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과학

효소

효소과학
영문명
Enzyme
주요 역할
생화학 반응의 촉매
주요 구성
대부분 단백질, 일부 RNA
작용 대상
기질
핵심 개념
활성 부위와 활성화 에너지
효소는 생물의 화학 반응을 촉진하는 촉매다. 반응이 진행되는 데 필요한 활성화 장벽을 낮추며, 세포는 효소의 양과 활성을 바꾸어 대사 흐름을 조절한다.

반응 속도와 반응의 방향

어떤 반응이 에너지 면에서 가능하더라도 실제로 진행되는 속도는 매우 느릴 수 있다. 효소는 반응이 지나가는 경로의 활성화 장벽을 낮추어 주어진 조건에서 더 빠르게 진행되도록 한다.

효소가 반응의 평형 자체를 원하는 방향으로 바꾸는 것은 아니다. 정반응과 역반응을 모두 빠르게 할 수 있다. 세포가 전체 반응을 특정 방향으로 진행시키려면 반응물과 생성물의 농도, 다른 반응과의 연결 등도 함께 고려해야 한다.

활성 부위에서 일어나는 일

기질은 효소의 특정 영역과 상호작용한다. 효소는 기질을 적절한 위치에 놓거나 전하를 안정시키는 등 여러 방식으로 반응을 돕는다. 단순히 두 분자가 모양에 맞춰 끼워지기만 하는 과정은 아니다.

결합 과정에서 효소의 구조가 달라지기도 한다. 기질 선택성은 이러한 구조와 화학적 성질이 함께 결정한다. 한 효소가 모든 물질에 똑같이 작용하지 않으며, 특정 계열의 여러 기질을 다루는 효소도 있다.

양을 늘려도 속도가 무한히 커지지 않는 조건

효소량이 일정할 때 기질이 많아지면 반응 속도가 증가하다가 한계에 가까워질 수 있다. 효소의 활성 부위가 대부분 사용 중이면 기질만 더 넣어도 처리량이 같은 비율로 늘지는 않는다.

온도와 산도도 효소 활성에 영향을 준다. 적절한 조건은 효소마다 다르며 지나친 열은 구조를 손상시킬 수 있다. 모든 효소가 같은 온도에서 가장 잘 작동한다는 식의 일반화는 맞지 않는다.

세포가 반응을 조절하는 방법

세포는 효소를 새로 합성하거나 분해하여 양을 바꿀 수 있다. 다른 분자가 결합하거나 화학적 변형이 일어나 효소 활성이 달라지는 경우도 있다. 대사 경로의 뒤에서 만들어진 물질이 앞 단계의 효소를 억제하면 과도한 생산을 줄일 수 있다.

대부분의 효소는 단백질이지만 촉매 작용을 하는 RNA도 존재한다. 또한 일부 효소는 금속 이온이나 유기 보조 인자를 필요로 한다. 효소 한 분자의 이름만으로 실제 반응 조건이 모두 정해지는 것은 아니다.

관련 문서

단백질 / 세포 / 에너지