2장 효소

1) 물질대사

: 효소에 대해 본격적으로 들어가기 전에 짚고 넘어가야 할 것이 있다. 생물에서 산화는 이화(발열반응)로 보고, 환원은 동화(흡열반응)로 본다는 것이다. 생물에서 산화란 탄소에 산소가 붙은 걸 의미하고, 환원은 탄소에 산소가 떨어지는 걸 의미한다.

2) ATP

: ATP는 ADP와 인산으로 분리될 때 실제 생체 내에서 1몰당 10~12kcal의 고에너지를 방출한다. 분리된 인산은 공명구조를 형성하여 안정화를 이룬다. 인산기 사이의 반발력이 줄어들면서 E가 나오는 것이다.

ATP가 ADP와 인산기로 분리되는 모습을 E 차이를 이용해서 내려가는 모습으로 표현했다. 즉 분리된게 E가 더 낮다는 뜻이다.

ATP는 공역 반응을 일으킨다. 무슨 말이 나면 ATP가 어떠한 두 반응을 유기적으로 연결시켜주는 매개자 역할을 한다는 것이다. 

ATP는 에너지 화폐라고 불린다. 우리는 다음 실험을 통해서 이 세상에 처음 생긴 E 화폐가 ATP일 수밖에 없다는 것을 알 수 있는데 원시 지구를 생각해보면 대기에는 단순한 원소만 있었을 것이고, 온도가 높고 천둥번개가 자주 치고 있었을 것이다. 그러므로 단순한 원소물질인 NH4CN을 원시 대기(열, 천둥번개) 조건에 두었을 때 아데닌만 합성이 가능하다는 결론을 얻었다. ATP의 A가 아데닌이라는 뜻이다. ATP의 TP는 TriPhosphate로 인산이 세 개 있다는 뜻이다.

또한 포름알데하이드를 원시 대기 조건에 두었을 때 디옥시리보오스는 안 생기고 리보오스만 생겼다. ATP는 리보오스로 구성되어 있다. 참고로 디옥시리보오스는 2번 탄소에 O(산소)가 없는 것만 리보오스와 다르고 나머지는 다 똑같다.

번외로 당의 합성과정에서 UTP를 쓰고, 지질의 합성과정에선 CTP를 쓰며 단백질의 합성과정에서는 GTP를 쓴다.

3) 효소

: 단백질로 생체 내에서 촉매 역할을 수행한다.

여기서 촉매란 무엇일까? 촉매는 반응 물질과 생성 물질의 에너지 준위를 변화시키지 않고 오직 활성화 에너지만 바꾸어 반응의 속도만을 변화시키는 물질이다. 활성화 에너지란 전이상태(=에너지가 가장 높은 상태)에 도달하는데 필요한 에너지를 말한다. 또 촉매 자신은 아무런 화학적 변화가 일어나지 않는다.

촉매는 부촉매와 정촉매로 나누어질 수 있는데 부촉매는 활성화 E 장벽을 높여서 반응이 더 안 일어나게 하는 것이고, 정촉매는 활성화 E 장벽을 낮추어서 반응이 더 잘 일어나게 하는 것이다.

효소는 단백질이므로 아미노산들로 구성되어 있다. 효소의 아미노산들의  R기들이 pocket 형태로 움푹 파인 곳이 있는데 이 부위를 기질 결합부위라고 한다. 이 기질 결합부위에 기질이 들어와서 이온결합, 소수성 결합, 공유 결합, 반데르발스 결합, 수소결합을 형성해 기질이 산물로 빠르게 되도록 반응을 촉진해주는 촉매 역할을 한다.

아미노산들의 R기들이 pocket 형태로 움푹 파인 곳인 기질 결합부위이다.

효소는 크게 단순 단백질 효소와 복합 단백질 효소 두 가지로 분류할 수 있다. 

(1) 단순 단백질 효소

: 대부분의 가수분해 효소가 단순 단백질 효소이다. 단순하게 단백질로만 이루어진 효소라고 생각하면 된다.

(2) 복합 단백질 효소

: 단백질인 주효소와 비단백물질인 보조인자로 구성되어 있고, 주효소와 보조인자를 합하여 전효소라고 부른다.

보조인자에 대해 자세히 살펴보면 무기 보조인자와 유기 보조인자로 분류할 수 있는데 무기 보조인자는 Ca2+, Mg2+,Cu2+, Fe2+ 등 금속이온이다. 유기 보조인자는 FAD, NAD+, CoA-SH 등이다.

주효소와 보조인자가 공유 결합을 하면 보결 분자단이라고 부른다.

주효소와 보조인자가 비공유 결합을 하면 조효소라고 부른다. 조효소와 주효소는 다르므로 헷갈리지 않길 바란다.

 

4) 리보자임

: 리보자임과 효소는 다르다. 리보자임은 주성분이 RNA로 되어있고 예로 rRNA, snRNA가 있다.

반면 효소의 주성분은 단백질이다.