제8강 효소반응 한국방송통신대학교 농학과 고한종 교수

보결분자단 (prosthetic group) 효소의 구성 단순단백질 단순단백질 효 소 복합단백질 (완전효소, holoenzyme) 단백질 (불완전효소,apoenzyme) 비단백질성 물질 (보조인자, cofactor) 유기물 조효소(coenzyme) 보결분자단 (prosthetic group) 금속원소 metalloenzyme 유기물 조효소(coenzyme) 비보결분자단 금속원소

효소 반응

활성자리 자물쇠와 열쇠 모델 활성자리 + 기질 효소 효소-기질 복합체 유발적합 모델 활성자리 + 기질 효소 효소-기질 복합체

효소의 종류 1. 산화환원효소(oxidoreductase) 2. 전달효소(transferase) 3. 가수분해효소(hydrolase) 4. 분해효소(lyase) 5. 이성질화효소(isomerase) 6. 연결효소(ligase)

효소의 명칭 관용명 : lactase 국제 생화학분자생물학 연합회 명칭 계통명 : β-D-galactoside galactohydrolase EC 번호 : EC 3.2.1.23

반응단계 비효소 반응 효소반응 E + S ES EX → E + P E + S ES → E + P S X P ‡

효소반응 특성 특이성 반응 종류 특이성 기질 특이성 지속성 E + S ES → E + P 구조 유지 반응속도 증가 활성화에너지 감소 평형상수 불변 반응 최종 결과 불변

효소반응 속도 A + B C + D a b V = k[A] [B]

효소반응과 활성화에너지 X 무촉매반응 △Gv 자 유 에 너 지 (G) EX 효소반응 △Ge E+S E+P ES EP ‡ 무촉매반응 △Gv ‡ 자 유 에 너 지 (G) EX ‡ 효소반응 △Ge ‡ E+S E+P ES EP 반응의 진행

효소활성(activity) 표현 U : μmole/min katal ; mole/sec 비활성(specific unit) : U/mg 전환수(turnover number, molecular activity, kcat) : 기질(mol)/효소(mol)·sec

반응속도에 영향을 미치는 요인 기질의 농도 비효소반응 효소반응

미카엘리스-멘텐 식 Vmax[S] V = Km+ [S] Km = [S] 이면 Vmax[S] 1 V = = Vmax E + S ES → E + P Vmax[S] V = Km+ [S] Km = [S] 이면 Vmax[S] 1 V = = Vmax [S] + [S] 2 Vmax kcat = [ET] kcat Km

효소반응속도와 온도 반응속도 적정온도 20 40 60 온도(℃)

pH와 효소반응속도 반응속도 적정 pH 0 7 14 pH

반응속도의 증가방법 기질농도의 증가 반응조건의 적정화

효소에 의한 대사반응조절 기질, 생산물, 반응인자의 농도변화

효소에 의한 대사반응조절 다른자리효소의 되먹임 조절 아스파르트산 트레오닌

효소에 의한 대사반응 조절 아이소자임 피 M4 젖 M3H 루 M2H2 브 H4 산 산 Lactate dehydrogenase M4, M3H, M2H2, MH3, H4 피 M4 젖 M3H 루 M2H2 브 H4 산 산

효소에 의한 대사반응 조절 전구체 로 절단 덥인 활성자리 전구체 노출된 활성자리 절단된 펩티드 활성효소

효소에 의한 대사반응 조절 공유결합적 변환에 의한 효소의 활성화 높은 활성 낮은 활성 높은 활성 낮은 활성

효소에 의한 대사반응 조절 저해제 비가역적 저해제 효소와 공유결합, 페니실린 가역적 저해 경쟁적 저해제(competitive inhibitor) : 활성자리 경쟁 sulfonamide-세균 생육인자(p-aminobenzoic acid)와 경쟁 비경쟁적 저해(noncompetitive inhibitor) : 비활성자리 부위 결합 중금속(납, 수은)-sulfhydryl기 결합-구조 변화 불경쟁적 저해(uncompetitive inhibitor) : 효소-기질 복합체에 결합 glyphosate-잡초의 방향성 아미노산 합성효소의 기질인 PEP와 경쟁

비효소 유기촉매 리보자임(ribozyme) : ribonucleotide RNA, DNA 분해 peptidyl transferase 압자임(abzyme) : 효소와 동일한 방법으로 항원을 불활성화 하는 항체

『수고하셨습니다!』 다음 시간에는 제9강 “광합성”을 학습하겠습니다.