 알로스테릭 작용이다.]
참고자료
* Lincoln Taiz Eduardo Zeiger , 옮긴이:전방욱「식물 생리학 제4판」. 라이프사이언스. 2009
* http://kin.naver.com/open100
* http://terms.naver.com/index.nhn
* http://4e.plantphy.net/pdf

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