효소와 그 활용
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- 목차
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1. 효소 [酵 (삭힐 효) 素 (본디 소/흴 소)], enzyme]
효소의 정의
효소의 기원
효소의 단백질로서의 인식(효소의 본체는 단백질로 구성되어있다?)
효소의 구조
효소의 작명
효소의 작용
효소의 기질특이성
호소와 활성화에너지
2. 효소의 활용
산업적으로 사용되는 효소
글리코시딕(glycosidic) 결합 분해효소
(1) 아밀라아제(amylase)
(2) 셀룰라아제(cellulase)
(3) 헤미셀룰라아제(hemicellulase)
의학적으로 사용되는 효소
효소의 대규모생산
3. 우리 몸과 효소
우리 몸 속에서 효소의 기능
효소의 실효성
효소가 하는 일
몸 안에서 일어나는 효소의 6대 생리작용
인체 내 효소의 종류
우리 몸에 있는 효소의 역할 예
효소의 활동 – 몸에 유익한 효소를 섭취했을 때
효소결핍증상
효소결핍에 의한 병
小食 장수 효과는 "효소의 작용"
- 본문내용
-
효소의 기질특이성
효소는 아무 반응이나 비선택적으로 촉매하는 것은 아니다. 한 가지 효소는 한 가지 반응만을, 또는 극히 유사한 몇 가지 반응만을 선택적으로 촉매하는 기질특이성을 가지고 있다. 기질이란 효소에 의하여 반응속도가 커지게 되는 물질, 즉 효소에 의하여 촉매작용을 받는 물질을 말한다. 효소에 기질특이성이 있는 것은 효소와 기질이 마치 자물쇠와 열쇠의 관계처럼 공간적 입체구조가 꼭 들어맞는 것끼리 결합하여, 그 결과 기질이 화학반응을 일으키기 때문이라고 설명하는 이론이 있다. 효소는 기질특이성을 가지고 있으므로 기질의 종류만큼 효소의 종류도 많다. 그래서 가령 A라는 물질이 B로 될 때는 그에 대한 효소 α가 있게 되고, B가 다시 C로 될 때는 또 이에 대한 효소 β가 있게 된다. 예를 들어 효소 가운데 비교적 잘 알려져 있는 것이 소화효소인데, 가령 침 속에 있는 프티알린(ptyalin)은 녹말만을 말토스(일명 맥아당)로 분해하는 촉매작용을 한다. 위 속의 펩신(pepsin)은 단백질만을 부분 가수분해하는 기능을 가지고 있다. 여기서 프티알린은 분자의 입체구조가 녹말 분자와 꼭 들어맞는 구조를 하고 있어서 녹말만을 분해하는 것이며, 펩신은 단백질 분자와 꼭 들어맞는 구조를 하고 있어서 위와 같은 기질특이성이 생기는 것이라고 해석된다.
호소와 활성화에너지
그림 1 에서 볼 수 있듯이 효소가 화학반응 속도를 빠르게 하는 것은 일반 무기화학 반응에서 촉매의 작용 메커니즘과 마찬가지로 활성화에너지를 낮추기 때문이다. 즉, 반응에 참여할 수 있는 분자의 수가 늘어나게 되어 생성물질이 만들어지는 속도가 빨라지는 것이다. 이는 무기화학 반응에서 온도가 높아지면 반응분자들이 열을 흡수하여 운동에너지가 커져서 활성화에너지 이상의 에너지를 가진 분자의 수가 많아지고 이로 인해 반응속도가 커지는 것과 같은 원리이다.
<그림 1 촉매와 반응속도>
2. 효소의 활용
효소는 의학과 산업분야에 폭넓게 응용되고 있고 모두 동식물이나 미생물 등 생체에서 얻어진다.
산업적으로 사용되는 효소
산업용 효소는 여러 가지가 있다(표 1). 이러한 여러 효소 중 가수분해효소의 응용이 가장 광범위하다(표 2) 가수분해효소는 효소가 분해하는 결합형태에 따라 크게 나누면 다음과 같다.
1)펩티드 결합(peptide bond) 등 여러 가지 질소결합의 가수분해에 관여하는 효소: 단백질 분해효소
2) 에스테르 결합(ester bond) 분해효소: 지질 분해효소
3) 글리코시딕 결합(glycosidic linkage) 분해효소: 아밀레이스, 셀룰레이스, 헤미셀룰레이스
단백질 분해효소
단백질 분해효소는 단백질을 작은 펩티드 단위로 가수분해하는 데 사용된다. 단백질 분해효소는 전체 효소 시장의 60%를 점유하고 있으며 공업적으로 중요하다. 공업적으로 생산되는 단백질 분해효소는 박테리아(예:Bacillus), 곰팡이(예:Aspergillus, Rhizopus), 동물의 췌장, 그리고 식물에서 얻고 있다. 단백질 분해효소는 치즈 제조(rennet), 제빵, 고기 연화(파파인, 트립신), 주류 제조(트립신, 펩신) 등의 식품 공정과 단백질 얼룩제거, 가죽 무두질 등에 사용되고 있다.
<표 1 산업용 효소의 예>
효소 이름 생산 균주/장기 응용 분야
아밀라아제
(amylase) 디아스타아제(distase) 누룩 소화제, 빵에 첨가, 시럽
아밀라아제(amylase) Bacillus subtilis 직물의 풀 제거, 시럽,
알코올 발효공업, 포도당 생산
아밀로글루코시디아제
(amyloglucosidase) Rhizopus niveus 포도당 생산
프로테아제
(protease) 트립신(trypsin) 동물 췌장 의약용, 연육용, 맥주흐림제거
펩신(pepsin) 동물 위장 소화제, 연육용
레넷(rennet) 송아지 위장 치즈 제조
파파인(papain) 파파야 소화제, 의약용,
맥주흐림제거, 연육용
프로테아제(protease) B. subtilis 세제, 필름에서 젤라틴 제거(은 회수), 연육용
기 타 글루코오스 이소메라아제
(glucose isomerase) Lactobacillus brevis 글루코오스를 프룩토오스로 이성질체화함
리파아제(lipase) 췌장 소화제, 우유제품 풍미첨가
곰팡이(Rhizopus)
셀룰라아제(cellulase) Trichoderma koningi 소화제
Trichoderma viride 셀룰로오스 가수분해
펙티나아제(pectinase) Sclerotina libertina 쥬스 수율증가 및 청정화
표 2 가수분해효소
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