[생물 임용 노트] 효소 - 2) 효소의 촉매 작용

효소의 작용 기작

효소가 없을 때의 반응 속도를 1이라고 하면, 효소 존재 시 반응속도는 105 ~ 107배 증가가 일어난다. 또한 효소의 반응은 매우 특이적이다.

 

효소의 작용기작은,

 1> 효소 반응 간 공유결합 재배열 → 낮은 에너지 준위 경로를 활성화

 2> 효소-기질 간의 비공유 상호작용 → △G‡(활성화 에너지)를 낮추는 에너지 획득

     ; 효소-기질 복합체 내부의 약한 결합을 형성해 상호작용 안정화에 필요한 에너지를 방출해 활성화 에너지를 저하

 

기질에 상보적인 효소는 기질을 안정화시켜 촉매반응을 오히려 방해한다.

→ 전이 상태로 더 나아갈 상호작용이 필요하다. 일부 약한 상호작용이 효소-기질 복합체에서 형성되지만 완전한 상보적 결합은 기질이 전이 상태에 도달 시 형성된다.

 

효소의 촉매기작; △G‡(활성화 에너지) 감소 기작

 1) 수용액 내 분자의 엔트로피 감소: 기질-효소 결합으로 (결합에너지를 생성하고) 상대적인 움직임을 제한

 2) 기질-효소 간의 약한 결합을 형성 → 탈용매화(desolution)

 3) 결합 에너지를 이용한 기질 반응에 진행되는 뒤틀림의 열역학적 보상

 4) 유도적합을 통한 효소의 촉매 특성 향상: 효소와 기질이 결합하여 기질과의 여러 약한 상호작용에 의해 유도된다.

  → 효소의 특이적 작용기가 촉매의 최적 위치로 이동

 

촉매 작용기

 1) 공유 결합성 - 효소와 기질 사이의 일시적인 공유결합이 형성

 2) 산-염기 촉매 반응 - 중간에 H+를 전달하는 방식

   1> 일반: 물이 아닌 다른 분자가 H+ 공여체 또는 수용체로 작용

   2> 특수: 물이 양성자 공여체 또는 수용체로 작용

 3) 금속이온 촉매 반응 - 금속과 기질의 상호작용으로 반응이 쉬운 상태로 만든다.

 4) 접근에 의한 촉매 반응 - 두 기질을 한 개의 결합면에 나란히 가져와서 반응속도를 상승시킨다.