기질농도에 따른 효소의 반응속도 다운
기질농도에 따른 효소의 반응속도
기질농도에 따른 효소의 반응속도
[일반생물학실험]
기질농도에 따른 효소의 반응속도
Ⅰ. 서론
어떤 물질들이 생명체내에서 동화와 이화작용을 통하여 분해하거나 분해된 물질로부터 새로운 물질을 만들어내는 화학반응을 일으키는 과정을 물질대사라 한다. 이 물질대사가 원활하게 생체내에서 움직일 수 있도록 도와주는 촉매와 같은 가장 중요한 역할을 하는 작용을 효소(emzyme)라 부르며 호르몬, 비타민 등도 관여하고 있다. 효소는 화학반응을 촉매 할 수 있는 특수한 단백질로 되어있다. 또한 물리, 화학적 성질을 가지는데 분자량이 작은 것은 10,000 dalton 정도며, 큰 것은 1,000,000 dalton을 넘는 것들도 있다. 효소 중에는 열에 약하며, 비단백질성 유기화합물이 있어야 활성을 찾는 아포효소와 보조인자가 복잡한 유기화합물인 조효소가 있는데 이들이 촉매작용을 통하여 완전한 효소분자가 되었을 때 효성활성을 나타낸다. 조효소가 아포효소에 강하게 결합되어 있고, 분자량이 크며 촉매의 중심적 역할을 하는 성분을 보결분자단이라 한다.
설탕이 포도당과 과당으로 가수분해 되는 것은 자유 에너지 방출(△G=-7.3 Kcal/mol)과 함께 자발적으로 발생하는 발열반응이지만, 멸균된 물에 녹인 설탕 용액은 가수분해를 감지할 수 없이 실온에서 몇 년간 분해가 되지 않는다. 하지만 효소 수크라아제와 같은 촉매의 적은 양을 그 용액에 첨가하면, 그 때는 모든 설탕이 수초 내에 가수분해된다. 이것은 효소가 기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 만듦으로써 활성화 에너지가 낮아져 반응속도가 빨라지게 되는 것이다. 우리는 이번 실험을 통해 이러한 효소의 반응속도에 영향을 주는 농도에 대한 실험을 하도록 하겠다.
Ⅱ. 이론
-효소의 작용기작 (기질 특이성)
효소가 촉매로 작용하는 촉매력에서 인위적으로 만들어진 화학촉매들에 비하여 훨씬 월등하여 대개 효소들은 반응 속도를 촉진시킨다. 또한 효소의 단일 반응이나 매우 유사한 반능들만을 촉매하는 특이성을 갖고 있다. 또한 효소반응에는 오직 하나적 반응들이 각각의 효소에 의해 촉매 됨으로 우리는 얼마나 많은 종류의 효소들이 생물체에 필요한가를 알 수 있다.
효소의 촉매작용에 의하여 반응에 필요한 활성에너지를 낯추어주고 반응속도를 증가시키는 작용을 한다. 이러한 화학반응이 가능한 것은 하나하나의 화학반응이 각각 정확히 정해진 효소에 의해서 인도되고 있기 때문이다. 효소에 의하여 촉매되는 모든 반응에 있어서 반응물은 효소와 결합한 복합체를 형성하는데 이러한 반응물을 효소의 기질이라 한다. 기질에 의하여 만들어진 물질을 생성물이라 하는데 기질이 생성물로 변하는 과정에서 많은 에너지를 필요로 하는데 이것을 활성에너지라 한다. 또한 효소와 기질의 몇몇 경우의 공유결합을 제외하고는 여러 종류의 약한 결합들에 의해 서로 결합되는데 기질이 결합되는 효소의 부위를 활성부위라 한다.
이러한 과정에서 효소의 활성부위와 기질(ATP와 포도당)반응과 결합하여 일시적으로 효소-기질 복합체를 형성한다. 이 복합체는 화학적으로 극히 불안정하기 때문에 구조에 변화가 일어나 생성물질(ADP와 포도당 6 - 인산)과 효소롤 분리된 효소는 다른 기질분자와 결합하 수 있으므로 반응을 반복해서 촉매할 수 있다.
효소의 결합에는 두가지의 이름이 있는데 자물쇠 열쇠(look-and-key)와 유발-적합(induced-fit)모텔이다. 자물쇠 열쇠 모텔은 효소의 활성부위의 모양을 기질의 모양과 서로 상보적이며, 유발-적합 모텔에서는 효소의기질이 결합함에 따라 모양이 변하고, 활성부위는 기질이 결합한 다음에야 가질과 상보적인 보습으로 바뀌게 된다.
이러한 효소의 기질 특이성이 생기는 이유는 효소와 기질의 관계가 상보적 구조를 갖기 때문이다. 그러나 이러한 효소가 저해되는 경우가 있는데 첫째는, 길항저해로 효소의 활성부위에 기질 이외의 것이 점령하여 효소와 기질이 결합하는 것을 방해하며 저해되는 경우며 둘째는, 비길항저해로 어떤 물질이 효소의 활성부위 이외의 부분에 결합함으로 효소의 구조적 변화가 야기되어 기질과 결합이 방해하는 경우이다.
-효소작용에 영향을 미치는 요소들
1) 온도(Femperature)
일반적으로 30～40℃ 사이에서 효소의 작용이 가장 활발하고 그 이상이 넘어가면 효소의 탄력성이 떨어져 60～70℃ 이르면 아미노산과 아니모산 사이에 형성된 수소결합이 끊어져 효소의 작용이 일어나지 않는다. 그 이유는 단백질의 변성 때문으로 저온에서는 어느 한계 이하에서 촉매기능이 정지하지만 온도가 장상으로 되면 다시 그 기능을 회복한다.
2) 산성도(pH)
효소가 작용하는데 알맞는 최적 pH는 효소마다 다르다. 일반적으로 세포내에서 작용하는 효소들의 최적 pH는 7～8 부근 이지만 소화효소 펩신(pepsin)의 경우는 pH 2, 트립신의 경우는 pH 8.5가 최적산도이며 이 산도에서 크게 벗어나면 기능이 정지되는데 이유는 효소분자 주위의 산도가 변화되면 구성 아미노산잔기의 하전상태가 바뀌게 되면서 효소분자의 입체구조가 변화되어서 결국 효소의 기능이 약화되거나 상실되기 때문이다.
효 소
pH
효 소
pH
효 소
pH
pepsin
1.5
lipase
7.5
catalase
7.6
chymotrypsin
4.0
RNase
7.5
fumarase
7.8
amylase(침샘)
6.7
DNase
7.5
ribonuclease
7.8
amylase(췌장)
7.1
trypsin
7.7
arginase
9.7
3) 기질의 농도
기질의 농도가 증가 할수록 기질 분자와 효소 분자가 서로 충돌할 수 있는 확률이 높아져 전체 반응 속도가 증가한다. 그러나 어떤 농도에 이르면 활성자리가 기질 농도와 효소 농도가 모두 결합된 효소포화상태에 도달하게 된다. 이때에 개개의 반응이 일어나는데 걸리는 시간에 의해 결정되며 기질의 농도를 높여주면 따라서 효소의 농도도 높아짐으로 물질대사 속도가 빨라진다.
Ⅲ. 실험방법
1.
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/detail.asp?pk=13123312&sid=ddangkung&key=
[문서정보]
문서분량 : 6 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 :
파일이름 : 기질농도에 따른 효소의 반응속도.hwp
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