몸에 관여하지 않는 곳이 없는 효소

효소

효소는 기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성하여 생체 내외에서 일어나는 화학반응을 매개하여 물질대사의 속도를 증가시키는 촉매제입니다. 생물이 물질을 소화하는 단계부터 흡수 · 분포 · 대사 · 배설에 이르기까지의 모든 과정에 관여하고 있으며, 생체가 물질을 변화시켜 이용하는 데 필수적입니다. 세포 대부분의 대사 과정은 매우 빠르게 일어나야 하므로 효소 촉매작용이 필요합니다. 그렇기 때문에 효소는 5000가지 이상의 생화학 반응 유형들을 촉매하며, 일부 RNA 분자로 이루어진 효소를 제외하고 대부분의 효소는 생체 내에서 생산되는 단백질을 주성분으로 구성하고 있기 때문에 단백질처럼 생체 내에서의 생성이나 분포의 특성, 열이나 pH에 의해 변성하여 활성을 잃는 등의 특성은 동일합니다.

 

기질특이성

효소는 화학 반응을 촉매하기 전에 기질과 결합해야 하므로 작용하는 물질을 선택하는 능력을 갖추며, 그 특성을 기질 특이성이라고 부릅니다. 특이성이란, 기질 및 기질과 경쟁하는 분자들을 식별할 수 있는 효소의 능력을 말하며, 상보적인 구조, 전하 및 친수성 혹은 소수성을 갖는 포켓에 기질이 결합함으로써 충족됩니다.

 

예를 들어, 특정 펩타이드 분해효소(펩티다아제)를 작용시켜 단백질을 분해하는 경우, 특정 부위의 펩타이드 결합을 가수분해하기 때문에, 부위에 따라서는 기질로서 인식하지 않고 전혀 작용하지 않게 됩니다. 한편, 단백질을 효소가 아닌 산·염기 촉매로 가수분해하는 경우는, 펩타이드 결합에 따라 각각에 작용합니다. 또, 펩티드 분해효소는 펩티드 결합에만 반응하고, 다른 결합(에스테르나 글리코시드 결합)에는 작용하지 않지만, 산·염기 촉매라면 펩티드 결합도 다른 결합도 구별하지 않고 분해하기도 합니다. 따라서 효소는 화학 선택성, 위치선택성, 입체특이성이 매우 비슷한 기질 분자들을 구별할 수 있습니다.

 

효소의 저해제

효소가 생물에서 특정 물질을 너무 많이 생성시키면, 물질을 생성하는 대사 경로의 시작 단계를 촉매하는 효소의 저해제로 작용하여 물질의 생성을 늦추거나 중단시킬 수 있습니다. 즉, 일반적으로 효소에 결합하여 활성을 감소시키는 물질을 뜻하며 효소의 저해제라고 칭합니다.

 

저해제의 종류에는 가역적 저해와 비가역적 저해가 있고, 경쟁적, 무경쟁적, 혼합적 저해가 있습니다. 가역적 저해제는 오직 효소와 일시적인 결합체만을 형성하며, 비가역적 저해제는 대개 단백질과 공유 결합을 형성하여 효소를 영구적으로 불활성화 시킵니다. 경쟁적 저해제는 구조가 기질과 유사해서 기질과 경쟁적으로 효소의 활성 부위에 결합하고, 비경쟁적 저해제는 효소의 활성 부위가 아닌 다른 부위에 결합하게 됩니다. 무경쟁적 저해제는 유리 효소에 결합할 수 없고, 효소 기질 복합체에만 결합할 수 있으며, 혼합적 저해제는 다른 자리 입체성 부위에 결합하고 효소 또는 효소-기질 복합체와 결합할 수 있습니다.